Для эффективной и безопасной подачи электроэнергии в сеть сетевые инверторы должны точно соответствовать напряжению, частоте и фазе синусоидальной формы переменного тока сети .
Оплата за введенную мощность
Электроэнергетические компании в некоторых странах платят за электроэнергию, которая поступает в электросеть. Оплата осуществляется несколькими способами.
При чистом измерении электроэнергетическая компания платит за чистую мощность, введенную в сеть, которая регистрируется счетчиком на территории клиента. Например, клиент может потреблять 400 киловатт-часов в течение месяца и может вернуть 500 киловатт-часов в сеть в том же месяце. В этом случае электроэнергетическая компания оплатит остаток в 100 киловатт-часов мощности, возвращенной обратно в сеть. В США политика чистого измерения различается в зависимости от юрисдикции.
Тариф на поставку электроэнергии , основанный на договоре с распределительной компанией или другим энергетическим органом, подразумевает оплату потребителю электроэнергии, поданной в сеть.
В Соединенных Штатах энергосистемы, взаимодействующие с сетью, определены в Национальном электротехническом кодексе (NEC) , который также устанавливает требования к инверторам, взаимодействующим с сетью.
Операция
Сетевые инверторы преобразуют электрическую энергию постоянного тока в энергию переменного тока, пригодную для подачи в сеть электроэнергетической компании. Сетевой инвертор (GTI) должен соответствовать фазе сети и поддерживать выходное напряжение немного выше напряжения сети в любой момент времени. Высококачественный современный сетевой инвертор имеет фиксированный единичный коэффициент мощности , что означает, что его выходное напряжение и ток идеально выровнены, а его фазовый угол находится в пределах 1° от сети переменного тока. Инвертор имеет внутренний компьютер, который считывает текущую форму волны сети переменного тока и выдает напряжение, соответствующее сети. Однако подача реактивной мощности в сеть может быть необходима для поддержания напряжения в локальной сети в допустимых пределах.
Сетевые инверторы разработаны для быстрого отключения от сети в случае отключения коммунальной сети. В Соединенных Штатах существует требование NEC [2], согласно которому в случае отключения электроэнергии сетевой инвертор отключается, чтобы предотвратить нанесение вреда лицам, ремонтирующим электросеть, вырабатываемым им электричеством.
Правильно настроенный сетевой инвертор позволяет зданию использовать альтернативную систему генерации электроэнергии, например, солнечную или ветровую энергию, без обширной перемонтажной работы и без аккумуляторов. Если система вырабатывает недостаточно энергии, дефицит компенсируется коммунальной сетью.
Типы
Внутри сетевого инвертора SWEA 250 Вт с трансформаторной связью
Сетевые инверторы включают в себя обычные низкочастотные типы с трансформаторной связью, более новые высокочастотные типы, также с трансформаторной связью, и бестрансформаторные типы. [3] Вместо преобразования постоянного тока непосредственно в переменный ток, подходящий для сети, высокочастотные типы трансформаторов используют компьютерный процесс для преобразования мощности в высокочастотный ток, а затем обратно в постоянный ток, а затем в конечное выходное напряжение переменного тока, подходящее для сети. [4]
Бестрансформаторные инверторы, которые популярны в Европе, легче, меньше и эффективнее инверторов с трансформаторами. Но бестрансформаторные инверторы медленно выходят на рынок США из-за опасений, что бестрансформаторные инверторы, которые не имеют гальванической развязки между стороной постоянного тока и сетью, могут вводить опасные постоянные напряжения и токи в сеть в условиях неисправности. [5]
Однако с 2005 года NEC NFPA разрешает использовать инверторы без трансформаторов или без гальванической развязки, отменяя требование, чтобы все солнечные электрические системы были заземлены отрицательно , и устанавливая новые требования безопасности. Поправки к VDE 0126-1-1 и IEC 6210 определяют конструкцию и процедуры, необходимые для таких систем: в первую очередь, измерение тока заземления и испытания изоляции постоянного тока от сети.
Технические паспорта
Технические характеристики инверторов, устанавливаемые производителями , обычно включают в себя следующие данные:
Номинальная выходная мощность : это значение указывается в ваттах или киловаттах. Для некоторых инверторов может быть указана выходная мощность для разных выходных напряжений. Например, если инвертор можно настроить на выход 240 В переменного тока или 208 В переменного тока, номинальная выходная мощность может отличаться для каждой из этих конфигураций.
Выходное напряжение(я) : это значение указывает на напряжение сети, к которому может подключаться инвертор. Для небольших инверторов для бытового использования выходное напряжение обычно составляет 240 В переменного тока. Инверторы, предназначенные для коммерческого применения, доступны для 208, 240, 277, 400, 480 или 600 В переменного тока и могут также вырабатывать трехфазное питание.
