ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ С ИНВЕРТОРАМИ

RENEWABLE ENERGY SOURCES WITH INVERTERS

Roman Moliakov

student, Department for electrical equipment, Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev - KAI,

Russia, Kazan

Возобновляемая энергетика сегодня получила наиболее динамичное развитие в электро- и теплоэнергетике. Важное значение данные ресурсы приобретают при децентрализованных системах электроснабжения.

В настоящее время энергопотребление может быть покрыто лишь за счет использования не возобновляемых источников энергии (уголь, газ, нефть), гидроэнергии, а также атомной энергии. К сожалению, само название говорит нам о том, что органическое топливо в скором времени сможет покрыть запросы энергетики лишь частично. Возникает вопрос об использовании других источников энергии – нетрадиционных и возобновляемых.

Нетрадиционные ВИЭ – это источники на основе существующих и возникающих в окружающей среде потоков энергии. К таким источникам можно отнести ветер, солнце, движущиеся водные массы, геотермальные воды и др.

Применение возобновляемых источников электрической и тепловой энергии как в производстве, так и в быту выходит на первый план, что связано с проблемами доставки и экономии топлива, электрообеспечения районов с неразвитой централизованной сетью и необходимостью улучшения экологии. Однако, имеются и другие проблемы – питания сотовых станций в горных, пустынных и северных регионах, электропитание домов и поселков, удаленных от централизованных ЛЭП, геологических экспедиций, пастбищ и других сельскохозяйственных объектов и многих других. Эти вопросы в ряде случаев можно успешно решить с помощью нетрадиционных источников энергии. [2]

Автономные преобразовательные установки состоят из:

- источник энергии –набор солнечных модулей малой мощности;

- МРРТ-контроллер (DC-DC преобразователь), обеспечивающий режим работы источника для отбора мощности в точке максимума, то есть максимально возможной мощности на выходе, обеспечивающий нормированное выходное напряжение;

Принцип работы МРРТ котроллера заключается в том, что устройство отслеживает силу тока и напряжение на источнике электрического тока (солнечная батарея, ветровой генератор) и определяет их соотношение, при котором значение мощности на выходе будет максимальным. Эту способность прибора можно описать как – поиск точки максимальной мощности. Кроме этого контроллер следит за зарядом аккумуляторных батарей, которые являются накопителем электрической энергии, и определяет режим их работы (накопление энергии, насыщение, выравнивание, поддержка), что в итоге определяет силу тока, подаваемого на аккумулятор.[1]

- согласующее зарядное устройство для АКБ (контроллер заряда -разряда) с напряжением DC 12/24/48В (бытовые и малые коммерческие установки) или 96-384В (пром. установки);

- группа последовательно-параллельно соединенных АКБ требуемого напряжения и емкости;

- автономный инвертор, преобразующий напряжение АКБ вместе со встроенным (развязывающим) трансформатором до стандартного для питания нагрузки переменного тока.

Инверторы используются для преобразования постоянного тока от аккумуляторов или солнечных модулей в переменный ток, аналогичный тому, который присутствует в сетях централизованного электроснабжения.

В системах электроснабжения с солнечными батареями применяются следующие типы инверторов: [2]

Сетевые фотоэлектрические инверторы (grid-tie)

Мощность инвертора определяется мощностью фотоэлектрической солнечной генерации. Необходимо, чтобы напряжение и значение частоты инвертора были стабильными, а также должно обеспечиваться отключение при перегрузке. [3] Сетевые инверторы являются ведомыми, то есть они осуществляют подстройку под внешнее опорное напряжение по уровню, частоте и фазе и синхронизируются с промышленной сетью. Типовые схемы СЭС включают группы центральных инверторных установок (мощностью 500-5000кВА), обеспечивающих выдачу в электросети излишки энергии от больших массивов солнечных панелей (резерв в случае внутреннего дефицита энергии) в энергосистему, согласование и управление параметрами режима, интеграцию генерирующих объектов, их систем контроля, защиты и управления.

Важным параметром инверторов является их эффективность. Эффективность инвертора показывает потери, когда он принимает энергию от солнечных модулей и преобразует ее в переменный ток, и определяется как соотношение между полезной выходной мощностью и входными данными. Инвертор забирает энергию от батареи, даже когда подача энергии не происходит на переменную нагрузку, поэтому в более крупных установках используются инверторы «спящего режима», в которых датчик определяет, требуется ли подача питания, и соответствующим образом активирует инвертор.

Инверторные технологии значительно продвинулись вперед. Сегодня инверторы доступны с КПД равным 95%, а лучшие на рынке решения могут обеспечить эффективность даже до 98 %. [3]

Список литературы:

1. Крамской Ю.Г. Применение силовой электроники при строительстве объектов генерации на основе ВИЭ и особенности их интеграции в электрические сети: научно-практическая конференция. 08.12.2016. - 26 с.
2. Четошникова Л.М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Учебное пособие к практическим занятиям. –Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2010. -69 с.
3. Инверторы для фотоэлектрических систем [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://www.solarhome.ru/basics/pv/techinverter.htm