یک دقیقه برای درک ذخیره انرژی PV خانه

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک خانه‌های هوشمند (PV) در حال افزایش هستند و به خانوارها برق سبز 24 ساعته ارائه می‌کنند، قبض‌های برق را کاهش می‌دهند و استانداردهای زندگی را افزایش می‌دهند. این سیستم‌ها انرژی خورشیدی را در روز برای استفاده در شب مهار می‌کنند و در هنگام قطع برق، انرژی را برای نیازهای خانه حفظ می‌کنند. آنها زمانی که تقاضا کم است شارژ می شوند و می توانند مصرف انرژی را برای صرفه جویی در هزینه ها متعادل کنند و مانند نیروگاه های شخصی مستقل از فشار شبکه شهری عمل کنند.

اجزای کلی چنین سیستم ذخیره انرژی PV خانگی قدرتمندی چیست و برای کارکردن آن عمدتاً بر چه چیزی متکی است؟ طبقه بندی سیستم های ذخیره انرژی PV خانگی چیست؟ 

سیستم ذخیره انرژی PV خانگی چیست؟

سیستم ذخیره انرژی فتوولتائیک خانگی سیستمی است که یک سیستم تبدیل فتوولتائیک خورشیدی را با یک دستگاه ذخیره انرژی ترکیب می کند که انرژی خورشیدی را به برق قابل ذخیره تبدیل می کند. این نوع سیستم به صاحبان خانه این امکان را می دهد که در طول روز برق تولید کنند و مازاد آن را برای استفاده در شب یا در شرایط کم نور ذخیره کنند.

طبقه بندی سیستم های ذخیره سازی انرژی PV خانگی

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خانگی در حال حاضر به دو نوع تقسیم می‌شوند، یکی برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خانگی متصل به شبکه و دیگری برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خانگی خارج از شبکه.

1، سیستم ذخیره انرژی خانه متصل به شبکه

این شامل پنج بخش اصلی است، از جمله: آرایه های خورشیدی، اینورترهای متصل به شبکه، سیستم مدیریت BMS، بسته های باتری و بارهای AC. این سیستم از منبع تغذیه هیبریدی PV و سیستم ذخیره انرژی استفاده می کند. هنگامی که برق شهری نرمال است، بار توسط سیستم متصل به شبکه PV و برق شهری تغذیه می شود. هنگامی که برق شهری قطع می شود، بار توسط منبع تغذیه مشترک سیستم ذخیره انرژی و سیستم متصل به شبکه PV تغذیه می شود. سیستم ذخیره انرژی خانگی متصل به شبکه به سه حالت کار طبقه بندی می شود، حالت 1: PV ذخیره انرژی را فراهم می کند و الکتریسیته باقیمانده به اینترنت تغذیه می شود. حالت 2: PV ذخیره انرژی را فراهم می کند و بخشی از کاربران از برق استفاده می کنند. حالت 3: PV تنها بخشی از ذخیره انرژی را فراهم می کند.

2، سیستم ذخیره انرژی خانگی خارج از شبکه

مستقل است و هیچ گونه اتصال الکتریکی با شبکه ندارد، بنابراین کل سیستم نیازی به اینورتر متصل به شبکه ندارد و اینورتر PV می تواند الزامات را برآورده کند. سیستم ذخیره سازی انرژی خانگی خارج از شبکه به سه حالت کار تقسیم می شود، حالت 1: PV ذخیره انرژی و برق کاربر (روزهای آفتابی) را فراهم می کند. حالت 2: PV و باتری ذخیره سازی برق کاربر را تامین می کنند (روزهای ابری). حالت 3: باتری ذخیره سازی برق کاربر (عصر و روزهای بارانی) را فراهم می کند.

چه یک سیستم ذخیره انرژی خانگی متصل به شبکه باشد و چه یک سیستم ذخیره انرژی خانگی خارج از شبکه، نمی توان آن را از اینورتر که مانند مغز و قلب سیستم است جدا کرد.

اینورتر چیست؟

یکمعکوس کنندهیک جزء معمولی در الکترونیک قدرت است که می‌تواند برق دی سی (باتری‌ها، باتری‌های ذخیره‌سازی) را به برق AC (معمولاً 220 × 50 هرتز سینوسی یا موج مربعی) تبدیل کند. به زبان ساده، اینورتر وسیله ای است که جریان مستقیم (دی سی) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند. این شامل یک پل اینورتر، منطق کنترل و یک مدار فیلتر است. اجزای متداول دیودهای یکسو کننده و تریستورها هستند. تقریباً همه لوازم خانگی و رایانه‌ها دارای یکسو کننده‌هایی هستند که در منبع تغذیه دستگاه، دی سی به AC، به نام اینورتر، نصب شده‌اند.

