یک دقیقه برای مطالعه در مورد ذخیره انرژی فتوولتائیک خانگی

چه چیزی ترانسفورماتورها را به چنین بخش مهمی از سیستم تبدیل می‌کند؟
انتقال AC بهتر از انتقال DC عمل می‌کند و برای ارسال انرژی به بسیاری از مکان‌ها استفاده می‌شود. می‌توانید با استفاده از معادله P=I2R که مخفف "توان = مربع مقاومت جریان" است، میزان اتلاف انرژی توسط جریان انتقالی سیم را محاسبه کنید. برای کاهش اتلاف انرژی، باید جریان انتقالی سیم یا مقاومت آن را کاهش دهید. کاهش مقاومت خطوط انتقال (مانند سیم‌های مسی) دشوار است زیرا هزینه زیادی دارد و به دانش علمی زیادی نیاز دارد. این بدان معناست که تنها راه موثر، کاهش توان انتقالی است. توان = جریان × ولتاژ، یا به طور خاص‌تر، توان موثر = IUcosφ. برای صرفه‌جویی در انرژی، می‌توان جریان خطوط را با تغییر جریان مستقیم به جریان متناوب و افزایش ولتاژ شبکه کاهش داد.
به همین ترتیب، تولید برق فتوولتائیک خورشیدی از پنل‌های فتوولتائیک برای تولید انرژی DC استفاده می‌کند. با این حال، بسیاری از بارها به انرژی AC نیاز دارند. در سیستم‌های منبع تغذیه DC مشکلاتی وجود دارد. تغییر ولتاژ آسان نیست و بارهایی که می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند محدود هستند. همه بارها، به جز بارهای خاص، برای تبدیل برق DC به برق AC نیاز به استفاده از اینورتر دارند. مبدل فتوولتائیک مهمترین بخش یک سیستم برق فتوولتائیک خورشیدی است. این مبدل، برق DC را از ماژول فتوولتائیک به برق AC تبدیل می‌کند که سپس به بار یا منبع تغذیه ارسال می‌شود و از قطعات الکترونیکی قدرت محافظت می‌کند. ماژول‌های قدرت، بردهای مدار کنترل، قطع‌کننده‌های مدار، فیلترها، راکتورها، ترانسفورماتورها، کنتاکتورها، کابینت‌ها و سایر قطعات، یک اینورتر PV را تشکیل می‌دهند. پیش‌پردازش قطعات الکترونیکی، مونتاژ ماشین، آزمایش، بسته‌بندی ماشین و سایر مراحل، فرآیند تولید را تشکیل می‌دهند. رشد این مراحل به پیشرفت‌های حاصل شده در فناوری الکترونیک قدرت، فناوری دستگاه‌های نیمه‌هادی و فناوری کنترل مدرن بستگی دارد.

انواع مختلف اینورترها
اینورترها را می‌توان تقریباً به سه گروه تقسیم کرد:
۱. اینورتر متصل به شبکه
علاوه بر تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب، یک اینورتر متصل به شبکه می‌تواند جریان متناوب خروجی خود را با فرکانس و فاز برق شهری همگام‌سازی کند. این بدان معناست که جریان متناوب خروجی می‌تواند دوباره به برق شهری بازگردانده شود. به عبارت دیگر، یک اینورتر متصل به شبکه می‌تواند به صورت همزمان به خط برق متصل شود. این اینورتر می‌تواند بدون باتری، برقی را که استفاده نمی‌شود به شبکه ارسال کند و مدار ورودی آن را می‌توان طوری تنظیم کرد که با فناوری MTTP کار کند.
۲. اینورترهایی که نیازی به اتصال به شبکه برق ندارند
اینورترهای خارج از شبکه، که معمولاً به پنل‌های خورشیدی، توربین‌های بادی کوچک یا سایر منابع تغذیه DC متصل می‌شوند، برق DC را به برق AC تبدیل می‌کنند که یک خانه می‌تواند از آن استفاده کند. آنها همچنین می‌توانند بارها را با انرژی شبکه و باتری‌ها تغذیه کنند. به این دلیل "خارج از شبکه" نامیده می‌شود که به شبکه برق متصل نمی‌شود و به منبع تغذیه خارجی نیاز ندارد.
اینورترهای خارج از شبکه اولین سیستم‌های باتری‌دار هستند که امکان کار میکروگریدها را در مناطق خاص فراهم می‌کنند. یک اینورتر خارج از شبکه می‌تواند انرژی را ذخیره کرده و آن را به اشکال دیگر تبدیل کند. این اینورتر دارای ورودی‌های جریان، ورودی‌های DC، ورودی‌های شارژ سریع، خروجی‌های DC با ظرفیت بالا و خروجی‌های AC سریع است. این اینورتر از نرم‌افزار کنترل برای تغییر شرایط ورودی و خروجی استفاده می‌کند تا منابعی مانند پنل‌های خورشیدی یا آسیاب‌های بادی کوچک تا حد امکان کارآمد باشند. همچنین از خروجی موج سینوسی خالص برای بهبود کیفیت انرژی استفاده می‌کند.
باتری‌های اینورتر خارج از شبکه برای سیستم‌های خورشیدی خارج از شبکه ضروری هستند زیرا انرژی را ذخیره می‌کنند که می‌توان در هنگام قطع برق یا نبود برق از آن استفاده کرد. اینورترهای خارج از شبکه همچنین به شما کمک می‌کنند تا کمتر به شبکه اصلی وابسته باشید، که می‌تواند باعث قطعی برق، خاموشی و سایر مشکلاتی شود که شرکت‌ها نمی‌توانند برطرف کنند.
یک اینورتر خارج از شبکه با کنترل‌کننده شارژ خورشیدی، همچنین دارای یک کنترل‌کننده خورشیدی PWM یا MPPT داخلی است که به کاربر اجازه می‌دهد ورودی‌های PV را به اینورتر خورشیدی متصل کند و وضعیت PV را روی صفحه نمایش اینورتر خورشیدی مشاهده کند. این امر راه‌اندازی و بررسی سیستم را آسان می‌کند. اینورترهای خارج از شبکه در موتورهای پشتیبان و باتری‌ها، خود را آزمایش می‌کنند تا از پایداری و کامل بودن کیفیت برق اطمینان حاصل شود. در حالی که اینورترهای کم وات برای تأمین برق لوازم خانگی استفاده می‌شوند، اینورترهای پر وات بیشتر برای تأمین برق پروژه‌های تجاری و خصوصی استفاده می‌شوند.
۳. اینورتر هیبریدی
دو نوع اصلی اینورتر هیبریدی وجود دارد: یکی اینورتر خارج از شبکه با کنترلر شارژ خورشیدی داخلی و دیگری اینورتر متصل به شبکه و خارج از شبکه که می‌تواند برای سیستم‌های فتوولتائیک متصل به شبکه و خارج از شبکه استفاده شود و باتری‌های آن را می‌توان به روش‌های مختلفی تنظیم کرد.

ترانسفورماتور به طور کلی چه کاری انجام می‌دهد؟
۱. عملکردهایی برای روشن و خاموش شدن خودکار
با گذشت روز و افزایش تدریجی زاویه تابش خورشید، قدرت پرتوهای خورشید نیز افزایش می‌یابد. سیستم فتوولتائیک می‌تواند انرژی خورشیدی بیشتری دریافت کند و هنگامی که به سطح توان خروجی مورد نیاز برای کار اینورتر می‌رسد، می‌تواند به طور خودکار شروع به کار کند. هنگامی که خروجی اینورتر متصل به شبکه/ذخیره‌ساز ۰ یا بسیار نزدیک به ۰ باشد، سیستم متوقف شده و به حالت خواب می‌رود. این اتفاق زمانی می‌افتد که توان خروجی سیستم فتوولتائیک کاهش یابد.
۲. عملکرد اثر ضد جزیره‌ای شدن
فرآیند تولید برق فتوولتائیک متصل به شبکه، سیستم تولید برق فتوولتائیک و عملکرد شبکه سیستم برق. هنگامی که شبکه برق عمومی از کار می‌افتد یا به طور عجیبی رفتار می‌کند، اگر سیستم تولید برق فتوولتائیک نتواند به موقع کار را متوقف کند یا از سیستم برق جدا شود اما همچنان برق داشته باشد، اثر جزیره‌ای شدن اتفاق می‌افتد. وقتی جزایر برق وجود دارد، هم برای سیستم PV و هم برای منبع برق مضر است.
اینورتر متصل به شبکه/ذخیره انرژی دارای یک مدار حفاظت ضد جزیره‌ای داخلی است که می‌تواند به صورت هوشمند شبکه را در زمان واقعی تشخیص داده و شامل ولتاژ، فرکانس و سایر اطلاعات باشد. در صورت مشاهده ناهنجاری در شبکه عمومی، اینورتر می‌تواند در زمان مناسب از مقادیر اندازه‌گیری شده مختلف برای قطع جریان، توقف خروجی و گزارش خطاها استفاده کند.
۳. قابلیت کنترل برای ردیابی نقطه حداکثر توان
مهمترین فناوری یک اینورتر متصل به شبکه یا اینورتر ذخیره سازی، تابع کنترل ردیابی نقطه توان حداکثر (تابع MPPT) آن است. این تابع به اینورتر اجازه می‌دهد تا بالاترین توان خروجی قطعات خود را در زمان واقعی پیدا کرده و مشاهده کند.
عوامل زیادی می‌توانند توان خروجی یک سیستم فتوولتائیک را تغییر دهند، و همیشه نمی‌توان آن را در بهترین توان خروجی اعلام‌شده نگه داشت.
تابع MPPT اینورتر متصل به شبکه/ذخیره‌ساز می‌تواند بالاترین توان خروجی هر جزء را در زمان واقعی ردیابی کند. سپس می‌تواند به طور هوشمند ولتاژ (یا جریان) نقطه کار سیستم را تنظیم کند تا آن را به نقطه اوج توان نزدیک‌تر کند، که این امر توان تولید شده توسط سیستم PV را به حداکثر می‌رساند و اطمینان حاصل می‌کند که می‌تواند به طور مداوم و کارآمد کار کند.
۴. ویژگی هوشمند برای زیر نظر داشتن سیم‌ها
بر اساس اولین ردیابی MPPT، اینورتر متصل به شبکه/ذخیره انرژی، عملکرد تشخیص هوشمند رشته را تکمیل کرده است. تشخیص رشته، برخلاف ردیابی MPPT، ولتاژ و جریان هر رشته شاخه را به درستی بررسی می‌کند. این به کاربر اجازه می‌دهد داده‌های عملیاتی هر رشته را در زمان واقعی مشاهده کند.
سیستم‌های ذخیره انرژی که مردم در حال حاضر می‌خواهند عبارتند از سیستم مدیریت باتری BMS، اینورتر متصل به شبکه PV و اینورتر ذخیره انرژی. به منظور برآورده کردن این نیازها برای تجهیزات ذخیره انرژی خانگی و ترکیب ویژگی‌های جداسازی ایمنی هر مدار واحد سیستم PV، Huashengchang مجموعه کاملی از سیستم‌های ذخیره انرژی PV خانگی را منتشر کرده است. این سیستم‌ها عمدتاً شامل اینورترهای متصل به شبکه و اینورترهای هیبریدی هستند.