Aurinkosähköenergialla on suuret mahdollisuudet tuottaa energiaa mahdollisimman vähäisin ympäristövaikutuksin, koska se on puhdasta ja saasteetonta. Suuri määrä aurinkokennoja, jotka on kytketty sarjaan ja rinnakkain, perustaa aurinkosähkö-tai aurinkopaneelit. Yksi tapa käyttää aurinkosähköä on hajautetussa energiajärjestelmässä huippuvoimanlähteenä.
sen sijaan voimajohtoihin kytkettyihin laitteisiin on sovellettu tiukkoja määräyksiä. Osa näistä määräyksistä liittyy harmonisten vääristymien ja tehokertoimien käyttöön. Tehoelektroniikan kehittymisen myötä monilla laitteilla on kuitenkin taipumus lisätä harmonisen särön tasoja. Linjavirta diodisillan tasasuuntaajan tulossa poikkeaa merkittävästi sinimuotoisesta aaltomuodosta ja tämä vääristynyt virta voi myös johtaa säröön johtojännitteessä. Lisäksi monet nykyaikaiset laitteet käyttävät digitaalisia ohjaimia, jotka perustuvat mikroprosessoreihin, jotka ovat herkkiä jännitteen ja virran aaltomuotojen vaihteluille. Siksi lisätä PV järjestelmän käyttö power conversion voidaan suunnitella myös tarjota toimintoja yhtenäinen sähkönlaadun hoitoaine.
kahden täysin ohjatun TASAVIRTAMUUNTIMEN käyttö tekee järjestelmästä monipuolisimman energianhoitoaineena käytettävän Muuntimen rakenteen. Tällöin muuntimilla voi ohjaimesta riippuen olla erilaisia kompensointitoimintoja. Esimerkiksi ne voivat toteuttaa active series ja shunt suodattimet yhdistettynä kompensoimaan samanaikaisesti kuormavirta ja harmoniset toimitetun jännitteen. Näin laitetta kutsutaan Unified Power Quality Conditioneriksi (UPQC). Aktiivinen sunttisuodatin on sopiva laite virtapohjaiseen kompensointiin. Tämä kokoonpano sisältää nykyiset yliaallot ja loistehon kompensoinnit. Aktiivinen shunttisuodatin voi myös tasapainottaa epätasapainoa virtauksia.
jännitteen kompensointiin käytetään yleensä aktiivisarjan suodatinta. Tällöin jänniteharmoniat ja jännitesaagat ja dipit kompensoidaan. Kirjallisuudessa on muitakin sovelluksia perustaajuuden kompensointiin, kuten loistehon kompensointi, pätötehon vuonohjaus ja jännitteen säätö. Tällöin sitä kutsutaan Unified Power Flow Controlleriksi (UPFC).
perinteisesti verkkoon liitetyt aurinkosähköenergian muunnosjärjestelmät koostuvat TASAVIRTAMUUNTIMESTA ja invertteristä. TASAVIRTAMUUNNINTA ohjataan seuraamaan aurinkosähköjärjestelmän suurinta tehopistettä ja invertteriä ohjataan tuottamaan virtaa siten, että järjestelmävirralla on alhainen harmoninen kokonaissärö (THD) ja se on vaiheessa hyötyjännitteen kanssa. Perinteisen järjestelmän hyötysuhde on alhainen, koska TASAVIRTAMUUNNIN ja invertteri on kytketty sarjaan. Tämän artiklan tarkoituksena on suunnitella aurinkosähköjärjestelmä, joka voidaan liittää kolmivaiheiseen järjestelmään, jossa käytetään vain tasavirta-/VAIHTOSUUNTAAJAA.
ehdotettu järjestelmä lisää konversiotehokkuutta ja tarjoaa myös käyttökelpoisen toiminnon milloin tahansa.se toimii virtalähteenä sekä YLIAALTO-ja loistehon kompensaattorina, kun aurinko on käytettävissä. Alhaisella säteilytyksellä järjestelmä toimii vain harmonisen ja loistehon kompensaattorina. Muita DC / DC-muuntimia käytetään jännitteen harmonisen kompensoinnin tuottamiseen. Kustannusarvio osoittaa, että lisäkomponenttien käyttö lisää kustannuksia alle 12%, Jos jokin muu toiminto parantaa sähkönlaatua. Tämä muunnin ei myöskään muuta AURINKOSÄHKÖENERGIAN muuntamisen tehokkuutta, koska muuntimet on kytketty rinnakkain.
