اتخاذ رو به رشد سیستم های انرژی تجدید پذیر ، به ویژه تاسیسات خورشیدی فتوولتائیک (PV) ، نوآوری را در فناوری اینورتر هدایت کرده است. اینورترها نقش مهمی در تبدیل جریان مستقیم (DC) تولید شده توسط پانل های خورشیدی یا سیستم های ذخیره انرژی به جریان متناوب (AC) برای استفاده در خانه ها ، مشاغل و شبکه برق دارند. از جمله جدیدترین نوآوری ها هستند اینورترهای هیبریدی با قدرت بالا ، که از نظر کارایی ، طراحی و برنامه ها از نظر عملکرد ، طراحی و برنامه های کاربردی تفاوت قابل توجهی دارند.
در این مقاله به بررسی تفاوت بین اینورترهای هیبریدی با قدرت بالا و رشته های سنتی یا اینورترهای مرکزی ، جزئیات مزایای آنها ، محدودیت ها و مناسب بودن آنها برای کاربردهای مختلف انرژی تجدید پذیر.
1. درک انواع اینورتر
1.1 اینورترهای رشته سنتی
اینورترهای رشته ای به طور گسترده در سیستم های PV خورشیدی تجاری مسکونی و کوچک استفاده می شوند. در این تنظیم ، چندین پانل خورشیدی به صورت سری متصل می شوند و یک "رشته" تشکیل می دهند و خروجی DC ترکیبی در یک اینورتر واحد تغذیه می شود.
خصوصیات کلیدی:
- تبدیل متمرکز: یک اینورتر قدرت DC را از کل رشته به AC تبدیل می کند.
- ردیابی نقطه حداکثر قدرت (MPPT): هر رشته به طور معمول دارای یک کانال MPPT برای بهینه سازی تولید انرژی است.
- رتبه بندی قدرت: به طور معمول برای برنامه های مسکونی و تجاری از 3 کیلو وات تا 100 کیلو وات متغیر است.
1.2 اینورتر مرکزی
اینورترهای مرکزی برای تاسیسات خورشیدی در مقیاس بزرگ مانند مزارع خورشیدی در مقیاس ابزار طراحی شده اند. آنها قدرت را از چندین رشته یا آرایه جمع می کنند و آن را در یک نقطه مرکزی به AC تبدیل می کنند.
خصوصیات کلیدی:
- ظرفیت بالا: می تواند صدها کیلووات را به چند مگاوات برساند.
- کانال MPPT تک یا چندگانه: چندین رشته را همزمان بهینه می کند.
- طراحی درجه صنعتی: به سیستم های خنک کننده اختصاصی و مسکن قوی نیاز دارد.
1.3 اینورترهای هیبریدی با قدرت بالا
اینورترهای هیبریدی با قدرت بالا قابلیت های اینورترهای PV خورشیدی و سیستم های مدیریت ذخیره انرژی را ترکیب می کنند. آنها ورودی/خروجی AC و DC ، ذخیره انرژی و مدیریت انرژی هوشمند را در یک واحد واحد ادغام می کنند.
خصوصیات کلیدی:
- ادغام چند منبع: قادر به مدیریت پانل های خورشیدی ، باتری ها و نیروگاه به طور همزمان.
- عملکرد دو جهته: برای تأمین بارهای می تواند باتری ها را از خورشیدی یا شبکه و تخلیه شارژ کند.
- خروجی قدرت بالا: به طور معمول از سیستم های 5 کیلو وات تا چند صد کیلو وات برای مصارف تجاری و صنعتی پشتیبانی می کند.
2. تفاوت های عملکردی
2.1 تبدیل نیرو
- اینورتر رشته: DC را از یک رشته واحد به AC تبدیل می کند. انعطاف پذیری محدود اگر بخشی از رشته سایه دار یا کم تحرک باشد.
- اینورتر مرکزی: DC را از چندین رشته به صورت جمعی تبدیل می کند. برای سیستم های یکنواخت در مقیاس بزرگ مؤثر اما با سایه سطح ماژول یا جهت گیری پانل متفاوت سازگار است.
- اینورتر هیبریدی با قدرت بالا: برای مصرف فوری ، DC را به AC تبدیل می کند ، انرژی اضافی را به ذخیره باتری هدایت می کند و در صورت عدم کافی بودن تولید خورشیدی می تواند از باتری ها یا شبکه استفاده کند.
2.2 ادغام ذخیره انرژی
- اینورترهای سنتی: در صورت استفاده از ذخیره انرژی ، معمولاً به سیستم های مدیریت باتری جداگانه نیاز دارند.