چرا اینورترها چنین جایگاه مهمی دارند؟

اینورترها بسیار مهم هستند زیرا انتقال AC کارآمدتر از دی سی است و اتلاف انرژی در سیستم های الکتریکی را کاهش می دهد. از آنجایی که کاهش مقاومت سیم غیر عملی است، کاهش جریان با تبدیل دی سی به AC و افزایش ولتاژ باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود. سیستم‌های انرژی خورشیدی دی سی تولید می‌کنند، اما بسیاری از وسایل به AC نیاز دارند که اینورترها آن را تامین می‌کنند. اینورترها، هسته سیستم‌های خورشیدی، دی سی را به AC قابل استفاده تبدیل می‌کنند، ویژگی‌های ایمنی و اجزای مدیریت انرژی را یکپارچه می‌کنند و توسعه آنها با پیشرفت‌های الکترونیک قدرت و فناوری‌های کنترل مرتبط است.

طبقه بندی اینورترها

اینورترها به طور کلی به سه نوع زیر تقسیم می شوند:

1. اینورتر متصل به شبکه

اینورتر متصل به شبکهنوع خاصی از اینورتر است، علاوه بر تبدیل دی سی به AC، خروجی AC آن را می توان با فرکانس و فاز برق شهری همگام کرد، بنابراین خروجی AC را می توان به برق شهری، یعنی اینورتر متصل به شبکه بازگرداند. دارای قابلیت همگام سازی رابط با خط ابزار. این اینورتر برای انتقال برق بلااستفاده به شبکه بدون نیاز به باتری طراحی شده و می تواند در مدار ورودی خود به فناوری MTTP مجهز شود.

2. اینورترهای خارج از شبکه

اینورترهای خارج از شبکه که معمولاً بر روی صفحات خورشیدی، توربین‌های بادی کوچک یا سایر منابع برق دی سی نصب می‌شوند، برق دی سی را به برق AC تبدیل می‌کنند که می‌تواند برای تامین انرژی خانه مورد استفاده قرار گیرد و می‌تواند از انرژی شبکه و باتری‌ها برای تامین انرژی بارهای الکتریکی استفاده کند. نامیده می شود"خارج از شبکه"زیرا مستقل از ابزار است و به هیچ منبع برق خارجی نیاز ندارد.

اینورترهای خارج از شبکه در اصل برای سیستم های باتری دار برای ریزشبکه های منطقه ای طراحی شده بودند. با ورودی‌های جریان، ورودی‌های دی سی، ورودی‌های شارژ سریع، خروجی‌های دی سی با ظرفیت بالا و خروجی‌های AC سریع، یک اینورتر خارج از شبکه می‌تواند انرژی را ذخیره کرده و آن را به مصارف دیگر تبدیل کند. از منطق کنترل برای تنظیم شرایط ورودی و خروجی استفاده می‌کند تا اطمینان حاصل شود که بهترین بازده از منابعی مانند پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی کوچک تامین می‌شود و کیفیت انرژی را با استفاده از خروجی موج سینوسی خالص بهینه می‌کند.

اینورتر خارج از شبکه برای سیستم های خورشیدی خارج از شبکه، باتری ها اجباری هستند که از طریق آن انرژی برای استفاده در غروب خورشید یا در غیاب برق ذخیره می شود. اینورترهای خارج از شبکه همچنین به کاهش وابستگی به شبکه معمولی کمک می‌کنند، که اغلب منجر به قطع برق، خاموشی و بی‌ثباتی انرژی می‌شود که شرکت‌های برق نمی‌توانند آن را برطرف کنند.

علاوه بر این، یک اینورتر خارج از شبکه با کنترل کننده شارژ خورشیدی به این معنی است که اینورتر خورشیدی دارای یک کنترلر خورشیدی PWM یا MPPT داخلی است که به کاربر اجازه می‌دهد ورودی‌های PV را در اینورتر خورشیدی متصل کرده و وضعیت PV را روی صفحه نمایش اینورتر خورشیدی بررسی کند. اتصال و بررسی سیستم را آسان می کند. اینورترهای خارج از شبکه در حال آزمایش خودآزمایی در ژنراتورهای پشتیبان و باتری ها برای اطمینان از کیفیت کامل و پایدار برق هستند. آنها عمدتاً برای تأمین برق برخی از پروژه های مسکونی و تجاری استفاده می شوند، جایی که وات کم برای تأمین برق لوازم خانگی در خانه ها استفاده می شود.