ohjaus toteutettiin Synchronous Reference Frame (SRF) – menetelmällä. Järjestelmä ja ohjain olivat suunniteltuja ja simuloituja. Eri Pulse-Width-modulaatio (PWM) tekniikoita on verrattu ehdottamaan kokoonpano optimaalinen tehokkuus. Järjestelmä tuottaa noin 2,8 kW aurinkosähköä.
aurinkosähköjärjestelmien käyttö turvallisena ja puhtaana auringon energianlähteenä on lisääntynyt nopeasti. Aurinkosähköjärjestelmien soveltaminen sähköjärjestelmissä voidaan jakaa kahteen pääkenttään: off-grid-tai stand-alone-sovelluksiin ja on-grid-tai grid-liitettyihin sovelluksiin. Erillisillä AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMILLÄ voidaan tuottaa sähköä kaukokuormille, joilla ei ole pääsyä sähköverkkoihin, kun taas verkkoon kytkettyjä sovelluksia käytetään tuottamaan energiaa paikallisille kuormituksille ja sähköverkkojen kanssa tapahtuvalle vaihtoteholle.
ensimmäinen suuri verkkoon kytketty AURINKOSÄHKÖVOIMALA, jonka teho oli 1 MW, asennettiin Lugoon, Kaliforniaan, Yhdysvaltoihin. Toisen tehtaan kanssa 6.5 MW: n kapasiteetti asennettiin Carissa Plainsiin, Kaliforniaan, Yhdysvaltoihin. Tällä hetkellä eri maissa toimii monia suuria verkkoon kytkettyjä aurinkosähköjärjestelmiä, joiden teho vaihtelee.
aurinkosähköjärjestelmät voivat tehostaa sähköjärjestelmien toimintaa parantamalla jänniteprofiilia ja vähentämällä jakelusyöttimien energiahäviöitä, ylläpitokustannuksia ja muuntajan hananvaihtimien kuormausta ruuhka-aikoina. AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMILLÄ on kuitenkin muihin uusiutuviin energialähteisiin verrattuna edelleen suuria vaikeuksia, ja niillä voi olla joitakin haitallisia vaikutuksia järjestelmään, kuten syöttölaitteiden ylikuormitus, harmoninen saastuminen, korkeat investointikustannukset, alhainen hyötysuhde ja alhainen luotettavuus, jotka haittaavat niiden laajaa käyttöä. Lisäksi auringon säteilytyksen vaihtelut voivat aiheuttaa tehonvaihtelua ja jännitteen välkkymistä, mikä johtaa ei-toivottuihin vaikutuksiin korkeaan tunkeutuviin AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMIIN sähköjärjestelmässä. Aurinkosähköjärjestelmien tehokkuuden parantamiseksi voidaan käyttää joitakin ohjausmenetelmiä, kuten Maksimitehopisteseurantaa (MPPT).
tällaisissa ohjaimissa tulisi ohjata sekä tuotettua jännitettä että PV-ryhmän virtaa. Tämä voi hankaloittaa aurinkosähköjärjestelmän rakennetta ja lisätä vikaantumisen mahdollisuutta seuratessa maksimitehoa odottamattomissa sääolosuhteissa. Järjestelmän suojausjärjestelmän osalta aurinkosähköjärjestelmään perustuvan hajautetun sukupolven (DGS) olisi aktivoitava paikalliset kuormitukset sen jälkeen, kun järjestelmä on irrotettu sähköverkosta viallisten olosuhteiden aikana.
näissä tilanteissa tahaton iskeytyminen voi lisätä turvallisuusongelmien tai järjestelmän muiden osien vaurioitumisen riskiä, mikä voi heikentää järjestelmän luotettavuutta.
näiden ongelmien vuoksi suurten verkkoon liitettyjen aurinkosähköjärjestelmien asentamisen vaikutuksia sähköverkon suorituskykyyn on analysoitava tarkasti.
tämä arviointi on tärkeä, koska se voi tarjota toteuttamiskelpoisia ratkaisuja mahdollisiin toiminnallisiin ongelmiin, joita verkkoon liitetyt aurinkosähköjärjestelmät voivat aiheuttaa jakeluverkon muille komponenteille.
kirjallisuudessa monet teokset keskittyvät aurinkosähköjärjestelmien vakiotilaiseen mallintamiseen ja analysointiin. Verkkoon kytkettyjen aurinkosähköjärjestelmien vaikutuksia järjestelmän dynaamiseen toimintaan ja ohjaukseen ei kuitenkaan ole vielä yritetty tutkia ennen reaaliaikaista käyttöönottoa.
