Интернет журныл о промышленности в Украине

Оптимизация - факты и мифы | Форум Инвентаря Инсталляторов Fronius

  1. Неподеленные системы
  2. Затененные системы
  3. Где я должен использовать оптимизаторы?
  4. Будущее оптимизации

Время от времени вы можете встретить солнечные системы с так называемыми Оптимизаторы (анг. Оптимизаторы). К сожалению, уверенность в том, что они могут решить все проблемы на установке, в основном связанные с ее затенением, установилась. Вопреки распространенному мнению, оптимисты не могут согнуть законы физики: затененная установка всегда будет производить меньше энергии, чем эквивалент - не затененная. Тем не менее, существуют приложения, в которых оптимизаторы могут показать свои преимущества, и больше о фактах и ​​мифах, связанных с ними, вы можете прочитать в этой статье.

И микроволны, и модульные оптимизаторы классифицируются как силовая электроника уровня модуля (MLPE). В солнечной системе, оборудованной MLPE, влияние каждого модуля на остальные сведено к минимуму. В результате различия в уровне солнечного света, возникающие в результате затенения, различных ориентаций или углов наклона, а также деградации отдельных модулей, не оказывают негативного влияния на другие модули. В фотоэлектрической системе с «обычным» инвертором модули, подключенные к одному и тому же MPP-трекеру, зависят друг от друга.

Каждая фотогальваническая установка должна быть индивидуально адаптирована к условиям, преобладающим на конкретной крыше - не имеет значения, является ли это другой настройкой поверхностей крыши или наличием временного затенения. Однако ошибочно предполагать, что оптимизаторы решат все проблемы и полностью устранят, например, эффект затенения или неравномерную деградацию модулей. Модуль, чьи ячейки даже частично затенены, всегда будет производить меньше энергии, чем аналогичный модуль, который не затенен. Каждый раз необходимо проводить анализ прибыльности таких инвестиций, поскольку реализация установки, расположенной большую часть дня в тени, может иметь неудовлетворительное время возврата для инвестора, которое будет дополнительно увеличено за счет средств оптимизаторов.

Следует учитывать, что фотоэлектрические системы, оснащенные MLPE, не всегда имеют более высокую эффективность, чем фотоэлектрические системы со струнными инверторами . Это не устройства со 100% эффективностью. Иногда потери, вызванные MLPE, выше, чем дополнительные потери, возникающие в результате их использования. В реальных условиях фотоэлектрические системы, протестированные с цепными инверторами Fronius и MLPE, имеют небольшой разброс производительности. После технического анализа, включая компьютерное моделирование и тестовые установки, следующие результаты показывают, как цепные инверторы сравниваются с MLPE.

Неподеленные системы

Для незатененных систем несоответствия модулей (0,5-1%) компенсируются оптимизаторами (или, как правило, MLPE), но потеря производительности каждого модуля с оптимизатором составляет от 1% до 5% (в зависимости от типа MLPE). Следовательно, для некоторых оптимизаторов можно добиться повышения эффективности до + 0,5%, но вы также можете добиться снижения производительности системы на -5% с помощью оптимизаторов по сравнению с «обычным» инвертором.

Оптимизаторы предназначены для соответствия текущему значению в цепочке последовательно соединенных фотоэлементов или модулей. Эта регулировка происходит путем преобразования значения тока за счет напряжения, которое, например, реализуется в преобразователе постоянного тока в постоянный. Независимо от технологии, используемой в оптимизаторах, процесс преобразования не является процессом без потерь . Производители оптимизаторов, разумеется, указывают эффективность своих устройств (как правило, в качестве максимального значения, выполняемого только в строго определенных лабораторных условиях) и должны пониматься как:

Ува • Ива = Уве • Иве • ηopt

где:

  • Uwa, Iwy - напряжение и ток на выходе оптимизатора соответственно
  • Uwe, Iwe - напряжение и ток на входе оптимизатора соответственно
  • ηopt - эффективность оптимизатора (максимум <99%, фактическая эффективность оптимизации <97%)

Предполагая взвешенную эффективность оптимизатора ηopt на уровне даже 98% (фактическая эффективность оптимизации), в случае стандартных модулей 275 Вт (в точке максимальной мощности) это означает:

Pmppt • (100% - ηopt) = 275 Вт • (100% - 98%) = 275 Вт • 2% = 5,5 Вт

Это намного больше, чем потенциальные достижения в результате оптимизации непревзойденных модулей . Следовательно, использование оптимизаторов в каждой установке приводит к неоправданному увеличению затрат на эти установки.

