Fotogalvaaniliste elektritootmissüsteemide põhiseadmetena kasutatakse invertereid fotogalvaaniliste moodulite tekitatud muutuva alalispinge teisendamiseks võrgusagedusel vahelduvvooluks, mis on fotogalvaaniliste massiivisüsteemide üks olulisi süsteemitasakaalu. Praegu on turul levinumad inverterid tsentraliseeritud inverterid, stringinverterid ja mikroinverterid. Allpool võrdleme ja analüüsime neid kolme tüüpi invertereid.
1 tsentraliseeritud inverter
Invertertehnoloogia on mitme paralleelse fotogalvaanilise stringi ühendamine sama tsentraliseeritud inverteri alalisvoolu sisendklemmiga. Üldiselt kasutatakse suure võimsusega süsteemides kolmefaasilisi IGBT toitemooduleid ja väikese energiatarbega süsteemides väljatransistore. Samal ajal kasutatakse DSP konversioonikontrollereid genereeritud elektrienergia kvaliteedi parandamiseks, muutes selle siinuslaine voolule väga lähedaseks. Seda kasutatakse tavaliselt suurtes fotogalvaanilistes elektrijaamades, mille võimsus on üle 10 kW.
Tsentraliseeritud invertereid kasutatakse tavaliselt suuremahulistes elektritootmissüsteemides, nagu tehased, kõrbeelektrijaamad ja ühtlase päikesevalgusega maapealsed elektrijaamad. Süsteemi koguvõimsus on suur, tavaliselt üle megavatise taseme.
Peamised eelised on järgmised:
1. Inverterite arv on väike, mistõttu on seda lihtne hallata;
2. Inverteril on väike arv komponente ja kõrge töökindlus;
3. Madal harmooniline sisaldus, madal alalisvoolu komponent ja kõrge toitekvaliteet;
4. Inverteril on kõrge integreeritus, kõrge võimsustihedus ja madal hind;
5. Inverteril on täielikud kaitsefunktsioonid ja elektrijaama kõrge ohutus;
6. Sellel on võimsusteguri reguleerimise funktsioon ja madalpinge läbisõidufunktsioon ning hea võrguregulatsiooni jõudlus.
Peamised puudused on järgmised:
1. DC-kombinaatori kasti veamäär on kõrge, mis mõjutab kogu süsteemi;
2. Tsentraliseeritud inverterite MPPT pingevahemik on kitsas, üldiselt 450-820V ja komponentide konfiguratsioon ei ole paindlik. Pilvise ja uduse ilmaga piirkondades on elektritootmise aeg lühike;
3. Inverteri masinaruumide paigaldamine ja kasutuselevõtt on keeruline ning nõuavad spetsiaalseid masinaruume ja seadmeid;
4. Inverter ise tarbib palju voolu ning arvutiruumi ventilatsioon ja soojuse hajutamine tarbivad palju elektrit, muutes süsteemi hooldamise suhteliselt keeruliseks;
5. Tsentraliseeritud võrku ühendatud inverterisüsteemis jõuab komponentide massiiv inverterini läbi kahe liitumiskoha. Inverteri maksimaalse võimsuse jälgimise funktsioon (MPPT) ei saa jälgida iga komponendi tööd, mistõttu on võimatu hoida iga komponenti optimaalses tööpunktis. Kui mõni komponent ebaõnnestub või varjud blokeerivad, mõjutab see kogu süsteemi energiatootmise efektiivsust;
6. Tsentraliseeritud võrguga ühendatud inverterisüsteemis puudub koondamisvõimalus. Rikke väljalülitamise korral lõpetab kogu süsteem elektrienergia tootmise.
2 String inverter
Stringinverter põhineb modulaarsel kontseptsioonil, kus iga fotogalvaaniline string (1-5kw) läbib inverterit, mille alalisvoolu otsas jälgitakse maksimaalset võimsust ja vahelduvvoolu otsas on paralleelne võrguühendus. Sellest on tänapäeval saanud rahvusvahelisel turul kõige populaarsem inverter.
Stringinvertereid kasutatakse peamiselt väikeste ja keskmise suurusega katusel asuvate fotogalvaaniliste elektritootmissüsteemide ja väikeste maapealsete elektrijaamade jaoks.
