EN
Mwandishi wa mfumo wa nuru ya jua katika Ulaya Kusini aliamuru mfumo wa PV wa 100 kW kwenye paa tu ili kupata kuwa inverter ilikuwa ikikwamisha pato kwa 82 kW wakati wa nuru ya jua kali zaidi. Inverter iliyokuwa na uwezo mdogo kuliko lazima ilikuwa ikupoteza karibu na asilimia 20 ya uwezo wa kuzalisha wa mfumo wa vifaa vya nuru ya jua — hitilafu ambayo ingeweza kuepukwa kwa kuelewa mchakato wa ubadilisho wa DC kuwa AC na kuchanganya uwezo wa inverter kwa usahihi na sifa za mfumo wa vifaa vya nuru ya jua. Inverter ni kituo cha akili cha kila mpangilio wa photovoltaic, na teknolojia yake ya ubadilisho huamua kiwango gani cha nuru ya jua iliyokamuliwa na vifaa vya nuru ya jua itakayofika kwenye mfumo wa umeme wa jengo au kwenye mtandao wa umeme wa shirika.
Mchakato wa Ubadilisho wa DC kuwa AC
Ufuatiliaji wa Pointi ya Mzigo Mkuu
Paneli za photovoltaic zinatoa nguvu ya DC kwa voltage na sasa ambazo zinabadilika kila wakati kulingana na nuru ya jua na joto la seli. Kwa hali fulani ya mazingira, kuna nafasi moja tu ya kufanya kazi — nafasi ya nguvu kubwa zaidi — ambapo bidhaa ya voltage na sasa inapata thamani kubwa zaidi. Algorithmu ya kufuatia nafasi ya nguvu kubwa zaidi (MPPT), ambayo imeingizwa katika mfumo wa udhibiti wa inverter, inabadilisha kila wakati upinzani wa kuingia ulioonekana na safu ya PV ili kufanya kazi katika nafasi hiyo ya optimum. Njia ya kuchanganya-na-kuzingatia ni algorithmu ya MPPT yenye matumizi mengi zaidi: kiongozi anafanya mabadiliko madogo ya voltage ya kufanya kazi, anasonga kama nguvu ya pato ilipanda au kupungua, na anahamia upande uliowapeleka uboreshaji. Inverter za kisasa za mfululizo zina vifungu vingi vya MPPT vilivyofanana, kila moja ikishirikishwa na mfululizo wa vituo vya PV tofauti — muundo huu unazima uwezekano wa kushawishi kwa mfululizo mmoja kusababisha upungufu wa utendaji wa mifululizo mingine ambayo hayajashawishwa na kushirikiana kwenye kioo cha MPPT chao kimoja. Ufanisi wa MPPT — asilimia ya nguvu iliyopo ya safu ambayo algorithmu inayopata kwa kweli — mara nyingi huzaa zaidi ya 99% kwa mfumo uliobuniwa vizuri katika hali za nuru ya jua zenye ustahili.
Kubadilisha Umeme na Kujenga Mchoro wa Uvunduzi
Nguvu ya DC ambayo inapatawa kwa hatua ya MPPT inasonga kwenda kwenye hatua ya ubadilishaji wa nuru ya inverter, ambapo vifaa vya semikondaktori — kwa kawaida transistors za bipolar zenye mlolongo wa insulator (IGBT) zinazopimwa kwa 600 hadi 1,200 volti — vinabadilisha matokeo ya DC kuwa matokeo ya pulsi ambayo inafanana na mfumo wa AC unaofanana na sine. Ubadilishaji wa upana wa pulsi (PWM) unakataa mtiririko wa kuvunja: kwa kubadilisha upana wa kila pulsi ya voltage kulingana na mchoro wa sine ulioelezwa, voltage ya wastani ya matokeo katika kila nafasi ya mzunguko inafanana na thamani ya sine iliyotaka. Frekuwensi ya kuvunja, ambayo kwa kawaida ni 16 hadi 20 kilohertzi kwa inverta za kisasa, ni juu ya kutosha ili kifiltri cha matokeo — ambacho ni jumla ya inductors na capacitors — kipewe uwezo wa kufanya mfumo wa pulsi kuwa mfumo wa sine safi na uharibifu wa harmoniki jumla chini ya asilimia 3. Hatua hii ya kufiltri ni muhimu sana kwa sababu uharibifu mkubwa wa harmoniki katika matokeo ya inverter unaweza kusababisha moto mkubwa katika mitambo iliyowekwa pamoja, udhindarishaji wa vifaa vya umeme vya uaminifu, na kupigwa marufuku na relays za ulinzi wa wavu ikiwa inverter inatoa nuru kwenye wavu.
