Patakaran ng Paggana ng Grid-Connected Inverters
I. Mga Prinsipyong Paggamit ng Grid-Connected Inverters
Ang grid-connected inverters ay mga aparato na nagbabago ng direct current (DC) sa alternating current (AC) at malawakang ginagamit sa mga sistema ng solar photovoltaic (PV) power generation. Ang mga prinsipyong paggamit nito ay kinabibilangan ng maraming aspeto:
Prosesong Paggawa ng Pagbabago ng Enerhiya:Sa ilalim ng sikat ng araw, ang mga PV panels ay naglilikha ng DC electricity. Para sa mga maliliit at katamtaman na laki ng grid-connected inverters, madalas gamitin ang isang two-stage structure kung saan ang DC output mula sa mga PV panels ay unang binabago sa pamamagitan ng DC/DC converter para sa prelimenaryong pagbabago, at pagkatapos ay sa pamamagitan ng DC/AC converter upang lumikha ng AC. Ang mga malalaking inverter ay karaniwang gumagamit ng single-stage structure para sa direktang pagbabago. Sa panahon ng operasyon, ang inverter ay kontrolado ang three-phase inverter module sa pamamagitan ng pag-detect ng DC voltage, current, at grid AC voltage at current. Ang digital control system ay naggagawa ng PWM (Pulse Width Modulation) drive signals, nagpapahintulot sa inverter na lumikha ng AC na naka-synchronize sa frequency at phase ng grid. Halimbawa, kapag ang DC electricity mula sa PV panels ay pumasok sa grid-connected inverter, ito ay unang dadaan sa pamamagitan ng rectifier (kung ang two-stage structure ay may kasamang function ng rectification), na nagbabago ng anumang umiiral na AC sa DC, at pagkatapos ay sa pamamagitan ng inverter section's electronic components upang ibago ang DC sa AC, na huling ibinibigay sa household o industrial loads o ipinapadala sa grid.
Mga Pangunahing Komponente at Kanilang mga Tungkulin:
Rectifier: Sa ilang struktura, ito ang responsable sa pag-convert ng AC sa DC, siguradong ang input sa susunod na bahagi ng inverter ay DC.
Inverter: Ito ang pangunahing komponente, gamit ang elektronikong elemento (tulad ng power semiconductor devices) upang i-convert ang DC sa AC.
Controller: Nagkokontrol ito ng buong proseso ng konwersyon, kasama ang pag-monitor ng mga input at output na voltages at currents, at pag-aadjust ng mga PWM drive signals batay sa mga parameter na ito upang masiguro na ang output na AC ay sumasalamin sa kinakailangang pamantayan.
Output Terminal: Nagbibigay ito ng nai-convert na AC sa grid o load.
II. Ugnayan ng Grid-Connected Inverter at ang Grid
Pamamahagi ng Kapangyarihan at Interaksiyon:Ang pangunahing tungkulin ng grid-connected inverter ay ang pag-convert ng DC sa AC at koneksyon sa grid, na nagpapahintulot ng pamamahagi ng kapangyarihan. Ito ay maaaring magbigay ng kuryente na ginawa ng PV system sa grid, na sumasaklaw sa pangangailangan ng iba pang mga user. Sa prosesong ito, ang grid ay gumagamit bilang malaking sentro ng imbakan at pamamahagi ng enerhiya, at ang grid-connected inverter ay nagsisilbing tulay na nag-uugnay ng distributed PV power sa sentrong ito. Halimbawa, sa mga proyekto ng distributed PV, maraming pamilya na may PV system ang nagbebenta ng sobrang kuryente sa grid gamit ang grid-connected inverter, na nagpapahintulot ng bidirectional na flow ng kapangyarihan—na tumatanggap at nagbibigay ng kuryente sa grid.
Mula sa perspektibo ng grid, habang mas maraming grid-connected inverters ang inilalapat, naging mas magkakaiba-iba ang mga pinagmulan ng kapangyarihan ng grid. Gayunpaman, ito ay naglalagay rin ng bagong pangangailangan sa estabilidad ng grid at kalidad ng kapangyarihan.