aurinkosähköjärjestelmien mallinnus
Suuripääsyiset verkkoon liitetyt aurinkosähköjärjestelmät, joita kutsutaan megawattialueen DG-tyypiksi, kehittyvät nopeasti. Ne kattavat suurimman osan AURINKOSÄHKÖMARKKINOISTA eri maissa ympäri maailmaa.
verkkoon liitetyn aurinkosähköjärjestelmän pääkomponentteihin kuuluu aurinkosähköjärjestelmien sarja / rinnakkainen seos, jolla auringonvalo muunnetaan suoraan tasavirtaan, ja tehonkäsittelyyksikkö, joka muuntaa TASAVIRTATEHON VAIHTOVIRTATEHOKSI; tämä yksikkö pitää myös PVs: n toiminnassa maksimiteholla. Kuvassa 1 esitetään yleiskaavio verkkoon kytketyistä aurinkosähköjärjestelmistä.
erityisesti monissa tapauksissa energian varastointilaitteita, kuten akkuja ja superkondensaattoreita, pidetään myös verkkoon kytkettyjen aurinkosähköjärjestelmien kolmantena komponenttina.
nämä laitteet parantavat aurinkosähköjärjestelmien suorituskykyä, kuten sähköntuotantoa yöllä, loistehon hallintaa AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMISSÄ, huippukuormituksen siirtoa ja sähköverkkojen jännitteen stabilointia.
jotta verkkoon liitettyjen aurinkosähköjärjestelmien ja yleishyödyllisen verkon välille saadaan asianmukainen liitäntä, joidenkin ehtojen on täytyttävä, kuten vaihejärjestyksen, taajuuden ja jännitetason yhteensovittaminen. Näiden olosuhteiden tarjoaminen riippuu voimakkaasti PV-inverttereiden sovelletusta tehoelektroniikkatekniikasta.
Kuva 1: Yksinkertaistettu kaavio verkkoon kytketystä AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄSTÄ…
kuva 2: AURINKOSÄHKÖMODUULIN Ekvivalenttipiiri…
AURINKOSÄHKÖYKSIKÖN sähköiset ominaisuudet voidaan yleensä ilmaista kennon virta-jännite-suhteina tai teho-jännite-suhteina.
näiden ominaisuuksien vaihtelut riippuvat suoraan solun saamasta säteilyvoimakkuudesta ja kennon lämpötilasta.
siksi aurinkosähköjärjestelmien dynaamisen suorituskyvyn analysoimiseksi erilaisissa sääolosuhteissa tarvitaan asianmukainen malli, jolla voidaan muuntaa säteilyvoimakkuuden ja lämpötilan vaikutus aurinkosähköjärjestelmien tuotettuun virtaan ja jännitteeseen.
kuvassa 2 esitetään kiteisestä piistä valmistetun AURINKOSÄHKÖMODUULIN vastaava virtapiiri. Tässä mallissa I on lähtöliitinvirta, IL on valon tuottama virta, Id on diodivirta, Ish on shuntivuotovirta, Rs on sisäinen vastus ja Rsh on shuntivastus.
käytännössä RS: n arvo riippuu vahvasti käytetyn puolijohteen laadusta. Siksi mikä tahansa pieni vaihtelu RS-arvossa voi muuttaa dramaattisesti PV-tulosta.
verkkoon liitettyjen aurinkosähköjärjestelmien mahdolliset vaikutukset jakelujärjestelmiin
uusiutuvista energialähteistä, erityisesti aurinkosähköjärjestelmistä, on tullut yhä merkittävämpiä energianlähteitä, mikä herättää huomattavaa kaupallista kiinnostusta. Suurten aurinkosähköjärjestelmien liittäminen yleishyödyllisiin verkkoihin voi kuitenkin aiheuttaa jakeluverkkoihin useita toiminnallisia ongelmia.
näiden ongelmien vakavuus riippuu suoraan aurinkosähkön levinneisyysprosentista ja laitoksen maantieteellisestä sijainnista. Kun tiedetään suurten verkkoon liitettyjen aurinkosähköjärjestelmien mahdollinen vaikutus jakeluverkkoihin, voidaan löytää toteuttamiskelpoisia ratkaisuja ennen reaaliaikaisia ja käytännön toteutuksia.
