Фотоэлектрик системүүдэд үр өгөөжтэй инвертер нь чухал

Тогтмол гүйлтээс хувьсах гүйлт рүү хувиргах процессийн үндсэн үүрэг

Инвертер дэх тогтмол гүйлтээс хувьсах гүйлт рүү хувиргах процессын талаарх ойлголт

Нарны инвертерүүд нь гэрээний зуухан дээр байгаа самбаруудаас эсвэл баатерей дахь тогтмол гүйдлийг авч, ердийн гэр ахуйн хэрэгслүүдтэй ажилладаг болон цахилгааны сүлжээнд холбогдох хувьсах гүйдэл болгон хувиргадаг. Тэдгээр нь IGBT эсвэл MOSFET шиг хагас дамжуулагчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд доторх түлхүүрүүдийг хурдан хөрвүүлэх замаар ингэдэг бөгөөд графикаар харуулахад гладкийн долгионтой мэт харагддаг. Анхдагч хувиргалтгүйгээр микротавшныг аккумуляторын цахилгаанаар ажиллуулахыг оролдоод үз дээ, энэ нь зөвхөн сайн ажиллахгүй байх болно. Ихэнх байшин нь шууд DC цахилгааныг ашиглахуйц барьдаггүй тул энэ алхам нь солирдох энергиийг өдөр тутмын амьдралд жинхэнэдээ ашиглахад илүү чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Фотоэлектрик инвертерүүд хэрхэн үр ашигтай цахилгааны хувиргалтыг хангаж байна

2023 оны Понменийн судалгаагаар үзэхэд, өнөөгийн нарны инвертерүүд хувиргалтын явцад алдагдах энергийг бууруулж, хүчдэлийн түвшнийг зөвхөн тохируулж байдаг тул 98%-иас дээш нь ашиг шимтэй ажиллаж чаддаг. Эдгээр төхөөрөмсийн доторх MPPT технологи нь өдрийн турш нарны гэрэл өөрчлөгдөх үед тасралтгүй өөрчлөгдөж байдаг тул ийм боломжийг агуулсан хуучин загваруудтай харьцуулахад ойролцоогоор 30% илүү чадал үүсгэдэг. Цахилгаан шугам руу холбогдох системд инвертерүүд нь орон нутгийн цахилгааны компанид шаардлагатай фаз болон давтамжид яг тохируулан гаралт өгдөг тул бүх зүйл зөв ажилладаг. Америкийн энерги, нүүрс уурхайн яам нь орон сууц, худалдааны суурилуулалт хоёулд цахилгааны тогтвортой хангамжийг хангахад энэхүү синхрончлол хэр чухал болохыг зааж өгсөн.

Инвертерийн энерги хувиргах үйл явцад оролцож буй гол бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь дулааны стресст болон динамик ачаалал дор үр ашгийг хадгалах зорилготой ажилладаг. Жишээ нь, үйлдвэрлэлийн шинжилгээний мэдээллээр, өндөр давтамжийн трансформатор нь чадлын багтаамжийг хадгалж, инвертерийн хэмжээг харьцуулахад 40%-иар бууруулдаг.

MPPT технологийг ашиглан нарны энергийг хамгийн их хэмжээгээр цуглуулах

MPPT-г ашиглан чадлыг оновчтой болгох: Орчин үеийн инвертерийн үндсэн үйлдэл

MPPT технологи нь цахилгааны хувьсагчийг тогтмол хүчдэл ба гүйдлийн балансыг тохируулж, үе үеийн нөхцөл байдлын хамгийн тохиромжтой түвшинд нийцүүлэх замаар самбаруудаас ойролцоогоор 30% нэмэлт чадал авахад тусалдаг. Гэрэлтэлтийн түвшин болон температур өдрийн турш өөрчлөгдөж байгаа учраас систем эдгээр тохиргоог шаардлагатай бүрэн өөрчилж байдаг. Энэ боломжийг ашиглахгүй бол самбарын гаралт инвертерийн хүлээж буй зүйлтэй зөв тохирч чадахгүй тул энерги алдагдах болно. Үндсэндээ MPPT нь шууд гүйдлээс хувьсах гүйдэл рүү болгон хувиргах үед боломжит хамгийн их цахилгааныг гаргаж авч, бидний гэр, бизнесийг цахилгаанаар хангахад тусалдаг.

