Konversi daya hijau dari sistem pembangkit listrik fotovoltaik surya

Penerapan sistem pembangkit tenaga surya fotovoltaik yang terhubung dengan jaringan dimulai pada awal 1980-an. Amerika Serikat, Jepang, Jerman, dan Italia semuanya berusaha untuk mencapai tujuan ini. Pada saat itu, pembangkit listrik yang terhubung jaringan fotovoltaik skala besar dibangun, mulai dari 100 kW hingga 1 MW. Dan mereka semua adalah pembangkit listrik eksperimental yang diinvestasikan oleh pemerintah. Namun, hasil tes tidak terlalu memuaskan. Karena sel surya mahal pada saat itu, sulit bagi perusahaan listrik untuk menerima.

Pasar yang dikembangkan negara-negara maju terutama dalam beberapa tahun terakhir adalah sistem pembangkit tenaga listrik yang terhubung dengan jaringan di atap. Alasannya adalah bahwa distribusi jaringan listrik di negara-negara maju sangat padat, pembangkit listrik yang terhubung dengan jaringan tidak menggunakan baterai, dan biaya listrik dari konsumsi daya puncak di grid tinggi. Harga listrik pembangkit listrik fotovoltaik di daerah-daerah dengan sinar matahari yang baik dekat dengan harga komoditas (diperkirakan masuk biaya 2000-2005). Periode perhitungan), diperkirakan bahwa sistem pembangkit listrik yang terhubung dengan jaringan grid akan banyak diterapkan setelah 10 tahun.

Sistem photovoltaic surya yang terhubung dengan grid terdiri dari array sel fotovoltaik, pengontrol, dan inverter yang terhubung dengan grid. Inverter terhubung jaringan secara langsung memberi energi listrik ke jaringan publik tanpa melewati penyimpanan baterai. Karena energi listrik secara langsung dimasukkan ke dalam jaringan listrik, baterai dilepaskan, proses penyimpanan dan pelepasan baterai disimpan, kehilangan energi berkurang, ruang yang ditempati oleh sistem dan investasi serta pemeliharaan sistem disimpan, dan biayanya berkurang; di sisi lain, kapasitas pembangkitan listrik dapat dibuat dengan sangat baik. Besar dan dapat menjamin keandalan pasokan listrik dari peralatan listrik. Namun, karena output inverter terhubung secara paralel dengan jaringan listrik, perlu untuk menjaga konsistensi karakteristik listrik dari dua set tegangan catu daya, fase, frekuensi, dll., Jika tidak, dua set catu daya mungkin dibebankan dan dibuang satu sama lain, menyebabkan konsumsi internal dan ketidakstabilan dari sistem catu daya keseluruhan.

Komponen utama dari sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung dengan grid surya adalah inverter atau power conditioner (PCU). PCU mengubah arus langsung yang dihasilkan oleh sistem pembangkit listrik fotovoltaik surya menjadi arus bolak-balik standar yang memenuhi persyaratan sektor tenaga listrik. Ketika departemen tenaga berhenti memasok listrik atau publik Ketika jaringan rusak, PCU secara otomatis akan memutus aliran listrik. Sambungan grid antara output AC dari sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung dengan grid dan jaringan publik diatur. Ketika sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung dengan jaringan melebihi jumlah daya aktual yang diperlukan oleh beban sistem, kelebihan daya ditransmisikan ke jaringan publik. Ketika output energi oleh sistem fotovoltaik surya kurang dari jumlah daya sebenarnya yang dibutuhkan oleh beban sistem, daya yang dibutuhkan oleh beban sistem dapat ditambahkan oleh jaringan publik. Pada saat yang sama, juga perlu untuk memastikan bahwa sistem fotovoltaik surya tidak akan memberi makan energi listrik ke jaringan listrik publik selama kegagalan atau pemeliharaan jaringan listrik publik, sehingga sistem dapat beroperasi secara stabil dan andal. Pembangkit listrik yang terhubung dengan jaringan surya adalah arah pengembangan pembangkit listrik fotovoltaik surya, yang mewakili teknologi pemanfaatan energi potensial abad ke-21.

Pada akhir 1980-an, sarjana Jepang S.Nonaka dan lain-lain memelopori pengembangan sumber saat ini array surya terhubung dengan grid inverter. Inverter terhubung jaringan ini juga disesuaikan dengan karakteristik modul surya. Performa lebih baik. Namun, karena penggunaan rangkaian utama inverter sumber arus, sirkuit utama dan kontrol rumit, sehingga belum berkembang dengan baik. Sejak tahun 1990-an, dengan perkembangan elektronika daya dan teknologi kontrol, teknologi aliran inverter PWM tipe voltase menjadi lebih matang. Karena konverter daya bidirectional superior dan kinerja kontrol saat ini, teknologi ini langsung diterapkan pada pembangkit listrik surya yang terhubung ke jaringan, dan karakteristik arus sinusoidal dari sisi grid diperoleh, mewujudkan konversi daya 'hijau'. Sistem kontrol grid-connected tipe-surya tegangan-fase tegangan-tunggal ditunjukkan dalam Gbr.

Ketika grid berjalan, sistem kontrol mengontrol tegangan sisi DC Vd dari array surya, dan sistem kontrol feed grid di bawah eksitasi dari array surya. Seperti yang terlihat dari Gambar 1, sistem inverter yang terhubung dengan jaringan terdiri dari trafo terhubung jaringan T, sebuah induktor AC L, sebuah tabung daya (T1 sampai T4), sebuah kapasitor penyimpanan DC C, sistem kontrol mikroprosesor, dan array surya PV. Proses kontrol sinusoidal dari sisi grid selama operasi yang terhubung dengan jaringan adalah sebagai berikut:


Pertama, tegangan referensi DC Vd * dibandingkan dengan tegangan umpan balik Vd. Sinyal tegangan kesalahan ΔVd, ΔVd diatur oleh tegangan dan sinyal regulasi saat ini adalah Im *. Fase ini diperoleh oleh unit sinyal gelombang sinus sinωt disinkronkan dengan tegangan grid, dan keduanya dikalikan dengan sinyal arus sinusoidal iN *. Setelah dikontrol oleh pengatur arus, generator mode PWM mengeluarkan sinyal kontrol untuk memaksa arus keluaran untuk melacak arus masukan. Ketika iN dibalik dari VN, energi listrik akan dialirkan dari array surya ke grid.