tämän jakson tarkoituksena on esitellä mahdollisia vaikutuksia, joita aurinkosähköjärjestelmät voivat aiheuttaa jakelujärjestelmille. Syöksyvirta. Aurinkosähköjärjestelmien ja verkkojännitteiden välinen pieni väistämätön ero voi tuoda sisäänvirtausvirran, joka virtaa aurinkosähköjärjestelmän ja sähköverkon välillä yhteyden aikana ja hajoaa nollaan eksponentiaalisella nopeudella. Tuotettu inrush virta voi aiheuttaa haittaa matkoja, lämpöstressi, ja muita ongelmia.
verkkoon liitetty aurinkosähköjärjestelmä
ehdotetulla AURINKOSÄHKÖENERGIAN muuntojärjestelmällä on korkea hyötysuhde, alhaiset kustannukset ja korkea toiminnallisuus. Kuvassa 3 esitetään ehdotetun järjestelmän lohkokaavio. Kuvassa 3 olevan Muuntimen 1 (PV-muunnin) tehtävänä on muuntaa AURINKOSÄHKÖENERGIA verkkoon sekä kompensoida virran yliaaltoja ja loistehoa. Muunnin 2 (Dynamic Voltage Restorer — DVR converter) Kuvassa 3 on vastuussa kompensoimaan jännitteen yliaallot tai jännitteen SAG.
kuva 3: aurinkosähkön tuotanto UPQC-funktiolla…
Kuva 4: Tavanomainen kuormitus, jonka jännite on vähintään linjan päässä …
kahden ohjatun Muuntimen käyttö tekee järjestelmästä monipuolisimman rakenteen energianhoitoaineena. Tällöin muuntimilla voi ohjaimesta riippuen olla erilaisia kompensointitoimintoja.
ne voivat esimerkiksi toteuttaa aktiivisia sarja-ja vaihtosuodattimia, jotka on yhdistetty kompensoimaan samanaikaisesti toimitetun jännitteen kuormitusvirtaa ja yliaaltoja.
turvallisuus
turvallisuus on yksi aurinkosähköjärjestelmien suurimmista huolenaiheista, joka johtuu tahattomasta sijainnista vikaantumishetkellä verkon puolella. Täällä aurinkosähköjärjestelmät jatkavat kuorman syöttämistä senkin jälkeen, kun verkko on irrotettu sähköverkosta, mikä voi johtaa työntekijöiden sähköiskuun.
ylijännite
aurinkosähköjärjestelmät on yleensä suunniteltu toimimaan lähellä yhtenäisyyden tehokerrointa aurinkoenergian täysimittaiseen hyödyntämiseen. Tällöin aurinkosähköjärjestelmä injektoi vain pätötehoa sähköverkkoon, mikä voi muuttaa järjestelmän loistehovirtaa.
näin ollen lähiväylien jännitteitä voidaan lisätä loistehon puutteen vuoksi. Tuotetulla ylijännitteellä voi olla kielteisiä vaikutuksia sekä hyötyosapuolen että asiakaspuolen toimintaan. Lähtötehon vaihtelu, aurinkosähköjärjestelmien lähtötehon vaihtelu on yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka voivat aiheuttaa vakavia toiminnallisia ongelmia yleishyödylliselle verkolle. Tehonvaihtelu johtuu pilvien liikkeen aiheuttamasta auringon säteilyvoimakkuuden vaihtelusta, ja se voi jatkua minuutteja tai tunteja riippuen tuulen nopeudesta, ohikulkevien pilvien tyypistä ja koosta, aurinkosähköjärjestelmän kattamasta pinta-alasta ja aurinkosähköjärjestelmän topologiasta. Tehonvaihtelu voi aiheuttaa virtojen heilahteluja linjoissa, yli-ja alikuormituksissa, kohtuuttomia jännitevaihteluita ja jännitteen välkkymistä.
lähtötehon vaihtelu
aurinkosähköjärjestelmien lähtötehon vaihtelu on yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka voivat aiheuttaa vakavia käyttöongelmia yleishyödylliselle verkolle. Tehonvaihtelu johtuu pilvien liikkeen aiheuttamasta auringon säteilyvoimakkuuden vaihtelusta, ja se voi jatkua minuutteja tai tunteja riippuen tuulen nopeudesta, ohikulkevien pilvien tyypistä ja koosta, aurinkosähköjärjestelmän kattamasta pinta-alasta ja aurinkosähköjärjestelmän topologiasta. Tehonvaihtelu voi aiheuttaa virtojen heilahteluja linjoissa, yli-ja alikuormituksissa, kohtuuttomia jännitevaihteluita ja jännitteen välkkymistä.
harmoninen
harmoninen särö on vakava sähkönlaatuongelma, joka voi aiheutua AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMISSÄ tasavirtaa vaihtovirraksi muuntavien tehonvaihtimien käytöstä. Tuotetut harmoniset voivat aiheuttaa rinnakkaisia ja sarjan resonansseja, kondensaattoripankkien ja muuntajien ylikuumenemista ja suojalaitteiden väärää toimintaa, joka voi vähentää sähköjärjestelmien luotettavuutta.
