Βασικές διαφορές, λειτουργικά χαρακτηριστικά και Οδηγός επιλογής: Φ/Β μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας έναντι τυπικών μετατροπέων

Με την ταχεία ανάπτυξη της νέας βιομηχανίας ενέργειας, τα φωτοβολταϊκά (PV) συστήματα παραγωγής ενέργειας και αποθήκευσης ενέργειας γίνονται όλο και περισσότερο αναπόσπαστα στοιχεία για οικιακές, εμπορικές, βιομηχανικές εφαρμογές και εφαρμογές κλίμακας-χρηστικής χρήσης. Κατά την επιλογή εξοπλισμού, οι επαγγελματίες προμηθειών συχνά συγχέουν τους τυπικούς μετατροπείς φωτοβολταϊκών με τους μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας ΦΒ. Στην πραγματικότητα, ενώ και τα δύο διευκολύνουν τη μετατροπή μεταξύ συνεχούς ρεύματος (DC) και εναλλασσόμενου ρεύματος (AC), διαφέρουν σημαντικά ως προς την αρχιτεκτονική του συστήματος, τις μεθόδους ελέγχου και τα σενάρια εφαρμογής. Επιπλέον, στα Φ/Β και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας υψηλής τάσης, τα κρίσιμα εξαρτήματα μόνωσης και προστασίας-όπως κεραμικές-ασφάλειες φωτοβολταϊκών αμαξώματος-διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη διασφάλιση της ασφαλούς και σταθερής λειτουργίας του συστήματος.

Οι μετατροπείς αποθήκευσης PV-plus-είναι εξειδικευμένες συσκευές σχεδιασμένες για ενσωματωμένες εφαρμογές φωτοβολταϊκών και αποθήκευσης ενέργειας. Πέρα από τη βασική λειτουργία της μετατροπής DC σε AC, διαθέτουν ολοκληρωμένες δυνατότητες αμφίδρομης μετατροπής ισχύος και διαχείρισης αποθήκευσης ενέργειας. Μπορούν να μετατρέψουν το DC που δημιουργείται από συστοιχίες φωτοβολταϊκών σε εναλλασσόμενο ρεύμα-συμβατό με το δίκτυο για φορτία ή να μετατρέψουν το πλευρικό ηλεκτρικό ρεύμα δικτύου-σε συνεχές ρεύμα για αποθήκευση σε συζευγμένες μπαταρίες. Ένα ενσωματωμένο σύστημα διαχείρισης μπαταρίας παρακολουθεί την τάση, τη θερμοκρασία και την κατάσταση φόρτισης/εκφόρτισης της μπαταρίας σε πραγματικό-χρόνο, χρησιμοποιώντας έξυπνες στρατηγικές προγραμματισμού για την αυτόματη προσαρμογή των κύκλων φόρτισης/εκφόρτισης βάσει της παραγωγής φωτοβολταϊκών και της ζήτησης των χρηστών. Τα συσχετιζόμενα προστατευτικά εξαρτήματα πρέπει επίσης να προσαρμόζονται στις μοναδικές συνθήκες λειτουργίας του αμφίδρομου ρεύματος. Για παράδειγμα, τα κεραμικά σώματα που έχουν σχεδιαστεί για ασφάλειες αποθήκευσης μπαταριών έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν στα αυστηρά περιβάλλοντα λειτουργίας που σχετίζονται με αμφίδρομες υπερτάσεις ρεύματος.