MPPT технологи энергийн үр ашгийг хэрхэн нэмэгдүүлэх вэ

Дэвшилтэт MPPT системүүд нь хэсэгчилэн сүүдэрлэсэн орчинд жилийн турш алдагдах энергийг 15–22%-иар бууруулдаг бөгөөд 2024 оны Соларын Инновацийн Тайлангийн мэдээгээр тодорхойлогдсон. Өндөр давтамжтай ТТ-ТТ хувиргалтыг ашигласнаар эдгээр инвертерүүд самбарын гаралтыг торны шаардлагатайтай нийлүүлж, сарнидаг эсвэл самбарын чадвар буурах үед ч тогтвортой ажиллагааг хадгалж чаддаг.

Нэг мөчрийн буюу олон мөчрийн MPPT тохиргооны харьцуулалт

Олон мөчрийн MPPT тохиргоо нь худалдааны нөхцөлд энерги гарцыг 4–6% сайжруулдаг боловч 2023 оны талбайн өгөгдлийн дагуу анхны хөрөнгө оруулалтыг 55% илүү шаарддаг. Нэг мөчрийн тохиргоо нь цаашламгүй, сүүдэртэхгүй суурилуулалтад зориулж, зардал үр дүнтэй байхыг эрхэмлэсэн үед хамгийн тохиромжтой үлдэж байна.

Туршлага: Дэвшилтэт MPPT алгоритмуудаас олж авсан амжилт

2023 оны Үндэсний сэргээгдэх эрчим хүчний лабораторийн туршилтаар хослох Perturb-and-Observe/Incremental Conductance алгоритмууд туяаны хурдан өөрчлөлтийн үед хамгийн их чадлын цэгийг 37% илүү хурдан олж хүрдэг болохыг тогтоожээ. Энэхүү уян хатан арга нь ганц алгоритмтай удирдлагатай харьцуулахад улирлын энергийн алдагдлыг 19% бууруулсан.

Дэвсгэр Инвертерийн Тусламжтай Сүлжээний Нэгтгэл ба Системийн Тогтвортой Байдал

Сүлжээнд холболт болон нэгэн зүйл болох нь: Туршлын хүч чадлыг тогтвортой хүргэх

GFМ буюу сүлжээ үүсгэгч инвертерүүд нь уламжлалт генераторуудын хувьд ямар нэгэн саатал гарах үед хэрхэн хариу үзүүлдэгийг дууридан, цахилгааны системийг тогтвортой байлгахад тусалдаг. Эдгээр төхөөрөмжүүд виртуаль синхрон машин технологийг ашигладаг бөгөөд сүлжээнд асуудал гарах үед маш хурдан хариу үзүүлэх боломжийг олгодог. Бид 20 миллисекундын нарийвчлалтай хариу үйлдлийн талаар ярьж байна! Энэ нь ачаалал эсвэл цахилгааны эх үүсвэрүүдэнд гэнэт өөрчлөлт орох үед ч гэсэн хүчдэл ба давтамжийг тохируулж, бүх зүйл нэгэн зүйлд орсон байдлаараа үлдэх боломжийг олгоно. Nature Energy сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгаагаар ийм байгууламж нь энэхүү дэвшилтэт онцлог шинж чанаруудгүй ердийн инвертерүүдтэй харьцуулахад нэгэн зүйл болох асуудлыг бараг гуравны хоёроор бууруулдаг.

Хүчдэлийн зохицуулга, давтамжийн хариу үйлдэл, арал биш хамгаалалт

Орчин үеийн ухаалаг инвертерүүд хэвийн түвшиндээс дээш болон доош нь 5 хувиар хүчдэлийг, давтамжийн өөрчлөлтийг 0.1 Гц-ийн доор байлгахын тулд секунд тутамд ойролцоогоор 10 мянган удаа өөрчилж чаддаг. Сүлжээнд хүлээгүй цахилгааны доголдол гарвал эдгээр системүүд 2 секундын дотор идэвхиждэг анти-аралын онцлог шинж чанараас болоод хурдан асааж, унтраадаг. Энэхүү хурдан хариу үйлдэл нь аюултай нөхцөл байдлыг үүсэхээс сэргийлэхэд ихээхэн тус болдог. АНУ-ын энерги, судалгааны газрын судалгаагаар IEEE 1547-2018 шаардлагыг хангасан тоног төхөөрөмж нь хүчдэлийн хэлбэлзэлээс үүдэлтэй асуудлыг ойролцоогоор 43% бууруулдаг байна. Ийм чадавх нь янз бүрийн хэрэглээнд нийтлэг системийн тогтвортой байдлыг сайжруулах, найдвартай ажиллахад томоохон нөлөө үзүүлдэг.