Kuunganisha Kwa Mfumo wa Umeme na Chaguo za Transformer
Inverter zinazounganishwa na mtandao lazima zisahihishe voltage ya pato, mzunguko, na kona ya phase na usambazaji wa umma kabla ya kuunganishwa. Mfumo wa udhibiti wa inverter unafuatilia voltage ya mtandao kupitia mzunguko ya kusikia na kubadilisha mtaratibu ya kuvunja ili kufanana ndani ya mipaka ya kuvumilia — kawaida ±0,1 hereti kwa mzunguko na ndani ya takriban chini ya digrii kadhaa kwa kona ya phase. Inverter zenye transforma zinatumia transforma ya mzunguko mdogo ili kupatia uburudisho wa galvanic kati ya upande wa DC na AC, ikutoa ulinzi wa asili dhidi ya kuingiza sasa ya DC katika mtandao na kufanya mfumo wa ukomboa uwe rahisi zaidi. Inverter zisizo na transforma huzima transforma ya mitambo ya chuma, kubadilisha uzito, ukubwa wa kimwili, na gharama wakati wanaboresha ufanisi wa ubadilisho kwa asilimia 1 hadi 2. Ushindani ni kwamba muundo wa inverter bila transforma unahitaji mzunguko wa kusikia na kuzuia sasa ya DC yenye ufanisi zaidi ili kujifunga na viwango vya mtandao, na mara nyingi huogelezwa kwa muundo wa safu ya PV isiyo na ukomboa ili kuzuia njia za kusababisha kushindwa kwa capacitance kupitia frame za paneli hadi ukomboa.
Ufanisi na Mambo ya Mazingira
Ufanisi wa juu wa inverter ya kisasa unafikia 97 hadi 99% katika hali bora, lakini kiwango cha ufanisi cha Ulaya — ambacho ni wastani uliozitumia uzito unaoruhusu hali halisi za kufanya kazi — unatoa tashara ya utendaji wa kweli zaidi. Fomula ya ufanisi ya Ulaya inatumia uzito kwa ufanisi wa ubadilishaji katika viwango vya kusukuma tofauti: uzito wa 3% katika kusukuma cha 5%, 6% katika kusukuma cha 10%, 13% katika kusukuma cha 20%, na uzito unaongezeka kwa mtiririko hadi kusukuma kamili, ikiwakilisha usambazaji wa kweli wa hali za kufanya kazi katika siku ya jua ya kawaida. Ufanisi huanguka katika kusukuma chini kwa sababu matumizi ya nguvu ndani ya inverter — kwa vifaa vya udhibiti, fan ya kuponya, na hasara za kubadilisha — huwa muhimu kilinganishwa na uhamisho. Kuchagua inverter yenye ukubwa unaofaa ili eneo la pv lililofanya kazi kwa kawaida liwe ndani ya kipindi cha ufanisi wa juu cha inverter — kwa kawaida kati ya 30 hadi 70% ya uwezo wa kutoa — hupanua matokeo ya nishati kwa mwaka wote.
Maswali Yanayoulizwa Marahaba
Tofauti kati ya inverter za mfululizo na inverter ndogo ni nini?