Οι συμβατικοί μετατροπείς φωτοβολταϊκών χρησιμεύουν ως ο βασικός εξοπλισμός μετατροπής για τα συνδεδεμένα στο δίκτυο{{0} συστήματα Φ/Β συστήματα, μετατρέποντας κυρίως το συνεχές ρεύμα που παράγεται από ηλιακούς συλλέκτες σε τυπικό AC. Χρησιμοποιούν την τεχνολογία Maximum Power Point Tracking (MPPT) για την παρακολούθηση του βέλτιστου σημείου λειτουργίας της φωτοβολταϊκής γεννήτριας σε πραγματικό-χρόνο, μεγιστοποιώντας την απόδοση παραγωγής παρά τη διακύμανση της έντασης του ηλιακού φωτός. Επιπλέον, διαθέτουν τυπικούς-μηχανισμούς ασφάλειας σύνδεσης στο δίκτυο-όπως αντι-προστασία έναντι νησιώσεως και προστασία υπερ/κάτω{7}από την τάση-για τη διασφάλιση της ασφαλούς λειτουργίας τόσο του φωτοβολταϊκού συστήματος όσο και του δικτύου. Οι ασφάλειες για αυτά τα συστήματα πρέπει να ανταποκρίνονται σε συνθήκες υψηλής τάσης{10}DC στην πλευρά των φωτοβολταϊκών. Τα κεραμικά σώματα που έχουν σχεδιαστεί για φωτοβολταϊκές ασφάλειες της σειράς Eaton Bussmann είναι βιομηχανικά{11}τυπικά εξαρτήματα που πληρούν τις απαιτήσεις μόνωσης και κατάσβεσης τόξου-των βασικών φωτοβολταϊκών ασφαλειών.

Όσον αφορά τις βασικές λειτουργικές διαφορές, οι μετατροπείς PV-plus-αποθήκευσης προσφέρουν αμφίδρομη μετατροπή και διαχείριση αποθήκευσης, επιτρέποντας λειτουργίες όπως αυτο-κατανάλωση, πλεονάζουσα αποθήκευση ενέργειας και αντίγραφο ασφαλείας εκτός δικτύου. Αντίθετα, οι τυπικοί μετατροπείς φωτοβολταϊκών υποστηρίζουν μόνο μονής κατεύθυνσης μετατροπή DC-σε-AC, με πρωταρχικό στόχο τη μεγιστοποίηση της απόδοσης συνδεδεμένης παραγωγής δικτύου-. Η λογική προστασίας τους διαφέρει σημαντικά. τα εξαρτήματα προστασίας για συστήματα αποθήκευσης PV-συν-προϋποθέτουν ταχύτερους χρόνους απόκρισης. Τα κεραμικά σώματα που έχουν σχεδιαστεί για{12}}ασφάλειες ταχείας δράσης επιτρέπουν τη διακοπή των ρευμάτων σφάλματος μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, αποτρέποντας τη ζημιά από υπερβολικό ρεύμα στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας.

Όσον αφορά τα πρακτικά σενάρια εφαρμογής, οι τυπικοί μετατροπείς φωτοβολταϊκών χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους διανεμημένους φωτοβολταϊκούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής συνδεδεμένων στο δίκτυο, κυρίως για τον χειρισμό της μετατροπής σύνδεσης του δικτύου-της παραγόμενης ισχύος. Αντίθετα, οι μετατροπείς αποθήκευσης φωτοβολταϊκής ενέργειας ταιριάζουν καλύτερα σε περιοχές με ασταθή δίκτυα ή σημαντικές διαφοροποιήσεις τιμών αιχμής-κοιλάδας ηλεκτρικής ενέργειας. Μπορούν να θέσουν εκτός λειτουργίας-το δίκτυο κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος για να εξασφαλίσουν την τροφοδοσία σε κρίσιμα φορτία, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά την οικονομική απόδοση της χρήσης ενέργειας και την αξιοπιστία του τροφοδοτικού. Οι ασφάλειες που χρησιμοποιούνται σε αυτά τα διαφορετικά σενάρια πρέπει να ταιριάζουν με τις αντίστοιχες τρέχουσες τιμές. Τα κεραμικά σώματα που έχουν σχεδιαστεί για τις ηλιακές ασφάλειες Bussmann φιλοξενούν φωτοβολταϊκά συστήματα διαφόρων βαθμών ισχύος, διασφαλίζοντας λειτουργική ασφάλεια για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής όλων των μεγεθών.