- اینورترهای ترکیبی: مدیریت ذخیره سازی باتری را ادغام کنید ، شارژ یکپارچه ، تخلیه و بهینه سازی انرژی را فعال کنید. این باعث کاهش پیچیدگی سخت افزار و هزینه های نصب می شود.
2.3 مدیریت بار
- اینورترهای رشته ای و مرکزی: در درجه اول بدون ویژگی های مدیریت بار پیشرفته ، برق را به شبکه یا بارهای محلی تغذیه کنید.
- اینورترهای ترکیبی: شامل مدیریت بار هوشمند ، امکان تخصیص اولویت انرژی خورشیدی ، باتری یا شبکه بر اساس هزینه ، در دسترس بودن و تقاضا.
3. حداکثر ردیابی نقطه قدرت (MPPT)
اینورترهای رشته ای 3.1
- به طور معمول ارائه می دهد 1-2 کانال MPPT در هر اینورتر .
- انعطاف پذیری محدود اگر پانل های انفرادی سایه دار باشند یا جهت گیری های مختلفی داشته باشند ، باعث کاهش کارایی کلی می شود.
3.2 اینورترهای مرکزی
- ممکن است شامل شود چندین کانال MPPT ، اجازه بهینه سازی چندین رشته.
- با این وجود ، عملکرد کلی می تواند تحت تأثیر عدم تطابق بین پانل ها باشد.
3.3 اینورترهای هیبریدی
- اغلب فراهم می کند چند ورودی MPPT ، پشتیبانی از تنظیمات آرایه پیچیده.
- هنگام مدیریت شارژ باتری و تعامل شبکه ، برداشت انرژی از پانل های خورشیدی را بهینه می کند.
4. انعطاف پذیری و مقیاس پذیری سیستم
4.1 اینورترهای رشته ای
- انعطاف پذیری: مناسب برای سیستم های کوچک و متوسط.
- مقیاس پذیری: اضافه کردن پانل های بیشتر ممکن است به اینورترهای اضافی نیاز داشته باشد.
4.2 اینورترهای مرکزی
- انعطاف پذیری: محدود ، در درجه اول برای تاسیسات یکنواخت در مقیاس بزرگ.
- مقیاس پذیری: می تواند با اضافه کردن واحدهای مرکزی بیشتر مقیاس کند ، اما هر واحد پرهزینه و حجیم است.
4.3 اینورترهای هیبریدی
- انعطاف پذیری: بسیار سازگار با برنامه های مسکونی ، تجاری و صنعتی.
- مقیاس پذیری: طرح های مدولار امکان گسترش آسان آرایه های خورشیدی یا بانک های باتری را بدون تعویض اینورتر فراهم می کند.
5. توانایی قدرت پشتیبان گیری
- اینورترهای رشته ای و مرکزی: معمولاً قدرت پشتیبان تهیه نکنید مگر اینکه با یک سیستم باتری جداگانه جفت شوید.
- اینورترهای ترکیبی: می تواند به طور خودکار انرژی باتری ذخیره شده را در حین قطع شبکه تأمین کند ، و انرژی بدون وقفه را برای بارهای مهم فراهم می کند. این امر به ویژه برای ساختمانهای تجاری ، مراکز داده و مراکز مراقبت های بهداشتی بسیار مهم است.
6. ملاحظات هزینه و نصب
6.1 اینورترهای رشته ای
- هزینه: سرمایه گذاری اولیه نسبتاً کم.
- نصب: ساده ، جمع و جور و به طور گسترده ای در دسترس است.
- از مورد استفاده کنید: ایده آل برای سیستم های پشت بام مسکونی.
6.2 اینورترهای مرکزی
- هزینه: هزینه بالایی بالا به دلیل اجزای درجه صنعتی.
- نصب: نیاز به کنترل حرفه ای ، فضای برای واحدهای بزرگ و خنک کننده اختصاصی دارد.
- از مورد استفاده کنید: مزارع خورشیدی در مقیاس ابزار با چیدمان آرایه سازگار.
6.3 اینورترهای ترکیبی
- هزینه: بالاتر از اینورترهای رشته ای اما نیاز به سیستم های جداگانه مدیریت باتری را از بین می برد.
- نصب: به دلیل ادغام سیستم های خورشیدی ، باتری و شبکه پیچیده تر است ، اما ارائه می دهد راه حل جمع و جور همه در یک .
- از مورد استفاده کنید: سیستم های مسکونی ، تجاری و صنعتی که نیاز به ذخیره انرژی ، استقلال شبکه یا بهینه سازی بار دارند.