Taajuusvaihtelu
taajuus on yksi tärkeimmistä sähkönlaatutekijöistä. Mikä tahansa epätasapaino tuotetun ja kulutetun tehon välillä voi johtaa taajuusvaihteluun. Aurinkosähköjärjestelmien pieni koko aiheuttaa sen, että taajuusvaihtelu on vähäistä verrattuna muihin uusiutuvaan energiaan perustuviin resursseihin. Tämä ongelma voi kuitenkin kärjistyä lisäämällä aurinkosähköjärjestelmien levinneisyysasteita. Taajuusvaihtelu voi muuttaa käämitysnopeutta sähkömoottoreissa ja vahingoittaa generaattoreita.
verkon siirtokapasiteetin rajat
sähköverkon tavanomaisessa suunnittelussa otetaan huomioon muuntajalta kuormalle suunnattu Kuormitusvirta. Muuntajien ja jakelulinjojen luokituksessa on oletettu olevan sinimuotoisia kuormituksia. Kuva 4 näyttää jännitteen pienenevän muuntajan etäisyyden myötä.
siksi yleensä tehdään niin, että jännite muuntajassa pysyy nimellisjännitteen yläpuolella, jotta saavutetaan jännitehäviö, joka on alle määritellyn vähimmäisarvon. Jakeluverkkojen käyttö on viime vuosina muuttunut voimakkaasti, kun monet laitteet käyttävät valvomattomia siltasuuntaajia verkkovirtapuolella. Monilla maaseutualueilla on asennettu suuria hajautettuja sähköntuotantoja (esimerkiksi aurinkosähkö, tuuliturbiinit, mikroturbiinit ja yhdistetty sähköntuotanto). Joillakin alueilla asennettu sähköntuotantoteho on huomattavasti kulutusta suurempi ja saavuttaa usein nimellistehon. Hajautetuista tuotantoasemista saatavan suuren tuotetun tehon vuoksi kuormavirta voi muuttaa suuntaansa. Erityisesti suurten aurinkovahvistusjaksojen aikana, kun aurinkovoimalat syöttävät korkeimmat tehotasonsa verkkoon, kun taas virrankulutus voi olla melko alhainen, voi tapahtua Käänteinen tehovirta. Näin ollen auringon tuottama teho syötetään keskijänniteverkkoon kyseisen haaran muuntajan päälle. Jos teho on haaran nimellistehon alueella, jännite tuotantolaitoksen liitäntäpisteessä voi kasvaa merkittävästi. Jos jännite ylittää yleensä 10%: n toleranssin nimellisjännitteestä, muut laitteet ja laitteet voivat vaurioitua.
kuva 5: suurin tai pienin jännite linjan päässä…
kuva 6: tiedonkeruu-ja ohjausrakenne…
Kuvassa 5 esitetään mahdollinen jännitteen vaihtelu muuntajan etäisyyden mukaan eri kuormitus-ja tuotanto-olosuhteissa. Siksi suunnittelu on yleensä tehty pitämään jännite muuntajassa nimellisjännitteen yläpuolella jännitteen vähentämiseksi alle määritellyn vähimmäisarvon.
hajautetussa tuotannossa jännite voi kasvaa liitoskohdassa Kuvan 5 mukaisesti. Kun muuntajan jännite asetetaan nimellisarvon yläpuolelle, on erittäin todennäköistä, että se ylittää määritellyn enimmäisjännitteen. Saksassa suositellaan pienjänniteverkkoihin sijoitettujen hajautettujen voimalaitosten aiheuttamaa enintään 2 tai 3 prosentin jännitteen nousua tulevaisuudessa. Käänteistehon virratessa suurin sallittu jännite saavutetaan jopa verkon haaran nimellistehon alapuolella.
siksi verkkoa on parannettava, jotta se voi tarjota uusia palveluja ja uusia toimintoja uusien vaatimusten täyttämiseksi. Korkeiden asennus-tai käyttökustannusten välttäminen edistää hajautetun sähköntuotannon kasvua. Aiemmin verkon laajennus oli tarpeen siirtokapasiteetin lisäämiseksi, mikä johti lisäkaapelointiin ja korkeampiin investointikustannuksiin, vaikka lisäkapasiteettia käytetään vain muutaman käyttötunnin verran vuodessa, yleensä aurinkoenergian vahvistuspäivinä, jolloin lisäverkkokapasiteettia todella tarvitaan. Lyhyellä aikavälillä aurinkosähköjärjestelmien lisäliitäntöjä ei usein voida sallia ennen kuin verkon laajennus on tehty.