Peamised eelised on järgmised:
1. Stringimuunduril on modulaarne konstruktsioon, kusjuures iga fotogalvaaniline string vastab inverterile. Alalisvoolu otsal on maksimaalse võimsuse jälgimise funktsioon ja vahelduvvoolu ots on ühendatud võrguga paralleelselt. Selle eeliseks on see, et seda ei mõjuta moodulite erinevused stringide ja varjude vahel, vähendades samal ajal fotogalvaaniliste moodulite ja inverteri optimaalse tööpunkti mittevastavust ning maksimeerides energiatootmist;
2. Stringinverterite MPPT pingevahemik on lai, üldiselt vahemikus 250-800V. Kompositsioonnt konfiguratsioon on paindlikum ja elektritootmise aeg on pilvise ja uduse ilmaga piirkondades pikem;
3. Stringi tüüpi võrguga ühendatud inverter on väikese mahuga, kerge ning seda on väga lihtne transportida ja paigaldada. See ei nõua professionaalseid tööriistu ja seadmeid ega spetsiaalset jaotusruumi. See võib lihtsustada ehitamist ja vähendada maa hõivamist erinevates rakendustes. Alalisvooluliinide ühendamiseks ei ole vaja ka alalisvoolu kombineerija karpe ega alalisvoolu jaotuskappe. Stringitüübil on ka eelised, nagu madal energiatarve, minimaalne vea mõju ning lihtne asendamine ja hooldus.
Peamised puudused on järgmised:
1. Seal on palju elektroonilisi komponente, mille toiteseadmed ja signaaliahelad asuvad samal plaadil, mis muudab selle projekteerimise ja valmistamise keeruliseks ning on veidi vähem töökindel;
2. Jõuseadmete elektriline kliirens on väike, mistõttu need ei sobi kõrgmäestikualadele ega välistingimustes paigaldamiseks. Tuul ja päike võivad kergesti põhjustada korpuse ja jahutusradiaatori vananemist;
3. Ilma isolatsioonitrafo konstruktsioonita on elektriohutus veidi halb ja ei sobi õhukese kilekomponentide negatiivse maandussüsteemi jaoks. Alalisvoolu komponent on suur ja sellel on oluline mõju elektrivõrgule;
4. Kui paralleelselt on ühendatud mitu inverterit, on harmooniline koguhulk kõrge ja ühe inverteri THDI-d saab reguleerida üle 2%. Kui aga paralleelselt on ühendatud rohkem kui 40 inverterit, on kogu harmooniline kattuv ja seda on raske summutada;
5. Suure hulga inverterite korral suureneb tõrgete kogumäär, mis muudab süsteemi jälgimise keeruliseks;
6. Ilma alalisvoolukaitselülitite ja vahelduvvoolukaitselülititeta ning alalisvoolukaitsmeteta ei ole süsteemi talitlushäirete korral lihtne lahti ühendada;
7. Üks inverter võib funktsiooni abil saavutada pinge nulli, kuid kui mitu masinat on paralleelselt ühendatud, on funktsiooni, reaktiivvõimsuse reguleerimise, aktiivvõimsuse reguleerimise ja muude funktsioonide kaudu raske saavutada pinge nulli.
3 mikroinverter
Mikroinverterid suudavad saavutada maksimaalse võimsuspunkti jälgimise paneeli tasemel, millel on eelised keskmuunduritega võrreldes. See võib optimeerida iga mooduli väljundvõimsust, et maksimeerida üldist väljundvõimsust.
Peamised eelised on järgmised:
1. Kui üks või isegi mitu moodulit ebaõnnestub, võib süsteem jätkuvalt varustada elektrivõrku kõrge kättesaadavusega; Süsteemi töökindluse parandamiseks saab valikuliselt konfigureerida mitut üleliigset moodulit;
2. Paindlik konfiguratsioon, mis võimaldab kasutajatel paigaldada fotogalvaanilisi elemente vastavalt nende finantssuutlikkusele koduturul;
3. Vähendab tõhusalt lokaalsest maskeerimisest põhjustatud varjude mõju väljundvõimsusele;
4. Puudub kõrgepingelekter, turvalisem, lihtsam ja kiirem paigaldus, madalamad hooldus- ja paigalduskulud ning vähenenud sõltuvus paigaldusteenuse pakkujatest;
5. Suurendades iga inverteri mooduli võimsust ja jälgides maksimaalset võimsust, saab jälgida ühe komponendi maksimaalset võimsuspunkti, mis võib oluliselt suurendada fotogalvaanilise süsteemi energiatootmist 25%.
Peamised puudused on järgmised:
1. Mikroinverterite kasutusstsenaariumid sobivad üldiselt katusemajapidamistesse, kuid nende rakendused on piiratud;
2. Mikroinverterite maksumus on suhteliselt kõrgem võrreldes tsentraliseeritud inverterite ja stringinverteritega.
Võrdleva analüüsi abil on stringinverteritel tsentraliseeritud inverterite ja mikroinverterite ees eelised rikkemäära, süsteemi ohutuse ning kasutus- ja hoolduskulude osas. Neil on parem süsteemi töökindlus ja need suudavad tagada elektrijaamade pikaajalise ohutu ja usaldusväärse töö.