Солнечная фотоэлектрическая система

Ключевым компонентом системы производства солнечной энергии является фотоэлектрический инвертор, который преобразует постоянный ток высокого напряжения, генерируемый солнечными панелями, в переменный ток. Фотоэлектрические инверторы можно условно разделить на три категории в зависимости от номинальной мощности: трехфазные инверторы высокой мощности с выходной мощностью более 6 кВт, однофазные инверторы средней мощности с выходной мощностью от 1 кВт до 6 кВт и микроинверторы с выходной мощностью менее 1 кВт. В последние годы инверторы средней и малой мощности привлекают все большее внимание на фотоэлектрическом рынке. Из-за относительно низкой выходной мощности эти инверторы в основном используются в распределенных системах производства солнечной энергии в микросетях.

Будучи узлами микросети, эти инверторы развернуты в большом количестве на определенной территории. Например, в таких регионах, как Европа и США, многие домохозяйства устанавливают такие инверторы средней и малой мощности на крышах. Аналогично, железнодорожные станции или крыши заводов могут использовать большое количество этих инверторов для создания небольших электростанций. Такое широкое распространение требует эффективного управления инверторами на определенной территории для обеспечения эффективной, безопасной и стабильной работы, а также своевременного реагирования на спрос. Подход к управлению предполагает оснащение инверторов коммуникационными модулями, позволяющими системе контроля контролировать состояние всех инверторов и выполнять функции управления и планирования по мере необходимости.

Надежный, экономичный и простой в обслуживании метод связи необходим для подключения фотоэлектрических инверторов. В настоящее время наиболее распространенные методы включают беспроводную связь (например, Wi-Fi, LoRa), RS485 и связь по линии электропередачи (ПЛК). Беспроводная связь устраняет необходимость в прокладке кабелей, что позволяет сэкономить на кабелях связи и трудозатратах на установку. Однако он сильно зависит от условий окружающей среды и чувствителен к помехам от солнечных панелей и электромагнитным помехам.

RS485 обеспечивает стабильную связь и мощные возможности защиты от помех, но требует значительных затрат и потенциальных рисков как во время первоначальной установки, так и в ходе последующей эксплуатации и обслуживания. Напротив, ПЛК использует существующие линии электропередачи для передачи данных, устраняя необходимость в дополнительных кабелях, снижая затраты на рабочую силу и материалы, а также обеспечивая эффективную связь с меньшими затратами, обеспечивая при этом большую надежность, чем беспроводные решения.

Благодаря интеграции модуля ПЛК фотоэлектрическая инверторная система становится узлом микросети, способным принимать любые данные, передаваемые по интеллектуальной сети. Это облегчает дальнейшее функциональное расширение в будущем.

На рисунке 1 показана блок-схема региональной системы фотоэлектрического оборудования для производства электроэнергии с функциональностью ПЛК. В этой конфигурации приемопередатчики ПЛК устанавливаются на фотоэлектрические инверторы, подключенные к сети, в пределах определенной области, образуя топологию связи, в которой в качестве коммуникационной шины используются линии электропередачи. Среди определенного количества устройств на заданном расстоянии необходим модем-трансивер для выполнения обработки данных в пределах зоны. Кроме того, можно добавить контролирующий компьютер для передачи данных через сеть верхнего уровня.