jännitteen laadun ja Kantaverkkokapasiteetin lisääminen
vaikka kantaverkkokapasiteetti ja kantaverkkokapasiteetti on tähän mennessä saatu pääasiassa verkon laajentamisella, tässä hankkeessa pyritään käyttämään tehokkaasti verkkoon hajautettuja laitoksia. Tämä tapahtuu hajautetun mittaustekniikan, tehoelektroniikan älykkään ohjauksen, uuden tieto-ja viestintätekniikan sekä verkkoohjauksen mahdollisuuksien avulla. Konseptia kehitetään ja testataan hajautettujen aurinkosähköjärjestelmien esimerkin pohjalta. Käyttö ei kuitenkaan rajoitu tähän sovellukseen. Kaikissa verkoissa, joissa on hallittavissa syöttöasennuksia ja kuormituksia, verkon tehokkuutta voidaan lisätä hajautetuilla verkkopalveluilla.
verkon toimintatilaa on mitattava jatkuvasti suurten kuormitusten ja hajautetun tuotannon liitäntäpisteissä. Aurinkoinvertterit on varustettu tiedonkeruuominaisuuksilla, koska niiden on synkronoitava jännite ja taajuus verkkojännitteeseen. Kuormaliitäntäpisteisiin asennetaan mittaustekniikka. Kuten kuvassa 6 esitetään, päätietokone on verkottunut useisiin tiedonhankintalaitteisiin ja aurinkoinverttereihin. Tiedonkeruulaitteet ja aurinkoinvertterit tarkkailevat jännite -, virta-ja tehovirtaa niiden sijainneissa verkossa. Tiedonkeruulaitteet sijaitsevat suurissa kuormituksissa (esim.teollisuuslaitokset) ja ruudukon solmukohdissa. Päätietokone vastaanottaa verkon tilatiedot ja laskee sitten vaaditun loistehon arvot yksittäisille aurinkoinverkoille, jotka lähetetään tietoverkon yli inverttereille.
kontrollirakenne koostuu kolmesta eri kontrollista. Ensimmäinen osa on verkkojännitteen rajoittaminen inverttereiden loistehon absorptiolla. Turhien häviöiden välttämiseksi vain niin monen invertterin kuin tarvitaan, on absorboitava vain niin paljon loistehoa kuin verkkojännitteen rajoittamiseksi tarvitaan. Niinpä päätietokone aktivoi vain vaihtosuuntaajat, joilla on verkon korkein jännitetaso. Lisäksi nopeasta kuormituksesta ja generaatiomuutoksista johtuvia jännitteenvaihteluja, esim.liikkuvia pilviä, voidaan kompensoida ja tasoittaa ruiskuttamalla ja absorboimalla loistehoa aurinkoinverttereiden kautta. Vaihtosuuntaajia voidaan käyttää myös muiden kuormien vaatiman loistehon paikalliseen kompensointiin sähköverkon tehohäviöiden minimoimiseksi.
Kuva 7: jännitteen aleneminen linjalla, kun syöttö tapahtuu aktiivisella (vasemmalla) sekä aktiivisella ja loisteholla (oikealla)…
jännitteen rajoitus
yli 8-10 kW: n Aurinkoinvertterit liitetään yleensä kolmivaiheisesti verkkoon. Ne voivat toimia kaikissa neljässä kvadrantissa, jolloin ne voivat syöttää tai absorboida loistehoa, kun pätötehoa syötetään verkkoon. Kuvassa 7 esitetään kvalitatiivisesti jännitteen pudotus voimajohdossa. Vaikka jännite linjan U2 lopussa on pienempi kuin jännite U1 alussa (muuntajan puolella) normaaleissa kuormitusolosuhteissa, tämä muuttuu, kun pätöteho syötetään linjan loppuun (kuvan 7 vasen osa).
jännite voi olla huomattavasti suurempi linjan päässä kuin muuntajassa. Absorboimalla lisäksi loistehoa (tai virtaa) ylijännitettä voidaan pienentää (kuvan 7 oikealla puolella). Näin on myös pienjänniteverkoissa, joilla on suhteellisen korkea R/X-suhde, erityisesti kun otetaan huomioon muuntajan impedanssi.