Pamamahala at Pag-aangkop:Sa kasalukuyan, ang mga grid-connected inverters ay pangunahing gumagana sa dalawang pangunahing paraan ng pamamahala: pamamahala ng kuryente at pamamahala ng voltaje. Sa pamamahala ng kuryente, ang layunin ng inverter ay kontrolin ang output na kuryente at kailangang mag-aangkop sa mga pagbabago sa voltaje ng grid at iba pang mga parameter. Halimbawa, sa mahihinang grids (mataas na impeksansya, mahinang framework, mababang resistensya sa surge current), kailangan ng inverter na may malakas na kakayahang mag-aangkop sa high-impedance grids upang maiwasan ang mga resonance phenomena na maaaring humantong sa pag-laki ng mga suliranin. Ang iba't ibang mga tagagawa ng inverter ay gumagamit ng iba't ibang mga algorithm at mekanismo ng pamamahala upang mag-aangkop sa mga pagbabago ng grid, tulad ng intelligent active damping suppression algorithms upang tugunan ang mga isyu sa resonance sa mahihinang grids, at mga estratehiya tulad ng repetitive control, dynamic PI parameters, specific harmonic suppression, at dead-time compensation.
Sa pamamahala ng voltaje, ang inverter ay nagsasama sa pamamahala ng voltaje, ginagawa ang panlabas na katangian ng grid-connected inverter bilang isang controlled voltage source, na may kakayahang magbigay ng suporta para sa voltaje at frequency. Ito ay partikular na angkop para sa mataas na penetration ng renewable energy grid connections, nangangahulugan na ang inverter ay, sa ilang paraan, maaaring regulahin ang voltaje at frequency ng grid upang panatilihin ang matatag na operasyon.
III. Maaari bang Pagsamahin ang Inverter na Grid-Connected Nang Walang Grid?
Sa Normal na Circumstances, Hindi Pinapayagan ang Pag-operate: Ayon sa mga nakaugaliang pamantayan at regulasyon ng kaligtasan, karaniwang mayroong anti-islanding devices ang mga grid-connected inverters. Kapag ang grid voltage ay zero, ititigil ng inverter ang paggana. Ito ay dahil kung patuloy na gumagana ang inverter sa panahon ng brownout, maaaring magdulot ito ng panganib sa kaligtasan para sa mga maintenance personnel. Halimbawa, kung patuloy na nagbibigay ng power ang PV system sa grid sa pamamagitan ng inverter sa panahon ng brownout, madaling makakalabas ito ng electric shock at iba pang insidente ng kaligtasan. Kaya, nakasaad sa mga pambansang pamantayan na dapat mayroong islanding detection at control functions ang mga PV grid-connected inverters, at ito ay dapat itigil ang paggana kapag hindi available ang grid.
Pagsasagawa sa ilalim ng mga espesyal na pagbabago:Sa teorya, nang walang pagbabago sa software o hardware, maaaring gamitin ang off-grid inverter upang "simulahin" ang grid, nagbibigay-daan para sa PV inverter na mag-isip na normal ang grid, at pinapayagan itong magbigay ng kuryente sa "grid" na ito. Gayunpaman, ang pamamaraan na ito ay may mga panganib at hindi sumasaklaw sa normal na mga pangamba at regulasyon. Bukod dito, kung ang grid-connected inverter ay binabago upang payagan ang off-grid operasyon, tulad ng sa ilang hybrid grid-tied at off-grid inverters, maaari itong lumipat sa off-grid mode kapag nawala ang grid. Subalit, hindi ito na ang tungkulin ng isang malinis na grid-connected inverter kundi ang resulta ng espesyal na disenyo at pagbabago.
IV. Mahahalagang Kagawian para sa Operasyon ng Grid-Connected Inverter
Teknikal na Kagawian:
Pagsasama ng Prensiya: Ang prensiya ng grid ay karaniwang 50Hz o 60Hz sa karamihan ng rehiyon. Ang output na AC ng inverter ay dapat maging sama-sama sa ito. Ito ay karaniwang natutugunan sa pamamagitan ng teknolohiyang tulad ng Phase-Locked Loops (PLLs) upang tiyakin na ang prensiya ng AC ng inverter ay magkakatugma sa prensiya ng grid, kung hindi, hindi ito makakapag-operate nang normal.