Пиковая эффективность : Пиковая эффективность представляет собой наивысшую эффективность, которую может достичь инвертор. Большинство сетевых инверторов на рынке по состоянию на июль 2009 года имеют пиковую эффективность более 94%, некоторые достигают 96%. Энергия, теряемая во время инверсии, по большей части преобразуется в тепло. Следовательно, для того, чтобы инвертор выдавал свою номинальную мощность, он должен иметь входную мощность, превышающую его выходную. Например, инвертор мощностью 5000 Вт, работающий на полной мощности с эффективностью 95%, требует входной мощности 5263 Вт (номинальная мощность, деленная на эффективность). Инверторы, которые способны вырабатывать мощность при разных напряжениях переменного тока, могут иметь разную эффективность, связанную с каждым напряжением.
CEC-взвешенная эффективность : эта эффективность публикуется Калифорнийской энергетической комиссией на ее веб-сайте GoSolar. В отличие от пиковой эффективности, это значение является средней эффективностью и лучше отражает рабочий профиль инвертора. Инверторы, способные вырабатывать энергию при разных напряжениях переменного тока, могут иметь разную эффективность, связанную с каждым напряжением. [6]
Максимальный входной ток : это максимальное количество постоянного тока, которое может использовать инвертор. Если система, например солнечные элементы, вырабатывает ток, превышающий максимальный входной ток, этот ток не используется инвертором.
Максимальный выходной ток : максимальный выходной ток — это максимальный непрерывный переменный ток, который может обеспечить инвертор. Это значение обычно используется для определения минимального номинального тока устройств защиты от перегрузки по току (например, выключателей и предохранителей) и разъединителей, необходимых для выходной цепи. Инверторы, которые могут вырабатывать мощность при разных напряжениях переменного тока, имеют разные максимальные выходы для каждого напряжения.
Напряжение отслеживания пиковой мощности : представляет собой диапазон постоянного напряжения, в котором работает отслеживатель максимальной мощности инвертора. Разработчик системы должен оптимально настроить строки, чтобы в течение большей части года напряжение строк находилось в этом диапазоне. Это может быть сложной задачей, поскольку напряжение колеблется в зависимости от изменений температуры.
Начальное напряжение : это значение не указано во всех технических описаниях инверторов. Значение указывает минимальное постоянное напряжение, необходимое для включения и работы инвертора. Это особенно важно для солнечных приложений, поскольку разработчик системы должен быть уверен, что в каждой строке последовательно подключено достаточное количество солнечных модулей для создания этого напряжения. Если это значение не указано производителем, проектировщики системы обычно используют нижнюю полосу диапазона напряжения отслеживания пиковой мощности в качестве минимального напряжения инвертора.
Рейтинг IPxx : Рейтинг защиты от проникновения или код IP классифицирует и оценивает уровень защиты, предоставляемой от проникновения твердых посторонних предметов (первая цифра) или воды (вторая цифра), более высокая цифра означает большую защиту. В США тип корпуса NEMA используется аналогично международному рейтингу. Большинство инверторов имеют рейтинг для установки вне помещений IP45 (без защиты от пыли) или IP65 (пыленепроницаемый), или в США NEMA 3R (без защиты от ветровой пыли) или NEMA 4X (пыль от ветровой пыли, прямые брызги воды и дополнительная защита от коррозии).
Сертификации/Соответствие : Сертификаты, требуемые электросетевыми компаниями и местными электротехническими нормами для одобрения подключения к сети, такие как UL 1741 [7] и новый стандарт UL 1741SA [8]
^ http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/463622-TtEMSp/webviewable/463622.pdf OSTI
^ Справочник NEC 2005, Раздел 705, «Взаимосвязанные источники производства электроэнергии», Статья 705.40 «Потеря первичного источника»
^ Ду, Руоян; Робертсон, Пол (2017). «Экономически эффективный инвертор, подключенный к сети, для микрокомбинированной системы теплоснабжения и электроснабжения» (PDF) . IEEE Transactions on Industrial Electronics . 64 (7): 5360–5367. doi :10.1109/TIE.2017.2677340. ISSN 0278-0046. S2CID 1042325.
^ Solar Energy International (2006). Фотоэлектрические системы: Руководство по проектированию и установке , Габриола-Айленд, Британская Колумбия: New Society Publishers, стр. 80.
^ "Summary Report on the DOE High-tech Inverter Workshop" (PDF) . Спонсируется Министерством энергетики США, подготовлено McNeil Technologies . eere.energy.gov. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-02-27 . Получено 2011-06-10 .
^ gosolarcalifornia.org, «Список подходящих инверторов» Архивировано 10.02.2009 на Wayback Machine , просмотрено 30 июля 2009 г.,
^ "Стандарт для инверторов, преобразователей, контроллеров и оборудования систем взаимосвязи для использования с распределенными энергетическими ресурсами" . Получено 15 апреля 2017 г. .
^ "UL запускает программу усовершенствованного тестирования и сертификации инверторов" . Получено 15 апреля 2017 г. .
Внешние ссылки
Список подходящих инверторов Калифорнии - Это официальный список инверторов Комиссии по энергетике Калифорнии (CEC), которые имеют право на программу скидок Калифорнии. Другие штаты также используют этот список.
Grid Tie Inverter Comparison Tool - веб-сайт, который позволяет людям сравнивать технические характеристики различных сетевых инверторов. Также можно использовать веб-сайт для фильтрации и поиска инверторов по техническим данным.