loistehovirta johtaa lisävirtaan, joka on johdettava invertteristä. Loistehoa koskevat tutkimukset ovat osoittaneet, että cos y = 0,9: n vähimmäistehokerroin tyypillisissä pienjänniteverkoissa riittää pitämään jännitteen sallituissa rajoissa. Tehokerroin cos y = 0,9 tuottaa loistehoa 43% aktiivitehosta. Tämä aiheuttaa invertterin 10% suuremman virran. Jos loistehoa absorboidaan vain korotetuilla jännitetasoilla, aurinkosuuntaajan korkeampi luokitus voi olla pienempi tai se ei välttämättä edes ole tarpeen. Jos loistehoa käytetään verkkojännitteen rajoittamiseen, invertteriin ja verkkolinjoihin syntyy lisää tehohäviöitä suuremman verkkovirran vuoksi. Etuna on kuitenkin se, että suurempi pätöteho voidaan siirtää ja ylimääräinen aurinkoenergian tuottama sähkövoima voidaan syöttää verkkoon. Sen vuoksi on aiheellista tuottaa loistehoa vaihtosuuntaajien staattisen ominaisuuden sijasta minimoimalla loistehon absorptio aktivoimalla erikseen ne vaihtosuuntaajat, joilla on merkittävin vaikutus verkkojännitteeseen. Kunkin invertterin viestintä keskustietokoneen kanssa varmistaa loistehon absorption optimoinnin.
Kuva 8: AURINKOSÄHKÖVOIMALOISTA johtuva jännitteen nousu …
jännitteen vaihtelujen tasaantuminen
aurinkosähköjärjestelmiin syötettävän vaihtelevan tehon tasaantuminen ohi kulkevien pilvien tai erittäin vaihtelevien kuormitusten vuoksi aiheuttaa jännitteen vaihteluja pienjänniteverkossa. Loistehon kulutus (kapasitiivinen) negatiivisilla jännitepiikeillä ja loistehon absorptio (induktiivinen) positiivisilla jännitepiikeillä hajautetuilla aurinkoinverttereillä voi tasoittaa jännitteen vaihteluita verkossa. Välkkymisriskiä voidaan vähentää tällaisella paikallisesti inverttereissä toteutettavalla lisävalvonnalla. Tasoitus ei tarvitse inverttereiden viestintää keskustietokoneen kanssa.
loistehon kompensointi
loistehon kompensointi tähän päivään mennessä edellyttää lisälaitteita ja niihin liittyviä asennus-ja käyttöönottokustannuksia, jotka olisi katettava suuremmilla tehokkuuseduilla. Toistaiseksi korvauksia käytetään lähinnä suurissa teollisuuslaitoksissa. Sen vuoksi hajautetun loistehon tuottaminen kompensointia varten vähentää merkittävästi loistehon lyhyistä siirtoetäisyyksistä johtuvia tehohäviöitä. Loistehon tuottaminen edellyttää lyhytaikaista energian varastointia. Tämä voidaan tehdä kondensaattoreilla tai induktoreilla. Jännitelinkkipohjaisissa aurinkoinverttereissä on yleensä kondensaattoreita, joten jo asennettua kapasiteettia voidaan käyttää loistehoon. Olemassa olevia loistehoreservejä, joita hajautetut vaihtosuuntaajat luonnostaan aiheuttavat, voidaan käyttää tuottamaan loistehoa päällekkäiseen keskijänniteverkkoon tai vähentämään matalajänniteverkkoon liittyvää loistehonkulutusta häviöiden minimoimiseksi.
kenttätesti
kenttätestaus tehdään todellisessa pienjänniteverkossa, jossa on runsaasti AURINKOSÄHKÖVOIMALOITA.
Testiruudukon yleiskatsaus
kuvassa 8 esitetään testiruudukon rakenne. Sähköverkkoa syötetään kahdella muuntajalla (nimellisteho 630 kVA), ja se toimii mesh. Asennetun aurinkosähköjärjestelmän kapasiteetti on 400 kWp ja se on jo keskimääräistä verkkokuormaa suurempi. Aurinkoisina päivinä pätötehoa syötetään takaisin säännöllisesti keskijänniteverkossa. Sähköverkossa on lukuisia suhteellisen suuria AURINKOSÄHKÖVOIMALOITA, koska suuria kattoalueita sisältäviä maatalousrakennuksia on paljon.
