Solárny fotovoltaický systém

Kľúčovým komponentom v systéme výroby solárnej energie je fotovoltaický invertor, ktorý premieňa vysokonapäťový jednosmerný prúd generovaný solárnymi panelmi na striedavý prúd. Fotovoltaické invertory možno v zásade rozdeliť do troch kategórií podľa menovitého výkonu: trojfázové vysokovýkonné meniče s výstupným výkonom vyšším ako 6 kW, jednofázové stredne výkonné meniče s výstupným výkonom od 1 kW do 6 kW a mikromeniče s výstupným výkonom pod 1 kW. V posledných rokoch si na fotovoltaickom trhu získavajú čoraz väčšiu pozornosť meniče so stredným a nízkym výkonom. Vzhľadom na ich relatívne nízky výkon sa tieto invertory primárne používajú v distribuovaných solárnych systémoch na výrobu energie v rámci mikrosietí.

Ako uzly v mikrosieti sú tieto meniče rozmiestnené vo veľkom počte v danej oblasti. Napríklad v regiónoch, ako je Európa a Spojené štáty, mnohé domácnosti inštalujú takéto invertory so stredným až nízkym výkonom na strechy. Podobne železničné stanice alebo strechy tovární môžu využívať veľké množstvo týchto invertorov na vytvorenie malých elektrární. Táto rozšírená distribúcia si vyžaduje efektívne riadenie invertorov v rámci špecifickej oblasti, aby sa zabezpečila efektívna, bezpečná a stabilná prevádzka a zároveň umožnila včasná reakcia na dopyt. Manažérsky prístup zahŕňa vybavenie meničov komunikačnými modulmi, ktoré umožňujú kontrolnému systému monitorovať stav všetkých meničov a podľa potreby vykonávať riadiace a plánovacie funkcie.

Spoľahlivý, cenovo výhodný a ľahko udržiavateľný spôsob komunikácie je nevyhnutný pre pripojenie fotovoltaického meniča. V súčasnosti medzi najbežnejšie metódy patrí bezdrôtová komunikácia (napr. Wi-Fi, LoRa), RS485 a Power Line Communication (PLC). Bezdrôtová komunikácia eliminuje potrebu kabeláže, čím šetrí komunikačné káble a prácu pri inštalácii. Je však veľmi závislý od podmienok prostredia a je náchylný na rušenie spôsobené prekážkami solárnych panelov a elektromagnetickými poruchami.

RS485 ponúka stabilnú komunikáciu a silné schopnosti proti rušeniu, ale zahŕňa značné náklady a potenciálne riziká počas počiatočnej inštalácie a následnej prevádzky a údržby. Na rozdiel od toho PLC využíva na prenos dát existujúce elektrické vedenia, čím eliminuje potrebu ďalšej kabeláže, znižuje náklady na prácu a materiál a umožňuje efektívnu komunikáciu pri nižších nákladoch a zároveň ponúka vyššiu spoľahlivosť ako bezdrôtové riešenia.

Integráciou modulu PLC sa systém fotovoltaického invertora stáva uzlom v mikrosieti, ktorý je schopný prijímať akékoľvek dáta prenášané cez inteligentnú sieť. To uľahčuje ďalšie funkčné rozšírenie v budúcnosti.

Obrázok 1 zobrazuje blokovú schému regionálneho systému pre zariadenia na výrobu fotovoltaickej energie s funkciou PLC. V tomto nastavení sú PLC transceivery inštalované na fotovoltaických invertoroch viazaných na sieť v rámci definovanej oblasti, čím vytvárajú komunikačnú topológiu, ktorá ako komunikačnú zbernicu používa elektrické vedenia. Medzi určitým počtom zariadení v danej vzdialenosti je potrebný transceiverový modem na spracovanie údajov v danej oblasti. Okrem toho je možné pridať nadriadený počítač na prenos údajov cez sieť vyššej vrstvy.