Υπάρχει επίσης μια σημαντική διαφορά στην πολυπλοκότητα του συστήματος και στο κόστος προμήθειας μεταξύ των δύο. Οι μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας φωτοβολταϊκών ενσωματώνουν μονάδες αμφίδρομης μετατροπής ισχύος, συστήματα διαχείρισης μπαταριών και μονάδες για απρόσκοπτη εναλλαγή μεταξύ των λειτουργιών δικτύου-συνδεδεμένου και απενεργοποιημένου-. Κατά συνέπεια, οι συνολικές τεχνικές απαιτήσεις και το κόστος υλικού είναι πολύ υψηλότερα από εκείνα των τυπικών φωτοβολταϊκών μετατροπέων και τα σχετικά εξαρτήματα ηλεκτρικής προστασίας πρέπει να πληρούν αυστηρότερα πρότυπα. Τα κεραμικά σώματα για φωτοβολταϊκές ηλιακές ασφάλειες gPV συμμορφώνονται με τα βιομηχανικά πρότυπα για -συγκεκριμένες ασφάλειες φωτοβολταϊκών, καλύπτοντας τις μακροπρόθεσμες-αναγκές λειτουργίας διαφόρων-συνδεδεμένων φωτοβολταϊκών συστημάτων στο δίκτυο.

Όσον αφορά τη λειτουργική ευστάθεια, οι τυπικοί μετατροπείς φωτοβολταϊκών λειτουργούν βάσει σχετικά απλής λογικής, διατηρώντας μια σταθερή, μονοκατευθυντική κατάσταση παραγωγής ενέργειας μακροπρόθεσμα. Ωστόσο, οι μετατροπείς αποθήκευσης φωτοβολταϊκών ενέργειας πρέπει συχνά να εναλλάσσονται μεταξύ τρόπων λειτουργίας όπως φόρτιση, εκφόρτιση, λειτουργία συνδεδεμένης-και εκτός δικτύου-λειτουργίας, θέτοντας υψηλότερες απαιτήσεις στις δυνατότητες δυναμικής απόκρισης και την αξιοπιστία του εξοπλισμού. Τα συσχετιζόμενα εξαρτήματα προστασίας απαιτούν ισχυρές δυνατότητες διακοπής ρεύματος υψηλού-. οι ασφάλειες υψηλής-ταχύτητας που χρησιμοποιούν αυτά τα κεραμικά σώματα μπορούν να διακόψουν γρήγορα το κύκλωμα τη στιγμή που παρουσιάζεται ένα σφάλμα, αποτρέποντας τις υψηλές- υπερτάσεις ρεύματος από την καταστροφή των στοιχείων του πυρήνα του μετατροπέα.

Όσον αφορά την πλήρη-λειτουργία και συντήρηση του κύκλου ζωής (O&M), οι τυπικοί φωτοβολταϊκοί μετατροπείς απαιτούν παρακολούθηση μόνο των στατιστικών στοιχείων παραγωγής ενέργειας και των συναγερμών βλάβης. Οι μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας ΦΒ, αντίθετα, απαιτούν περιοδική βαθμονόμηση των παραμέτρων του συστήματος διαχείρισης μπαταριών και βελτιστοποίηση των στρατηγικών φόρτισης/εκφόρτισης για να διασφαλιστεί η μακροζωία των μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας. Καθώς οι νέες ενεργειακές εφαρμογές συγκλίνουν, ορισμένα συστήματα αποθήκευσης PV-συν-ενσωματώνουν διεπαφές φόρτισης DC για να επιτρέπουν τη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων (EV). Τα κεραμικά σώματα που έχουν σχεδιαστεί για ασφάλειες EV DC πληρούν τις απαιτήσεις πλευρικής προστασίας DC- αυτών των διευρυμένων εφαρμογών, διασφαλίζοντας ασφάλεια σε διάφορα σενάρια.