Inverter za mfululizo zinawasha moduli ya PV nyingi kwa mpangilio wa mfululizo kwenye inverter moja, kwa kawaida inayopimwa kwa 1 hadi 100 kW. Inverter ndogo zinaweza kufungwa kwa inverter ndogo moja kwa kila moduli binafsi, ikifanya ubadilishaji wa DC kuwa AC kwenye kiwango cha paneli. Inverter ndogo zinakatisha hatari ya kupotoka kwa pointi moja na kuchunguza hasara za kuvunjika kwa nuru, lakini zinaharibu gharama zaidi kwa kila watu uliofanikiwa.
MPPT inafanya nini kwa mabadiliko ya haraka ya vikwazo vya mawingu?
Miongozo ya MPPT ya juu inajumuisha kufuatilia ubunifu ambao unatajama mabadiliko ya uvumilivu kulingana na mwenendo wa nguvu hivi karibuni badala ya kufanya mabadiliko bila kujua na kushakamia. Katika hali ambapo uvumilivu unaweza kubadilika kwa asilimia 50 katika sekunde, miongozo hii huendelea kuhakikisha usahihi wa kufuatilia kwa zaidi ya asilimia 98.
Kwa nini kanuni za mtandao zinahitaji inverter kujenga ulinzi dhidi ya kujitengeneza kipindi cha kujitengeneza (anti-islanding)?
Ulinzi wa kuzuia kujitengeneza (anti-islanding) unahakikisha kwamba inverter anatenganisha mto wa umeme ndani ya sekunde mbili baada ya kupungua kwa umeme wa shirika, kuzuia mfumo wa PV kutoa umeme kwenye sehemu fulani ya mtandao ambayo wafanyikazi wa shirika wanayajisikia kuwa bila umeme. Hii ni hitaji la usalama lililobainishwa kwa sheria zote za kuunganisha na mtandao, ikiwemo IEEE 1547 na IEC 62116.
Ni nini kinachosababisha kuchopwa kwa inverter na jinsi ya kuepuka hilo?
Kuchopwa huja pale nguvu ya DC kutoka kwenye safu ya PV inapita uwezo wa juu wa pato la AC ya inverter. Inverter huzima pato kwa uwezo wake uliobainishwa, ukiondoa nishati ziada. Upanuzi wa sahihi unaelezea nguvu ya juu ya DC ya safu — kawaida mara 1.1 hadi 1.3 ya uwezo wa AC wa inverter — kwa uwezo wa inverter, ukidhani kuchopwa kidogo katika hali za juu ambazo hazipatikani mara kwa mara ili kuepuka kuzididi upanuzi wa inverter.
Jinsi ya joto la mazingira linavyoathiri utendaji wa inverter?
Ufanisi wa kubadilisha umepungua kwa kuongezeka kwa joto la sehemu ndani yake, na kubadilisha mara nyingi hupunguza nguvu ya pato wakati joto la mazingira linapita 40 hadi 45°C. Kufanya usanidi katika eneo linalopandwa na kuna upepo wazi badala ya jua moja kwa moja juu ya mabawa ya nyumba unaweza kupunguza joto la kufanya kazi kwa 10 hadi 15°C na kuboresha upatikanaji wa nishati kwa mwaka kwa asilimia 2 hadi 4.
Je, kubadilisha yanaweza kutoa msaada wa nguvu ya kurejea kwenye mtandao?
Kubadilisha ya kisasa zinazounganishwa na mtandao yanaweza kufanya kazi kwa sababu za nguvu zisizolingana na moja, kujaza au kuchukua nguvu ya kurejea kama ilivyotolewa na msimamizi wa mtandao au kiongozi wa eneo. Uwezo huu, ulioagizwa na kanuni mpya za mtandao katika mikoa mingi, unaruhusu mfumo wa PV kushiriki katika udhibiti wa voltage ya mtandao badala ya kusafirisha tu nguvu ya kufanya kazi.