Дээд сүлжээнд нэгтгэхийн тулд гарч буй ердийн бэрхшээлүүд болон дэвшилтэт инвертер ашиглан шийдвэрлэх аргууд

Нарны хавтан цахилгаан үүсгэх нь тасралттай байдаг тул ихэвчлэн орон нутгийн бүс нутгийн хүчдэл хэлбэлзэхэд хүргэдэг бөгөөд ердийн амралтын байранд хүртэл 8% хүрч болно. Хамгийн сүүлийн үеийн инвертерийн технологи энэ асуудлыг машин сургалтын алгоритмыг ашигладаг урьдчилан таамаглалын системтэй хослуулсан динамик хуурмаг чадлын нөхөлтийн тусламжтайгаар шийдвэрлэдэг. Талбайн туршилтууд эдгээр сайжруулалтууд хүчдэлийн хэлбэлзлийг бараг 60%-иар бууруулдагийг харуулсан. Зарим шинэ гибрид инвертерийн загварууд гол сүлжээнд холбогдсон байдал болон тусдаа ажиллах горим хооронд зөөлөн шилжих замаар илүү өндөр түвшинд хүрч, системд тохиолддог богино хугацааны цахилгааны таслалтын үеийн ихэнх үед чухал хэрэгслийг ажиллуулж, бүх богино хугацааны таслалтын ойролцоогоор 99.7% хугацаанд шаардлагатай ачааллыг хангаж чаддаг.

Инвертерийн үр ашгийг сайжруулах, бодит дээрх ажиллагааг дээшлүүлэх шинэчлэлтүүд

Сүүлийн арван жилийн хугацаанд нарны инвертерийн технологийн үр ашгийг сайжруулах

2013 оноос хойш түлхүүр шинэчлэлтүүдийн дүнд нарны инвертерийн үр ашиг 94%-с 99%-иас дээш болсон байна:

1. Өргөн зурвасын зайны хагас дамжуулагчид : Цахиур карбид (SiC) болон галлийн нитрид (GaN) нь цахиур дамжуулагчтай харьцуулахад 40% илүү хурдан ажиллах боломжийг олгох бөгөөд энергийн алдагдлыг 30% хүртэл бууруулдаг.
2. Топологийн дахин загварчлал : Олон түвшний хэлхээний бүтэц нь эсэргүүцлийг бууруулж, хамгийн өндөр түвшний худалдааны нэгжид 98.8% үр ашигтай ажиллах боломжийг олгодог.
3. Хөргөлтийн дэвшил : Шингэн хөргөлтийн систем нь 50°C орчмын температурт ч чипийн үзүүлэлтээр ажиллах боломжийг хангана.

2018 онд өндөр давтамжит трансформаторыг нэвтрүүлснээр анхны 98.5%-ийн үр ашигтай фото-гальваник инвертер гарч ирсэн бөгөөд өнөөгийн цаг үеийн маш өндөр үр ашигтай загваруудыг бий болгоход зам тавьсан бөгөөд энэ нь хуучин үеийнхээс өдөрт 5–7% илүү энерги сэргээдэг.

