Aurinkosähköjärjestelmä

Aurinkosähkön tuotantojärjestelmän avainkomponentti on aurinkosähköinvertteri, joka muuntaa aurinkopaneelien tuottaman korkeajännitteisen tasavirran vaihtovirraksi. Aurinkosähköinvertterit voidaan jakaa laajasti kolmeen luokkaan teholuokituksen perusteella: kolmivaiheiset suuritehoiset invertterit, joiden lähtöteho on yli 6 kW, yksivaiheiset keskitehoiset invertterit, joiden lähtöteho on 1 kW - 6 kW, ja mikroinvertterit, joiden lähtöteho on alle 1 kW. Viime vuosina keski- ja pienitehoiset invertterit ovat saaneet yhä enemmän huomiota aurinkosähkömarkkinoilla. Suhteellisen alhaisen tehonsa vuoksi näitä inverttereitä käytetään ensisijaisesti hajautetuissa aurinkoenergian tuotantojärjestelmissä mikroverkoissa.

Näitä invertteriä käytetään mikroverkon solmuina suuria määriä tietyllä alueella. Esimerkiksi Euroopan ja Yhdysvaltojen kaltaisilla alueilla monet kotitaloudet asentavat tällaisia ​​keski- tai vähätehoisia invertteriä kattoille. Vastaavasti rautatieasemilla tai tehtaiden katoilla voidaan käyttää suurta määrää näistä inverttereistä pienimuotoisten voimaloiden muodostamiseen. Tämä laajalle levinnyt jakelu edellyttää invertterien tehokasta hallintaa tietyllä alueella tehokkaan, turvallisen ja vakaan toiminnan takaamiseksi, samalla kun mahdollistetaan oikea-aikainen kysyntävastaus. Hallintamenetelmään kuuluu invertterien varustaminen viestintämoduuleilla, jolloin valvontajärjestelmä voi valvoa kaikkien invertterien tilaa ja suorittaa ohjaus- ja ajoitustoimintoja tarpeen mukaan.

Luotettava, kustannustehokas ja helposti ylläpidettävä viestintämenetelmä on välttämätön aurinkosähköinvertterin liitettävyydelle. Tällä hetkellä yleisimpiä menetelmiä ovat langaton viestintä (esim. Wi-Fi, LoRa), RS485 ja Power Line Communication (PLC). Langaton tiedonsiirto eliminoi kaapeloinnin tarpeen, mikä säästää tietoliikennekaapeleissa ja asennustyössä. Se on kuitenkin erittäin riippuvainen ympäristöolosuhteista ja on herkkä aurinkopaneelien esteiden ja sähkömagneettisten häiriöiden aiheuttamille häiriöille.

RS485 tarjoaa vakaan tiedonsiirron ja vahvat häiriönestoominaisuudet, mutta siihen liittyy merkittäviä kustannuksia ja mahdollisia riskejä sekä alkuasennuksen että myöhemmän käytön ja huollon aikana. Sitä vastoin PLC hyödyntää olemassa olevia voimalinjoja tiedonsiirtoon, mikä eliminoi lisäkaapeloinnin tarpeen, alentaa työ- ja materiaalikustannuksia ja mahdollistaa tehokkaan viestinnän halvemmalla ja tarjoaa parempaa luotettavuutta kuin langattomat ratkaisut.

Integroimalla PLC-moduulin aurinkosähköinvertterijärjestelmästä tulee mikroverkon solmu, joka pystyy vastaanottamaan mitä tahansa älyverkon kautta lähetettyä dataa. Tämä mahdollistaa toiminnan laajentamisen tulevaisuudessa.

Kuvassa 1 on lohkokaavio PLC-toiminnallisilla aurinkosähkövoimantuotantolaitteiden alueellisesta järjestelmästä. Tässä asetelmassa PLC-lähetin-vastaanotinlaitteet asennetaan verkkoon sidottuihin aurinkosähköinverttereihin määritellylle alueelle, mikä muodostaa tietoliikennetopologian, joka käyttää voimalinjoja tietoliikenneväylänä. Tietyn etäisyyden sisällä olevien laitteiden joukosta tarvitaan lähetin-vastaanotinmodeemi tietojenkäsittelyn suorittamiseksi alueella. Lisäksi voidaan lisätä valvontatietokone tietojen siirtämiseksi ylemmän kerroksen verkon kautta.