3. اینورتر هیبریدی

برایاینورترهای هیبریدی، معمولاً دو معنی مختلف وجود دارد، یکی اینورتر خارج از شبکه با کنترل کننده شارژ خورشیدی داخلی، و دیگری یک اینورتر یکپارچه در شبکه و خارج از شبکه است که می تواند هم برای اتصال به شبکه و هم برای خاموش استفاده شود. سیستم‌های فتوولتائیک شبکه، و باتری‌های آن‌ها را می‌توان به صورت انعطاف‌پذیر پیکربندی کرد.

وظایف اصلی اینورتر

1، عملکرد خودکار و خاموش کردن

در طول روز، با افزایش تدریجی زاویه خورشید، شدت تابش خورشیدی افزایش می‌یابد و سیستم PV می‌تواند انرژی خورشیدی بیشتری را جذب کند و هنگامی که توان خروجی مورد نیاز برای کار اینورتر رسید، اینورتر می‌تواند به طور خودکار شروع به کار کند. هنگامی که توان خروجی سیستم PV کوچکتر شود و خروجی اینورتر متصل به شبکه/ذخیره 0 یا نزدیک به 0 باشد، کار را متوقف کرده و در حالت آماده به کار قرار می گیرد.

2، عملکرد اثر ضد جزیره ای

فرآیند تولید برق فتوولتائیک متصل به شبکه، سیستم تولید برق فتوولتائیک و عملیات شبکه سیستم قدرت، زمانی که شبکه برق عمومی به دلیل شرایط غیرعادی و خاموشی، سیستم تولید برق فتوولتائیک در صورت عدم امکان توقف به موقع یا قطع شدن از سیستم برق ، هنوز در حالت منبع تغذیه است که به عنوان اثر جزیره ای شناخته می شود. اثر جزیره ای هم برای سیستم PV و هم برای شبکه برق خطرناک است.

مدار حفاظت ضد جزیره ای داخلی اینورتر متصل به شبکه / ذخیره انرژی، می تواند در زمان واقعی شبکه را به صورت هوشمند تشخیص دهد تا در ولتاژ، فرکانس و سایر اطلاعات یکپارچه شود، هنگامی که شبکه عمومی به دلیل ناهنجاری ها پیدا شد، اینورتر می تواند بر اساس مقادیر مختلف اندازه گیری شده در زمان مربوطه برای قطع جریان، توقف خروجی و گزارش عیوب.

3، عملکرد کنترل ردیابی حداکثر قدرت

عملکرد کنترل ردیابی نقطه حداکثر توان، یعنی عملکرد MPPT، که فناوری اصلی اینورترهای متصل به شبکه/ذخیره‌سازی است، به توانایی اینورتر برای ردیابی و یافتن حداکثر توان خروجی قطعات در زمان واقعی اشاره دارد.

توان خروجی یک سیستم PV به دلیل عوامل مختلفی در معرض تغییر است و همیشه نمی توان توان خروجی بهینه اسمی را حفظ کرد.

عملکرد MPPT اینورتر متصل به شبکه/ذخیره می‌تواند حداکثر توان خروجی قطعات را در زمان واقعی ردیابی کند و از طریق تنظیم هوشمند ولتاژ (یا جریان) نقطه کار سیستم، آن را به نقطه اوج قدرت نزدیک‌تر کند و حداکثر توان را به دست آورد. برق تولید شده توسط سیستم PV، و سپس اطمینان حاصل شود که سیستم می تواند به طور مداوم و کارآمد کار کند.

4، عملکرد نظارت بر رشته هوشمند

بر اساس مانیتورینگ MPPT اصلی، اینورتر متصل به شبکه/ذخیره‌سازی تابع تشخیص رشته هوشمند را درک کرده است. در مقایسه با مانیتورینگ MPPT، تشخیص رشته، ولتاژ و جریان هر رشته شاخه را به طور دقیق نظارت می کند، به طوری که کاربر می تواند داده های عملیات زمان واقعی هر رشته را به وضوح مشاهده کند.