Kuva 9: 10 minuutin keskiarvojen lukumäärä testiverkon pätötehovirrasta riippuen…
kaapeleiden ja muuntajien jännitteen jakauma ja kuormitus laskettiin kaupallisen sähköjärjestelmän analysointiohjelmiston avulla. Kuvassa 8 esitetään myös AURINKOSÄHKÖVOIMALOIDEN aiheuttama jännitteen jakauma verkkoalueella. Vdew: n suositusten mukaan Jännitteet lasketaan ilman kuormituksia ja invertterien syöttäessä nimellistehollaan. On selvää, että tässä ruudukossa jännitteen nousu < 2% havaitaan vain muuntajien lähellä. Lisäys on yli 2 prosenttia muuntajien välillä ja yli 3 tai 4 prosenttia kriittisten verkkolaajennusten kohdalla. Jännitteen noususta huolimatta sähköverkon muuntajat ja kaapelit Ladataan 40%: lla.
Kuva 10: Aurinkosähkön syöttö ja jännite …
Esimittaukset
tietoja molemmista muuntajista on ollut saatavilla 10 minuutin keskiarvoina vuoden ajalta. Kuvassa 9 esitetään mitattujen 10 minuutin keskiarvojen lukumäärä verkon loistehovirrasta riippuen. Aurinkoisina päivinä sähköverkon AURINKOSÄHKÖVOIMALOIDEN tuottama teho ylittää kuormituksen. Näin ollen testiverkosta kulkee aktiivinen tehovirta päällekkäin asetettuun keskijänniteverkkoon.
kaksi mittauspistettä AURINKOSÄHKÖVOIMALOIDEN inverttereissä oli käytettävissä testiverkon tilan arvioimiseksi etukäteen. Toinen sijaitsee aurinkosähkövoimalassa, joka on kriittisen pitkän linjan päässä ja toinen sijaitsee muuntajien välissä.
kuvan 10 ylemmässä kaaviossa näkyy PV-syötteen kehittyminen invertterin nimellistehon perusteella aurinkoisena kesäpäivänä. Nimellistehoa ei saavuteta aurinkosähkömoduulien voimakkaan lämmityksen vuoksi. Kuvan 10 alemmassa kaaviossa esitetään myös vastaavat Jännitteet molemmissa mittauspisteissä (vihreä: mittauspiste kriittisessä hilalaajennuksessa, punainen: mittauspiste kahden muuntajan välillä). Jännitteen ja tehon nolla-arvot ovat seurausta lyhytaikaisista mittausvirheistä. Jänniteprofiili noudattaa erittäin hyvin PV-syöttöä. Vasen muuntaja oli pois käytöstä huollon vuoksi tänä päivänä. Tämä on syy, miksi on olemassa korkea jännite kasvaa. Nämä arvot vastaavat hyvin hilalaskennan tuloksia. Kuvassa 11 on lähikuva aurinkosähkön syötöstä ja sitä vastaavista jännitteistä, epävakaa päivä (vihreä: mittauspiste kriittisissä verkkolaajennuksissa, punainen: mittauspiste kahden muuntajan välillä).
Kuva 11: PV-syötön ja jännitteen yksityiskohta…
tänäkin päivänä vasen muuntaja oli pois käytöstä huollon vuoksi. Jännitehuippujen tai-pudotusten kaltevuudet ovat yleensä pienempiä kuin tehohuippujen tai-pudotusten kaltevuudet. Tämä johtuu aurinkosähköjärjestelmien jakautumisesta testiruudukossa. Näin ohikulkevien pilvien aiheuttamat tehohäviöt porrastuvat. Nämä porrastettu teho putoaa aiheuttaa porrastettu jännite laskee.
suurin tähän mennessä mitattu tehogradientti on 0,07 p.u./s suhteessa nimellistehoon. Suurin mitattu jännitegradientti on toistaiseksi 0,002 p.u./s suhteessa nimellisjännitteeseen. Tässä asiakirjassa kuvattu konsepti tarjoaa paremman jännitteen laadun ja suuremman siirtokapasiteetin pienjänniteverkkoihin, joissa AURINKOSÄHKÖVOIMALOIDEN läpäisy on suuri. Edellä kuvattu tekniikka on parhaillaan kehitteillä ja sitä testataan aurinkoinverttereillä pienjänniteverkossa. Yleisesti ottaen tekniikkaa voidaan soveltaa mihin tahansa sähköelektroniseen invertteriin, joka on joko pysyvästi tai tilapäisesti kytketty verkkoon. Sisäänrakennettujen tiedonsiirto-ja tiedonkeruulaitteiden ansiosta järjestelmä voidaan konfiguroida automaattisesti, kun uusi invertteri on kytketty verkkoon.
