Načela in rešitve za zaščito pred povratnim tokom v fotovoltaičnih pretvornikih
Na splošno se električna energija, ki jo proizvede fotovoltaični sistem, uporablja predvsem za napajanje bremena. Ko količina proizvedene električne energije preseže porabo obremenitve, teče električna energija v nasprotni smeri v omrežje, kar je znano kot "obratni tok moči". Omrežje ima stroge predpise glede dovajanja fotovoltaične energije v omrežje in nepooblaščen povratni tok električne energije lahko povzroči kazni. Hkrati je za fotonapetostne projekte, ki ne dovajajo električne energije v omrežje, zaščita pred-povratnim tokom ključna za doseganje samo{4}}zadostnosti zelene energije.
Kaj je torej preprečevanje povratnega toka? Kako deluje in kakšne so rešitve?
01. Kaj je preprečevanje povratnega toka?
V fotovoltaičnem (PV) sistemu se enosmerni tok (DC) iz fotonapetostnih modulov pretvori v izmenični tok (AC) s pomočjo pretvornika za uporabo v obremenitvi. Ko moč, ki jo ustvari fotonapetostni sistem, preseže moč obremenitve, obremenitev ne more porabiti vse električne energije, ki jo ustvari fotonapetostni sistem, presežna moč pa teče nazaj v omrežje, kar ustvarja "povratni tok". PV sistem, opremljen s funkcijo proti-povratnega napajanja, lahko takoj zmanjša izhodno moč pretvornika, ko proizvodna zmogljivost preseže zmogljivost obremenitve. S tem se zmanjša skupna izhodna moč sistema, s čimer se zagotovi, da se električna energija, ki jo proizvede fotonapetostni sistem, porabi izključno za obremenitev in prepreči, da bi odvečna moč stekla v omrežje.
02. Zakaj je potrebna naprava za preprečevanje povratnega toka?
Na splošno obstaja več razlogov za namestitev naprave za preprečevanje povratnega toka:
Omejitve politike omrežja.V nekaterih regijah povezava z omrežjem ni dovoljena zaradi politik ali omejitev zmogljivosti omrežja; dovajanje električne energije nazaj v omrežje brez dovoljenja lahko povzroči kazni;
Omejitve moči priključka na omrežje.Omrežje nalaga stroge omejitve za-priključeno moč; če se odvečna moč dovaja neposredno v omrežje brez nadzora, lahko povzroči prenapetost;
Načelo samo{0}}proizvodnje za lastno-porabo, pri čemer se presežna energija ne dovaja v omrežje.Fotovoltaični sistemi morajo zagotoviti, da je proizvedena električna energija prednostno namenjena lokalni porabi. Če lokalne obremenitve ne morejo absorbirati presežka, je potrebna naprava za preprečevanje povratnega toka, da se presežna moč ne vrne nazaj v omrežje.
03. Kako deluje preprečevanje povratnega toka
V praktičnih aplikacijah se merilnik za preprečevanje povratnega toka in CT (tokovni transformator), nameščen na zbiralki pri servisnem vhodu, uporabljata za merjenje-moči v realnem času, velikosti toka in smeri voda. Ko je zaznan tok, ki teče proti omrežju (povratni tok), merilnik za preprečevanje povratnega toka posreduje podatke o povratni moči pretvorniku prek komunikacije RS485. Po prejemu ukaza se pretvornik v nekaj sekundah odzove tako, da zmanjša svojo izhodno moč in zagotovi, da tok, ki teče iz PV sistema v omrežje, ostane blizu ničle. S tem dosežemo preprečevanje povratnega toka, s čimer preprečimo, da bi se odvečna elektrika dovajala v omrežje.
04. Rešitve proti-povratnemu toku
(1) Eno-enota, eno-fazna sistemska rešitev proti-povratnemu toku
Zahtevana oprema: fotonapetostni-razsmernik, povezan z omrežjem, merilnik-povratnega pretoka in komunikacijski kabel med merilnikom in razsmernikom. Ta rešitev je primerna samo za uporabo v stanovanjskih PV aplikacijah.
(2) Rešitev samostojnega tri{1}}faznega proti-povratnega toka
Za razsmernike z majhno-zmogljivostjo,-ki so priključeni na stanovanjsko omrežje, je mogoče neposredno uporabiti merilnik proti-povratnemu pretoku DC. Izhodne sponke AC pretvornika so priključene neposredno na števec, izhod števca pa je nato priključen na priključno točko omrežja, da se prepreči povratni tok; Pri visoko{4}}omrežno-pretvornikih je treba tok na omrežno-zbiralki zaznati prek tokovnih transformatorjev (CT). Ko transformatorji sorazmerno zmanjšajo tok, se napaja v merilnik proti-povratne napetosti, da se omogoči merjenje toka in moči na priključni točki omrežja.
(3) Več-inverterska rešitev proti-povratnemu toku
Več pretvornikov je zaporedno povezanih prek komunikacijskih vmesnikov in povezanih z zapisovalnikom podatkov, zaradi česar je ta rešitev idealna za konfiguracije z več-pretvorniki. Ponuja izboljšano funkcionalnost in večjo zmogljivost.
Rešitve proti -povratnemu toku učinkovito izpolnjujejo zahteve pravilnika o »omrežni povezavi brez izvoza električne energije« v določenih regijah. Poleg tega tehnologija proti -obratnemu toku ne zagotavlja samo stabilnega delovanja električnega omrežja in povečuje varnost sistema, temveč tudi optimizira ekonomsko učinkovitost, izboljša energetsko učinkovitost in se prilagaja tehnološkemu napredku in spremembam politike.