Бодит ерөнхий нөхцөлд инвертерийн үр ашгийг хэмжих, энерги хувиргах

Эдгээр өдрийн шалгалт нь ажлын талбайд инвертерүүдийн ойролцоогоор 18 ялгаатай нөхцөлд хэрхэн ажилладаг талаар судалдаг. Жишээ нь, нарны цахилгааны самбарын зарим хэсэгт сүүдэр унах, эсвэл гэрлийн интенсив босоо 5 секундын дотор метр квадратад 0-оос 1000 ватт хүртэл хурдан нэмэгдэх зэрэг үзэгдлүүдийг хэлэх болно. Цахилгааны торны хүчдэлийн хэлбэлзэл мөн их чухал бөгөөд заримдаа ±15 хувь хэлбэлзэж болно. Эрдэмтэд тал дээрх судалгаагаар олж авсан зүйл нь маш илт юм. Лабораторид хэмжсэн өндөр ашигт ажиллагааны үзүүлэлтүүд нь бодит ертөнцөд гарч буйг бодвол илүү сайн харагддаг. Бодит амьдралд тоос хуримтлагдах, температур тасралтгүй өөрчлөгдөх, чийгшил байдал зэргээс болж системийн бодит ажиллагаа 3-5 хувийн хооронд буурах боломжтой. Хамгийн сүүлийн үеийн IEC 62109-2 дүрэм энэ зөрүүг шийдвэрлэдэг. Үйлдвэрлэгчид одоо өөртөө 1000 цагийн туршид 85 хувийн чийгшилтэй, 45 хэмийн температурт тэсвэртэй байх шаардлагатай болсон. Энэ нь эдгээр системүүд энгийн ажлын орчинд өдөр бүр хэрхэн найдвартай ажиллахыг илүү тодорхой ойлгоход тусална.

99%-с дээш пик үр ашгийг олж авсан топ түвшний инвертерүүд: Зүй тогтол шинжилгээ

99% үр ашгийн стандартыг одоогоор дараах аргаар хангаж болно:

• Динамик хүчдэлийн масштаблалт : Тогтмол гүйдлийн холболтын хүчдэлийг 0.1В-ийн алхамаар тохируулах
• Гибрид MPPT алгоритмууд : Хэлбэлзэл ба ажиглалтыг сүлжээний урьдчилан таамаглалтай нэгтгэх
• Нэмэлт цахилгаан хангамжийн үр ашигжуулалт : Байрлаж буй горимд хэрэглэх цахилгааныг 5В-с бага болгох нь 2015 оноос хойш 75% бууралттай

Угсралтанд эрхлэгч үйлдвэрлэгчид жилийн 98.5%-с доошгүй үр ашиг гаргахыг баталж, 30 минутын дотор 0.3%-с илүү үр ашгийн бууралтыг илрүүлдэг хяналтын системээр дэмждэг.

Маргаан шинжилгээ: Пик үр ашгийн мэдээлэл нь талбайн ажиллагааны үнэн зөв тусгал мөн үү?

Лабораторийн шинжилгээний үр дүнгээр 99% орчим үр ашгийг харуулсан ч АНУ-д сууриж буй 12,000 суурилуулалтын бодит өгөгдлүүд нь:

• Халуун цахилгаан ба хөрсөн орчинд дулаан ба тоосны нөлөөгөөр дунджаар 8%-ийн бууралт
• Далайн эргийн бүс нутагт давсны идэвхжлийн улмаас 5%-ийн алдагдал
• ижилхэн бүрэлдэхүүн хэсгийг ашиглаж буй брендүүдийн хооронд 2–3% хувьсах хандлага

2024 оны торын нэгдэлтийн судалгаа нь өөрийгөө цэвэрлэдэг сэнс, зохицуулагч алгоритм бүхий ухаалаг инвертерүүд жилийн турш медиан үр ашгийг 98.2% хадгалдаг байна — энэ нь энгийн загваруудаас 1.8%-иар илүү юм. 10кВт-ын өрхийн системд энэ нь жилдэх $182 хэмнэлт болох бөгөөд үр ашгийн талаарх заяасны бодит баталгаажуулалтын шаардлагыг онцолсон.

Цахилгаан хүчний төслүүдэд өндөр үр ашгийн инвертерийн хэрэглээ ба давуу талууд

Өрхийн нарны энерги суурилуулалтад инвертерийн үүрэг

Инвертерүүд нь гэр бүлийн цахилгаан хангамжийг торноос хамааралгүй болгох, цахилгааны зардлыг бууруулах зорилгоор гэрэвч дээрх нарны энергиэс гарах тогтмол гүйдлийг ашиглаштай хувьсах гүйдлээр хувиргадаг. Орчин үеийн инвертерүүд нь үйлдвэрлэл ба хэрэглээний бодит цагийн хяналтыг хангахын тулд нэгтгэсэн мониторингийн системтэй байдаг. Гибрид инвертерүүд нарны энерги ба батерейн менежментийг нэгтгэж, нэмэлт тоног төхөөрөмж шаардамгүйгээр цахилгааны салхин тохиолдолд резерв хангамжийг хангана.