Любопытно, что можно утверждать, что MLPE или оптимизаторы рассматриваются в солнечных системах как средство от неравномерно деградирующих низкокачественных модулей. Простой расчет показывает, что гораздо лучшим решением является покупка нескольких более дорогих, но качественных модулей от надежного производителя.

Затененные системы

Таблица 1. Сравнение затененных установок.

На практике все тесты на фотоэлектрических системах показали более низкую производительность для систем с оптимизаторами и MPLE, чем было рассчитано во время моделирования. Преимущество MLPE в фотоэлектрических системах наблюдалось в основном зимой, когда модули были (частично) покрыты снегом.

Для сравнения использовались инвертор Fronius семейства SYMO и инвертор PRIMO, которые в стандартной комплектации оснащены Fronius SuperFlex Design , 2 трекера MPP и широкий диапазон полезных напряжений MPP. алгоритм Динамический Пик Менеджер он эффективно ищет глобальную точку MPP ( Maximum Power Point ) модулей и тем самым снижает потенциальную потерю производительности в случае дублирования. Кроме того, эффект затенения также может быть значительно уменьшен благодаря использованию гибких вариантов цепного соединения, благодаря двум триммерам MPP, каждый из которых имеет очень широкий диапазон входных напряжений.
Для сравнения использовались инвертор Fronius семейства SYMO и инвертор PRIMO, которые в стандартной комплектации оснащены   Fronius SuperFlex Design   , 2 трекера MPP и широкий диапазон полезных напряжений MPP

Рис. 1. Фотоэлектрическая установка в тени дымохода (высота 2 м, диаметр 0,5 м)

Фотоэлектрическая установка в тени дымохода (высота 2 м, диаметр 0,5 м)

Рис. 2. Моделирование влияния затенения

Пример: большой дымоход, расположенный прямо перед модулями, высота 2 м, диаметр 0,5 м (рисунок 1 и рисунок 2)

Фотоэлектрическая система с ...

Инвойсером без счета без конструкции SuperFlex по сравнению с несгоревшей системой,
1 MPP трекер,
без Dynamic Peak Manager от -8% до -12% MLPE -4% до -8% инвертора с SuperFlex Design,
равномерное распределение модулей на оба трекера MPP -6% с инвертором SuperFlex Design,
оптимальное разделение модулей для обоих MPP-трекеров -5%

Таблица 2. Получение в примере системы с затенением из трубы.

Поэтому следует ответить на вопрос: позволят ли какие-либо дополнительные достижения, связанные с оптимизацией затененных модулей, покрыть не слишком большие затраты на оптимизаторы?

Где я должен использовать оптимизаторы?

Если дизайнер обнаруживает, что по какой-то причине невозможно избежать установки модулей в месте затенения (например, по эстетическим соображениям), оптимизаторы компании могут помочь Тиго Энергия , которые характеризуются возможностью монтажа только на затененных модулях , как показано на рисунке 3.

Рис. 3. Оптимизаторы энергии Tigo можно устанавливать только на затененные модули.

Установка оптимизаторов на отдельных модулях дает преимущества устранения влияния затенения при минимальных затратах. Важно отметить, что цепочку модулей с оптимизаторами Tigo можно подключить к инвертору любого производителя. Для преобразователей Fronius следует отключить только меню BASIC. Динамический Пик Менеджер , Для правильной работы оптимизаторов никаких дополнительных устройств не требуется, поэтому мы можем иметь правильно работающую систему даже с одним таким устройством.

