บทบาทของอินเวอร์เตอร์ในระบบ PV

ในคลื่นของการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั่วโลกการสร้างพลังงาน PV พลังงานแสงอาทิตย์ได้กลายเป็นพลังสำคัญที่มีลักษณะที่สะอาดและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ . ในระบบ PV แม้ว่าอินเวอร์เตอร์จะดูไม่เด่น แต่ก็มีบทบาทสำคัญ ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการสร้างพลังงานความมั่นคงและเศรษฐกิจของระบบ PV .

แผงเซลล์แสงอาทิตย์แปลงพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) ผ่านเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก แต่ไม่ว่าจะเชื่อมต่อกับกริดพลังงานหรือการขับขี่อุปกรณ์ทุกวันมันจำเป็นต้องใช้กระแสสลับ (AC) .

ฟังก์ชั่นพื้นฐานและหลักที่สุดของอินเวอร์เตอร์คือการแปลง DC ที่สร้างโดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็น AC ที่ตรงกับข้อกำหนด .

ใช้ระบบ PV ที่บ้านเป็นตัวอย่าง . แผงเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาส่งออก DC อย่างต่อเนื่องในระหว่างวัน . อินเวอร์เตอร์สตริงที่มีกำลังไฟ 5kW ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายใน (เช่น Gate Gate Transistors 380V) ผ่านการสลับความถี่สูง . พลังงาน AC นี้สามารถใช้โดยตรงโดยตู้เย็นเครื่องปรับอากาศทีวีและเครื่องใช้อื่น ๆ ในบ้านและพลังส่วนเกินสามารถเชื่อมต่อกับกริดพลังงานเพื่อให้ได้

ในสถานีพลังงาน PV พื้นดินขนาดใหญ่ขนาดของการแปลงพลังงานของอินเวอร์เตอร์ส่วนกลางนั้นยิ่งน่าทึ่งยิ่งกว่า . เช่นที่ฐาน PV ระดับ megawatt ในประเทศจีนตะวันตกอินเวอร์เตอร์ส่วนกลางเดียวที่มีความสามารถ 1MW ใช้โครงสร้างทอพอโลยีที่ซับซ้อนและอัลกอริทึมการควบคุมเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงาน AC เอาท์พุทมีอัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิกต่ำมาก (โดยปกติน้อยกว่า 5%) ตรงตามข้อกำหนดด้านคุณภาพพลังงานที่เข้มงวดของกริดพลังงานและหลีกเลี่ยงมลพิษต่อกริด .}

ความเข้มแสงอุณหภูมิการครอบคลุมฝุ่นและปัจจัยอื่น ๆ จะทำให้กำลังขับของแผงโซลาร์เซลล์เปลี่ยนตลอดเวลาและฟังก์ชั่นการติดตามจุดพลังงานสูงสุด (MPPT) ของอินเวอร์เตอร์สามารถปรับจุดทำงานของแผงโซลาร์เซลล์ในเวลาจริง

สมมติว่ากำลังสูงสุดของแผงโซลาร์เซลล์ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน (STC, การฉายรังสี 1000W/m², อุณหภูมิ 25 องศา) คือ 500W แต่ในการทำงานจริงแสงที่อ่อนแอในตอนเช้าอุณหภูมิสูงตอนเที่ยงและเมฆปกคลุมในตอนบ่าย

ในเวลานี้อินเวอร์เตอร์ที่ติดตั้งอัลกอริธึม MPPT ขั้นสูง (เช่นวิธีการสังเกตการก่อกวนและวิธีการเพิ่มขึ้นของสื่อนำไฟฟ้า) จะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์อย่างต่อเนื่อง

ตามสถิติอินเวอร์เตอร์ที่มีฟังก์ชั่น MPPT ที่มีประสิทธิภาพสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างพลังงานโดยรวมของระบบ PV ได้ 5% - 15% .}

ในสถานการณ์ PV แบบกระจายข้อดีของฟังก์ชั่น MPPT นั้นชัดเจนยิ่งขึ้น . ตัวอย่างเช่นในระบบ PV บนดาดฟ้าของอาคารที่อยู่อาศัยลักษณะเอาต์พุตของแผงควบคุมต่าง ๆ แตกต่างกันอย่างมาก ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างพลังงานของแต่ละส่วนแยกกันหลีกเลี่ยง "เอฟเฟกต์บอร์ดสั้น" และเพิ่มการสร้างพลังงานของระบบทั้งหมด . สูงสุด

ระบบ PV สัมผัสกับกิจกรรมกลางแจ้งเป็นเวลานานและเผชิญกับความเสี่ยงต่าง ๆ เช่นความผิดปกติของกริดความล้มเหลวของอุปกรณ์และสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ . ฟังก์ชั่นการป้องกันของอินเวอร์เตอร์เป็นเหมือน "ยามปลอดภัย" เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคงของระบบ .}}}

เมื่อกริดพลังงานหมดอำนาจเนื่องจากความผิดพลาดหากระบบ PV ยังคงส่งพลังงานไปยังกริดพลังงานในท้องถิ่น "เกาะ" จะเกิดขึ้นซึ่งไม่เพียง แต่จะทำให้เกิดอันตรายจากแรงกระแทกไฟฟ้าต่อบุคลากรการบำรุงรักษา แต่ยังทำให้อุปกรณ์เสียหาย. เอฟเฟกต์เกาะ .

ตัวอย่างเช่นเมื่อพายุไต้ฝุ่นทำให้กริดพลังงานในพื้นที่บางแห่งเป็นอัมพาตระบบ PV ในท้องถิ่นที่เชื่อมต่อกับกริดพลังงานเปิดใช้งานการป้องกันเกาะทันทีเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยของบุคลากรซ่อมแซมและความสมบูรณ์ของอุปกรณ์ .

เมื่อแรงดันเอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์สูงเกินไป (เช่นแรงดันไฟฟ้าแรงเนื่องจากอุณหภูมิลดลงอย่างฉับพลัน) ความผิดพลาดของการลัดวงจรเกิดขึ้นในวงจรหรือกระแสโหลดมีขนาดใหญ่เกินไปอินเวอร์เตอร์จะกระตุ้นกลไกการป้องกันโดยอัตโนมัติ ฟังก์ชั่น . เมื่ออุณหภูมิของอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในสูงเกินไปมันจะเย็นลงโดยการเริ่มต้นพัดลมระบายความร้อนลดกำลังขับออก ฯลฯ . เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทำงานภายในช่วงอุณหภูมิที่ปลอดภัย .}

ด้วยความสามารถในการติดตั้ง PV ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องบทบาทของอินเวอร์เตอร์ในการโต้ตอบแบบกริดกำลังมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ . ไม่เพียง แต่จำเป็นต้องรวมพลังงานไฟฟ้าเข้ากับกริดอย่างราบรื่น แต่ยังต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดของกริดเพื่อคุณภาพพลังงานความเสถียรและความสามารถในการควบคุม .}}

อินเวอร์เตอร์ควบคุมรูปคลื่นและเฟสของกระแสเอาต์พุตเพื่อให้กำลังเอาต์พุต AC อยู่ในความถี่และเฟสเดียวกันกับแรงดันไฟฟ้ากริดและควบคุมเนื้อหาฮาร์มอนิกให้อยู่ในระดับต่ำมาก . ตัวอย่างเช่นอินเวอร์เตอร์สมาร์ทที่ทันสมัย นอกจากนี้อินเวอร์เตอร์ยังสามารถปรับปัจจัยพลังงานตามความต้องการของกริดเพื่อให้ใกล้กับ 1 ดังนั้นจึงปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่านของกริด .}

ขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้าสีเขียวระบบ PV ค่อยๆเปลี่ยนจากหน่วยผลิตพลังงานอย่างง่ายเป็นโหนดอัจฉริยะที่มีความสามารถในการรองรับกริด . อินเวอร์เตอร์ใหม่รองรับฟังก์ชั่นเช่นการควบคุมพลังงานที่ใช้งานอยู่และการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา . เมื่อแรงดันไฟฟ้ากริดต่ำอินเวอร์เตอร์สามารถส่งออกพลังงานปฏิกิริยาเพื่อเพิ่มระดับแรงดันไฟฟ้ากริด . ในประเทศเยอรมนีอินเวอร์เตอร์ของสถานีพลังงาน PV บางแห่งได้ตระหนักถึงการทำงานของ "โรงไฟฟ้าเสมือนจริง" ผ่านการสื่อสารแบบเรียลไทม์

อินเวอร์เตอร์ที่ทันสมัยโดยทั่วไปรวมการรวบรวมข้อมูลการสื่อสารและฟังก์ชั่นการวิเคราะห์อัจฉริยะกลายเป็น "แม่บ้านอัจฉริยะ" ของระบบ PV . ผ่านเซ็นเซอร์ในตัว, อินเวอร์เตอร์ตรวจสอบแรงดันอินพุต DC, กระแสไฟฟ้ากระแสสลับ, ความถี่, อุณหภูมิอุปกรณ์และพารามิเตอร์อื่น ๆ wifi) การสื่อสาร .

การดำเนินงานและการบำรุงรักษาบุคลากรสามารถดูสถานะการทำงานจากระยะไกลข้อมูลการสร้างพลังงานและข้อมูลการเตือนความผิดพลาดของระบบ PV ผ่านแอพโทรศัพท์มือถือหรือคอมพิวเตอร์ . ตัวอย่างเช่นเมื่อการสร้างพลังงานของแผงควบคุมบางอย่างลดลงเนื่องจากการสะสมฝุ่น อินเวอร์เตอร์ขั้นสูงยังมีฟังก์ชั่นการบำรุงรักษาแบบทำนาย . ผ่านการวิเคราะห์การเรียนรู้ของเครื่องจักรของข้อมูลประวัติความเสี่ยงของความล้มเหลวของอุปกรณ์สามารถทำนายล่วงหน้าได้เปลี่ยนการบำรุงรักษาแบบพาสซีฟเป็นการบำรุงรักษาที่ใช้งานอยู่ .}

โดยสรุปแล้วอินเวอร์เตอร์รวมฟังก์ชั่นหลายอย่างเช่นการแปลงพลังงานการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานการป้องกันความปลอดภัยการโต้ตอบแบบกริดและการจัดการอัจฉริยะในระบบ PV . ประสิทธิภาพของมันโดยตรงจะกำหนดประสิทธิภาพการสร้างพลังงานความเสถียรและประโยชน์ทางเศรษฐกิจของระบบ PV . ฟิวชั่นจะปรับปรุงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ส่งเสริมอุตสาหกรรม PV เพื่อพัฒนาในทิศทางที่มีประสิทธิภาพและชาญฉลาดมากขึ้นและมีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั่วโลก .}