Pagsasama ng Phase: Bukod sa pagsasama ng prensiya, ang output na AC ng inverter ay dapat rin maging sama-sama sa phase ng voltage ng grid. Ang pagsasama ng phase ay natutugunan sa pamamagitan ng mga teknolohiyang kontrol. Kailangan lamang ang pagsasama ng phase upang mapabilis ang pag-integrate ng output energy ng inverter sa grid nang walang masamang epekto tulad ng pagbabago ng lakas at pagbaba ng kalidad ng lakas.
Pagtugma ng Voltage: Ang output voltage ng inverter ay dapat tumugma sa voltage ng grid sa punto ng koneksyon. Bagaman ang mga inverter ay karaniwang disenyo upang makapag-adapt sa iba't ibang antas ng voltage, kailangan itong siguraduhin ang operasyon sa ligtas na hangganan. Kung ang voltage ay hindi tumutugma, maaari itong hadlangin ang normal na transmisyon ng lakas at kahit na masira ang inverter o equipment ng grid.
Mga Limitasyon sa Harmonics: Sa pag-convert ng DC sa AC, maaaring mag-produce ang inverter ng harmonics na maaaring makaapekto sa grid, tulad ng pagdulot ng distorsyon sa voltaje at pag-aapekto sa normal na operasyon ng ibang kagamitang elektriko. Kaya naman, kailangan ng mga inverter na sumunod sa tiyak na pamantayan ng limitasyon sa harmonics upang matiyak ang kalidad ng enerhiya. Halimbawa, ang output na current ng inverter ay hindi dapat maglaman ng DC component, at ang mataas na order ng harmonics sa output na current ng inverter ay kailangang bawasan upang maiwasan ang polusyon sa grid.
Kontrol sa Reactive Power: Kailangan ng inverter na makontrol ang output ng reactive power upang suportahan ang estabilidad ng voltage ng grid. Sa mga grid na may mataas na proporsyon ng renewable energy, ang kontrol sa reactive power ay partikular na mahalaga. Sa pamamagitan ng pagkontrol ng reactive power, maaaring regulahin ang lebel ng voltage ng grid, na nagpapataas ng estabilidad at kalidad ng enerhiya.
Proteksyon sa Epekto ng Islanding: Kapag ang grid ay nasa down, kailangan ng inverter na mabilis na mag-disconnect sa grid upang maiwasan ang pag-supply ng enerhiya sa disconnected na grid, na nagbibigay proteksyon sa maintenance personnel. Ito ang isa sa mga pangunahing safety functions ng grid-connected inverters.
Mga Kondisyong Pampag-iingat:
Pangangalaga sa Elektrisidad: Ang inverter at ang pag-install nito ay dapat sumunod sa mga pamantayan ng kaligtasan sa elektrisidad, kasama ang insulasyon, pangangalaga sa sobrang load, at pangangalaga sa short circuit. Halimbawa, ang performance ng insulasyon ng inverter ay dapat mabuti upang maiwasan ang pag-leak; kung may sobrang load o short circuit, ang inverter ay dapat mag-activate ng mga mekanismo ng proteksyon upang maiwasan ang pagkasira ng mga equipment at potensyal na sunog.
Rating ng Proteksyon: Ang inverter ay nangangailangan ng isang tiyak na rating ng proteksyon upang makapag-resist sa mga environmental factors tulad ng dust at moisture. Ang mga inverter na para sa labas ng bahay ay karaniwang nangangailangan ng mas mataas na rating ng proteksyon, tulad ng IP65. Ang rating ng proteksyon ay nagbibigay-daan para ang inverter ay maaaring mag-operate nang normal sa iba't ibang kondisyon ng kapaligiran at pahahaba rin ang buhay ng inverter.
Mga Patakaran at Pamantayan:
Pangkalahatang Pambansa at Industriyang Pamantayan: Ang mga grid-connected inverter ay kailangang sumunod sa pambansang at industriyang pamantayan, tulad ng GB/T 37408 - 2019 standard ng Tsina, na naglalayong ipinapasya ang teknikal na pangangailangan para sa PV grid-connected inverters. Ang mga pamantayan na ito ay sumasaklaw sa maraming aspeto, kabilang ang pagganap, kaligtasan, at kalidad ng lakas, na nag-uugnay na ang mga inverter ay sumusunod sa regulasyon kapag nagsasagawa ng operasyon sa grid.