Tigo Energy имеет 5 типов оверлеев: TS4-D, TS4-M, TS4-S, TS4-O и TS4-L (скоро появится TS4-F). Для оптимизации выберите версию TS4-RO или отдельно TS4-B (дескриптор) и TS4-O (оверлей). Брошюра об этом продукте и список дистрибьюторов, которые предлагают решения Tigo Energy, находятся в конце этой статьи ,

Конечно, у оптимизаторов есть и другое преимущество: гибкость и простота дизайна. Инверторы Fronius обеспечивают наибольшую гибкость конструкции: они допускают множество ориентаций, различные типы модулей, затенение или несбалансированные цепи. С оптимизаторами эта гибкость увеличивается еще больше и позволяет, например, получить 20% -ную разницу в длине цепочек, подключенных к одному входу (MPP-трекер), или комбинацию модулей с разным азимутом и углом наклона в одной цепочке . Отличным примером является установка на крыше детского сада, принадлежащего церкви св. Стефан в Вельс, который показан на рисунке 4. Благодаря оптимизаторам на основе решения компании Максим Интегрированный эта установка была реализована на классических инверторах Fronius SYMO.

Благодаря оптимизаторам на основе решения компании   Максим Интегрированный   эта установка была реализована на классических инверторах Fronius SYMO

Рис. 4. Фотоэлектрическая установка с интегрированными оптимизаторами Maxim и инверторами Fronius в детском саду при церкви св. Стефан в Вельсе (Австрия).

Будущее оптимизации

Разработчики фотоэлектрических систем будут все чаще сталкиваться с различными трудностями - с распространением фотоэлектрических крыш будет постепенно создаваться идеальная кровля и затенение. Поэтому будут рассмотрены крыши с различной ориентацией или частичным затенением, и такие установки должны подвергаться критическому анализу. Поэтому, по мнению автора, фотоэлектрические модули будут умными в будущем.

Но существующие решения, например, в виде оптимизаторов, добавленных к модулю, из-за их сложности и дополнительных затрат на установку будут заменены лучшими решениями. Когда дело доходит до реальной оптимизации, американский производитель полупроводниковых микросхем, компания Максим Интегрированный представляет оптимизаторы нового поколения, предлагающие простую установку, высокую экономическую эффективность и наибольшее удобство проектирования. Он прекрасно дополняет и еще больше повышает гибкость конструкции благодаря инверторам Fronius.

Максим Интегрированный он предлагает технологию оптимизации фотоэлектрических элементов, которая заменяет традиционный шунтирующий диод в фотоэлектрическом модуле (рис. 5). Они основаны на оптимизаторах интегральных микросхем, работающих на уровне цепочки ячеек - встроенные преобразователи постоянного тока в постоянный ток, установленные в солнечном модуле для максимальной мощности Это означает, что каждый модуль имеет 3 оптимизатора, то есть 3 независимых MPPT - это лучшее в своем классе решение для смягчения последствий затенения, несоответствия цепей и загрязнения модулей. Этот метод обеспечивает простую и экономически эффективную интеграцию схем оптимизации при производстве модулей. Поэтому нет необходимости устанавливать традиционные оптимизаторы с ретроспективным соответствием (на уровне модулей) и дополнительные компоненты, что позволяет пользователю значительно снизить затраты по сравнению с традиционными решениями. Кроме того, надежность всей установки повышается за счет устранения потенциального источника отказа.

Система с оптимизаторами Maxim проста в установке - как и любая стандартная система с «обычными» модулями: нет никаких дополнительных аппаратных компонентов для установки, никаких дополнительных настроек и никаких проблем с подключением к крыше. Оптимизаторы, которые заменяют обходные диоды, устанавливаются на заводе в распределительную коробку модуля, что устраняет необходимость в дополнительных этапах установки.

Системы на основе Maxim показывают на 5% больше выхода энергии по сравнению с традиционными оптимизаторами благодаря оптимизации постоянного тока в каждой цепочке соединений (каждый модуль имеет 3 MPP-трекера) и высочайшей эффективности оптимизации. Благодаря этим преимуществам и более низкой цене решение Maxim очень выгодно и предлагает самую выгодную на рынке технологию оптимизации, обеспечивающую самый быстрый возврат инвестиций от фотоэлектрической системы.

Рис. 5. Сравнение технологий оптимизаторов.

Узнайте больше о семействе инверторов Fronius на www.fronius.pl на предмет энергии Tigo в: www.tigoenergy.com Более подробную информацию о Maxim Integrated можно найти по адресу: www.maximintegrated.com ,

Иллюстрации созданы в компании PV * SOL Premium Валентин Софт ,




Оптимизаторы Tigo Energy можно приобрести в Польше в следующих компаниях: KENO Sp.z oo, Manitu Solar, Grodno SA: