Solarni fotonaponski sustav

Ključna komponenta u solarnom sustavu za proizvodnju energije je fotonaponski pretvarač, koji pretvara visokonaponsku istosmjernu struju koju generiraju solarni paneli u izmjeničnu struju. Fotonaponski pretvarači mogu se općenito podijeliti u tri kategorije na temelju nazivne snage: trofazni pretvarači velike snage s izlaznom snagom većom od 6 kW, jednofazni pretvarači srednje snage s izlaznom snagom u rasponu od 1 kW do 6 kW i mikroinverteri s izlaznom snagom ispod 1 kW. Posljednjih godina, pretvarači srednje i male snage dobivaju sve veću pozornost na fotonaponskom tržištu. Zbog svoje relativno niske izlazne snage, ovi pretvarači se prvenstveno koriste u distribuiranim sustavima za proizvodnju solarne energije unutar mikromreža.

Kao čvorovi u mikromreži, ovi pretvarači su raspoređeni u velikom broju na određenom području. Na primjer, u regijama kao što su Europa i Sjedinjene Države, mnoga kućanstva postavljaju takve pretvarače srednje do male snage na krovove. Slično, željezničke postaje ili krovovi tvornica mogu koristiti veliki broj ovih pretvarača za formiranje malih elektrana. Ova široko rasprostranjena distribucija zahtijeva učinkovito upravljanje pretvaračima unutar određenog područja kako bi se osigurao učinkovit, siguran i stabilan rad, dok se istovremeno omogućuje pravovremena reakcija na potražnju. Pristup upravljanju uključuje opremanje pretvarača komunikacijskim modulima, omogućujući nadzornom sustavu da nadzire status svih pretvarača i prema potrebi izvršava funkcije upravljanja i planiranja.

Pouzdana, isplativa komunikacijska metoda laka za održavanje ključna je za povezivanje fotonaponskih pretvarača. Trenutno najuobičajenije metode uključuju bežičnu komunikaciju (npr. Wi-Fi, LoRa), RS485 i komunikaciju putem električne mreže (PLC). Bežična komunikacija eliminira potrebu za kabliranjem, čime se štedi na komunikacijskim kabelima i instalacijskom radu. Međutim, uvelike ovisi o uvjetima okoline i osjetljiv je na smetnje od prepreka solarnih ploča i elektromagnetskih smetnji.

RS485 nudi stabilnu komunikaciju i jake mogućnosti protiv smetnji, ali uključuje značajne troškove i potencijalne rizike tijekom početne instalacije i naknadnog rada i održavanja. Nasuprot tome, PLC koristi postojeće vodove za prijenos podataka, eliminirajući potrebu za dodatnim kablovima, smanjujući troškove rada i materijala, te omogućujući učinkovitu komunikaciju po nižoj cijeni, a istovremeno nude veću pouzdanost od bežičnih rješenja.

Integracijom PLC modula fotonaponski inverterski sustav postaje čvor u mikromreži, sposoban primiti sve podatke koji se prenose preko pametne mreže. To olakšava daljnje funkcionalno proširenje u budućnosti.

Slika 1 prikazuje blok dijagram regionalnog sustava za fotonaponsku opremu za proizvodnju električne energije s PLC funkcionalnošću. U ovoj postavci, PLC primopredajni uređaji instalirani su na mrežno vezane fotonaponske pretvarače unutar definiranog područja, tvoreći komunikacijsku topologiju koja koristi električne vodove kao komunikacijsku sabirnicu. Između određenog broja uređaja unutar određene udaljenosti potreban je modem primopredajnika za obradu podataka unutar tog područja. Dodatno, može se dodati nadzorno računalo za prijenos podataka kroz mrežu višeg sloja.