Pahintulot at Pag-apruba: Ang pag-install at pag-operate ng grid-connected inverter ay maaaring magkaroon ng pahintulot at pag-apruba mula sa departamento ng lakas upang masiguro na hindi ito makakapinsala sa grid. Ang departamento ng lakas ay susuriin ang lokasyon ng pag-install, kapasidad, at teknikal na parameter ng inverter, at lang ang pagkatapos ng pag-apruba, maaari itong maconnect sa grid.
Mga Ekonomiko na Pangangailangan:
Balik ng Puhunan (ROI): Ang mga gumagamit o kompanya na nangangalap ng grid-connected inverters ay magtatasa ng ROI, kasama ang mga unang gastos sa pag-invest, mga gastos sa operasyon at pangangalaga, at potensyal na mga subsidiya o kita mula sa pagbebenta ng kuryente. Kung hindi makabuluhan ang ROI, maaari itong makaapekto sa entusiasmo para sa grid-connected inverters. Halimbawa, kung mataas ang unang gastos sa pag-invest at mababa ang presyo ng kuryente na ibinebenta nang walang sapat na polisiya ng subsidiya, maaaring mapagtanto ang mga investor.
Polisiya ng Subsidya: Maaaring may iba't ibang polisiya ng subsidya sa iba't ibang rehiyon, na maaaring makaapekto sa ekonomiko feasibility ng mga proyekto ng grid-connected inverter. Ang ilang rehiyon ay nagbibigay ng mga subsidya upang hikayatin ang pag-unlad ng renewable energy, kasama ang mga subsidya para sa pagbili ng mga inverter at feed-in tariffs, na tumutulong sa pag-improve ng benepisyo ng ekonomiya ng mga proyekto ng grid-connected inverter.
Katugma ng Sistema:
Pangangatwiran ng Grid: Ang inverter ay dapat kompatibleng may umiiral na sistema ng grid, kabilang ang estruktura, saklaw, at mga katangian ng operasyon ng grid. Ang iba't ibang estruktura ng grid (halimbawa, TT, IT, at TN power systems) at saklaw (halimbawa, mababang-voltage at mataas na voltage grids) ay may iba't ibang pangangailangan para sa inverter, at ang inverter ay dapat makapag-adapt sa mga pagkakaiba-iba na ito upang makamit ang matatag na koneksyon sa grid.
Pangangatwiran ng Pagsasanay: Ang inverter ay dapat mapagkakatugma sa konektadong pagsasanay ng paggawa ng lakas (halimbawa, solar panels, wind turbines) upang makamit ang epektibong konwersyon ng lakas. Halimbawa, ang output power at voltage ng solar panels ay dapat tugma sa input requirements ng inverter upang masiguro ang epektividad at performance ng buong sistema ng paggawa ng lakas.
Mga Pangangatwiran ng Kapaligiran:
Pangangalaga sa Kapaligiran: Ang inverter ay kailangang maaaring sumangguni sa kondisyon ng kapaligiran sa lugar ng pag-install, tulad ng temperatura at humidity, upang masiguro ang matagal na panahon ng establisadong operasyon. Halimbawa, sa mataas na temperatura, ang kakayahan ng inverter na magdissipate ng init ay dapat mabuti upang maiwasan ang pinsala dahil sa sobrang init; sa mataas na humidity, ang inverter ay dapat may katangian ng moisture-resistant upang maiwasan ang internal circuit short circuits.
Pagsasama sa Kapaligiran: Ang disenyo at operasyon ng inverter ay kailangang isipin ang epekto nito sa kapaligiran, tulad ng ingay at electromagnetic interference. Dapat gawin ang lahat upang mabawasan ang ingay na ginagawa ng inverter sa oras ng operasyon upang maiwasan ang pollution, at ang electromagnetic interference ay dapat kontrolin upang maiwasan ang interference sa iba pang electronic devices.