Худалдааны нарны инвертерүүд энергийн үр ашгийг масштабаар хэрхэн сайжруулах вэ

Худалдааны инвертерүүд томоохон хэмжээний суурилуулалтад хувиргалтын алдагдлыг хамгийн бага болгохын тулд нарийвчлалтай хүчдэлийн хяналтаар олон мегаваттын нарны массивыг удирддаг. DC микро сүлжээний архитектуртай хослуулбал өндөр үр ашгийн инвертерүүдийг үйлдвэрийн автоматжуулалтын хэрэглээнд хүртэл 20% хүртэл энергийн хэмнэлт гаргасан байдаг.

Системийн амьдралын туршид үр ашигтай инвертерүүдийн тусламжтайгаар санхүүгийн хэмнэлт олох

99%-иас дээш ажиллагаатай инвертер нь энерги хуримтлуурыг хамгийн их ашиглах замаар жилд мегават бүрт 18,000 ам.долларыг хэмнэж чадна. Уртасгасан баталгаат хугацаа (12–25 жил) болон сайжруулсан дулаан зохицуулалт нь солих, засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулдаг. Эдгээр давуу талууд нь ихэнх цаг агаарын бүсэд эхний өндөр зардлыг 3–5 жилийн дотор нөхөж чаддаг.

Ногоон энергийн шийдлүүд дэх нарны инвертерийн орчны ач холбогдол

Нарны энергийг илүү их ашиглах боломжийг олгох замаар өндөр үр өгөөжтэй инвертер нь гэр бүл тутамд жилд дунджаар 2.4 метрик тонн CO₂ ялгаралтыг саатуулдаг. Тэдгээрийн нарийвчлалтай торны синхрончлол нь байгаа дэд бүтцийг тогтворгүй болгохгүйгээр сэргээгдэх эрчим хүчний нэмэлтийг дэмждэг тул шатахуунаас гарах орнуудад үүнийгээ чухал болгодог.

Түгээмэл асуултууд (FAQ)

Нарны цахилгааны системд инвертерийн үүрэг юу вэ?

Инвертерүүд нь нарны хавтангаас үүсэх тогтмол гүйдлийг боловруулж, ердийн цахилгаан хэрэгслүүдэд ашиглагдах болон цахилгааны сүлжээнд орох боломжтой болгох зориулалттай хувьсах гүйдэл болгон хувиргадаг. Энэ хувиргалт нь орон сууц, аж ахуйн нөхцөлд нарны энергийг үр дүнтэй ашиглахад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

MPPT технологи инвертерийн үйл ажиллагааг хэрхэн сайжруулах вэ?

MPPT технологи нь хамгийн их үр ашгийг бий болгохын тулд хүчдэл ба гүйдлийг тохируулан нарны хавтангуудын цахилгааны гарцыг үр дүнтэй болгодог. Энэ нь нарны гэрлээс илүү их цахилгаан эрчим хүч үүсгэж, нарны цахилгааны системийн нийтлэг үр ашгийг нэмэгдүүлдэг.

Сүүлийн жилүүдэд инвертерийн технологид ямар ахиц гарч байна вэ?

Сүүлийн үеийн ахицуудад өргөн зурвасын хагас дамжуулагч материал, олон түвшний хэлхээний бүтэц, шингэнээр хөргөгч системүүдийг ашиглаж, нарны инвертерийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх, энергийн алдагдлыг бууруулахад хувь нэмрээ оруулсан.

Өндөр үр ашгитай инвертерүүд санхүүгийн хэмнэлтэд хүргэх үү?

Тийм, 99%-с дээш нь хувь хүртэл ажиллах чадвартай инвертерүүд нь амьдралын туршид томоохон энерги хэмнэлтэд хүргэх бөгөөд иймд цахилгааны шимтгэл багасч, анхны суурилуулалтын зардлыг нөхөх боломжийг олгоно.