7. بهره وری انرژی
- اینورترهای رشته ای: راندمان به طور معمول از 95 ٪ تا 98 ٪ تحت شرایط متغیر است.
- اینورترهای مرکزی: کارآیی ممکن است به 98-99 ٪ برسد ، برای تاسیسات در مقیاس بزرگ ایده آل است.
- اینورترهای ترکیبی: بهره وری به استراتژی مدیریت انرژی بستگی دارد اما می تواند از عملکرد اینورتر رشته ای مطابقت داشته باشد یا از آن فراتر رود ، به خصوص هنگام بهینه سازی مصرف باتری و تراشیدن بار اوج.
8. نظارت و ویژگی های هوشمند
8.1 اینورترهای سنتی
- نظارت اساسی از طریق نمایشگر اینورتر یا درگاه های وب ساده.
- قابلیت های مدیریت از راه دور محدود.
8.2 اینورترهای هیبریدی
- نظارت و کنترل پیشرفته از طریق برنامه ها یا سیستم عامل های ابری.
- این ویژگی ها شامل تجسم جریان انرژی در زمان واقعی ، هشدارهای عملکرد ، اولویت بندی بار و نگهداری پیش بینی کننده است.
- ادغام با سیستم های اتوماسیون منزل و برنامه های پاسخ تقاضا.
9. مناسب بودن برای برنامه های مختلف
| نوع اینورتر | کاربرد ایده آل | نقاط قوت | محدودیت ها |
| رشته | سیستم های پشت بام مسکونی | کم هزینه ، نصب آسان | با سایه یا آرایه های پیچیده کمتر انعطاف پذیر است |
| مرکزی | مزارع خورشیدی در مقیاس ابزار | راندمان بالا ، آرایه های بزرگ را کنترل می کند | هزینه بالایی بالا ، ردپای بزرگ ، انعطاف پذیر کمتر |
| ترکیبی | مسکونی ، تجاری ، صنعتی با ذخیره سازی | قدرت پشتیبان ، مدیریت بار ، ادغام چند منبع | هزینه بالاتر ، نصب پیچیده |
10. روندهای آینده
- اینورترهای هیبریدی هوشمند: ادغام با هوش مصنوعی و IoT برای مدیریت انرژی پیش بینی و بهینه سازی بار.
- رتبه های بالاتر قدرت: گسترش به اینورترهای هیبریدی در مقیاس مگاوات برای کاربردهای تجاری و صنعتی.
- خدمات شبکه: اینورترهای هیبریدی می توانند خدمات جانبی مانند تنظیم فرکانس و پشتیبانی ولتاژ ارائه دهند.
- ادغام تجدید پذیر: پشتیبانی از سیستم های تجدید پذیر باد ، خورشیدی و ترکیبی برای شبکه های انرژی غیرمتمرکز.
اینورترهای هیبریدی برای تبدیل شدن به مؤلفه های اصلی در شبکه های هوشمند و اکوسیستم های ذخیره انرژی قرار دارند.
پایان
اینورترهای هیبریدی با قدرت بالا از چند روش مهم با رشته های سنتی و اینورترهای مرکزی متفاوت است:
- ادغام چند منبع: اینورترهای هیبریدی همزمان انرژی خورشیدی ، باتری و شبکه را مدیریت می کنند.
- قابلیت قدرت پشتیبان گیری: در هنگام قطع برق ، قدرت بدون وقفه را فراهم کنید.
- مدیریت پیشرفته انرژی: اولویت بندی بار ، اصلاح اوج و استفاده از باتری کارآمد را فعال کنید.
- نظارت و ویژگی های هوشمند: نظارت بر زمان واقعی ، کنترل از راه دور و نگهداری پیش بینی را ارائه دهید.
- انعطاف پذیری و مقیاس پذیری: مناسب برای کاربردهای مسکونی ، تجاری و صنعتی ، برخلاف اینورترهای رشته ای یا مرکزی که موارد استفاده سفت و سخت تری دارند.
در حالی که اینورترهای رشته ای و مرکزی برای سیستم های PV خورشیدی سنتی مناسب هستند ، اینورترهای هیبریدی با قدرت بالا آینده سیستم های انرژی تجدید پذیر یکپارچه ، به ویژه برای کاربرانی هستند که به دنبال آن هستند استقلال انرژی ، قدرت پشتیبان و مدیریت بار هوشمند بشر انتخاب بین این انواع اینورتر بستگی به اندازه سیستم ، عملکرد مورد نظر ، نیازهای ذخیره انرژی و بودجه دارد ، اما اینورترهای هیبریدی همه کاره را برای برنامه های انرژی مدرن ارائه می دهند. $ $