Operasyon at Pagsasama:
Interfase ng Gumagamit: Dapat ibigay ng inverter ang isang maunawaan na interfase ng gumagamit para sa pag-monitor ng estado ng sistema at paggawa ng kinakailangang mga setting. Halimbawa, maaaring tingnan ng mga gumagamit ang mga parameter ng operasyon ng inverter (hal. input/output voltage, current, power) at impormasyon tungkol sa fault alarm sa pamamagitan ng interfase, at maaari ring gawin ang mga pangunahing setting (hal. power limits, pagpili ng mode ng operasyon).
Pangangailangan sa Pag-maintain: Ang pag-maintain ng inverter ay dapat isaalang-alang ang kahandaan sa pag-maintain, ang mga gastos sa pag-maintain, at ang mga siklo ng pag-maintain. Ang isang inverter na madali maintindihan at i-maintain ay maaaring bawasan ang mga gastos at hirap sa pag-maintain, habang ang makatwiran na siklo ng pag-maintain ay maaaring tiyakin ang matagal na panahong estableng operasyon. Halimbawa, ang panloob na istraktura ng inverter ay dapat disenyo upang mapadali ang pagsisiyasat ng mga tauhan ng pag-maintain, at ang lifespan at mga gastos sa pagpalit ng mga komponente nito ay dapat makatwiran.
V. Ang Papel ng Grid sa Operasyon ng Grid-Connected Inverter
Pagsasabuhay ng Pagtuturo sa Operasyon:Ang tensyon, frequency, at iba pang mga parameter ng grid ay nagbibigay ng pamantayan para sa operasyon ng mga inverter na konektado sa grid. Ang inverter kailangang i-adjust ang kanyang output batay sa tensyon at frequency ng grid upang mapatugunan ang mga parameter na ito. Halimbawa, ang inverter gumagamit ng teknolohiya tulad ng PLL upang mag-sync ang frequency at phase ng kanyang output na AC sa grid at mapatugunan ang tensyon, na nagse-secure ng malinaw na integrasyon ng power sa grid. Kung hindi nagbibigay ang grid ng mga pamantayan na ito, hindi maaaring ma-accurately adjust ng inverter ang kanyang output, at hindi maaaring maging normal ang koneksyon sa grid.
Pagpapahintulot ng Transmisyong Power at Distribusyon:Nagbibigay ang grid ng platform para sa transmisyong power at distribusyon mula sa mga inverter na konektado sa grid. Pagkatapos mailagay ng inverter ang AC power na gawa ng PV system sa grid, maaaring ilipat ng grid ang power na ito sa kung saan ito kailangan, na nagreresulta sa malawak na distribusyon. Ito ay nagpapahintulot sa PV power na makilahok sa mas malaking sistema ng power, nagbibigay ng kuryente sa mas maraming users. Ang saklaw at istraktura ng grid din ay nakaapekto sa mga paraan ng koneksyon at operational requirements ng inverter. Halimbawa, sa iba't ibang voltage-level grids (e.g., low-voltage at high-voltage grids), kailangang sumunod ang inverter sa nangangailangan na access standards at teknikal na requirements upang matiyak ang ligtas at epektibong transmisyong power.
Pagpapatibay ng Matatag na Pagsasagawa:Sa grid, maraming mga aparato para sa paggawa at paggamit ng kuryente ang konektado, nagbibuo ng isang malaking sistema ng kuryente. Ang sistema na ito ay may tiyak na antas ng estabilidad at inersya, na tumutulong sa pagsasabatas ng matatag na operasyon ng mga inverter na konektado sa grid. Halimbawa, kapag ang output power ng isang PV system ay nagbabago, ang grid ay maaaring balansehin ang mga pagbabago na ito sa pamamagitan ng sarili nitong mekanismo ng regulasyon (hal. pag-aadjust ng output power ng iba pang mga aparato para sa paggawa), na nagbabawas ng epekto sa inverter. Bukod dito, nagbibigay ang grid ng proteksyon laban sa short-circuit at iba pang mga tampok ng kaligtasan. Kung may short-circuit fault sa output ng inverter, ang mga aparato ng proteksyon ng grid ay magiging aktibo upang mapigilan ang paglalaki ng kapinsalaan, na nagpaprotekta sa inverter at iba pang mga aparato.
