Curs Fotovoltaic Modul 2 SF_CR

8/20/2019 Curs Fotovoltaic Modul 2 SF_CR

1/18

SISTEME FOTOVOLTAICE CONECTATE LA RETEA

Utilizarea de sisteme fotovoltaice pentru producerea de energie se r€sp•nde‚te ƒn ƒntreagalume. Sisteme solare sunt u‚or de instalat, nu au nevoie de o intretinere complicata ‚i sunt u‚or

de utilizat aproape oriunde, unde lumina soarelui este rentabil de a fi utilizat. Aplicatiile variaz€foarte mult: de la sisteme autonome la cele conectate la retea , si de la instalatii de micidimensiuni pentru uz casnic,la instalatii de capacitate medie,pana la parcuri solare fixe sauutilizand sistemele de urmarire a traseului soarelui pe bolta. Progresele tehnologice au „inut

pasul cu cererea ƒn cre‚tere pentru sisteme fotovoltaice,astfel ca sistemele au devenit tot maicomplexe,mai sigure in exploatare,adaptate la diversele conditii de utilizare.Pretul a reusit saurmeze o curba puternic descrescatoare , sistemele fotovoltaice devenind din ce in ce mairentabile in realizarea de investitii,iar pretul pe MWh de energie electrica obtinut din energiasolara devenind chiar o afacere prin intermediul celor 6 certificate verzi,acordate de statulroman,pentru fiecare MWh de energie electrica obtinut.

Produc„ia anual€ de energie electric€ a unei centrale fotovoltaice depinde de diferi„i factori.Printre acestia:

- Radia„iei solare incidente pe site-ul solar- …nclinarea ‚i orientare a panourilor - Prezen„a sau nu a fenomenului de umbrire- Performan„elor tehnice ale componentelor (ƒn principal, module ‚i invertoare)

Cu iradierea solara ne referim la intensitatea radiatiei electromagnetice solare incidente pe osuprafa„€ de 1 metru p€trat [kW/m2]. O asemenea intensitate este egal€ cu integrala puteriiasociate la fiecare valoare a frecven„ei spectrului radia„iei solare.

La trecerea prin atmosfera, radia„iei solare scade ƒn intensitate, pentru c€ este par„ialreflectat€ ‚i absorbit€ (mai presus de toate de vapori de ap€ ‚i de alte gaze atmosferice).Radia„iicare trece printr-este par„ial difuzat€ de aer ‚i de particulele solide ƒn suspensie ƒn aer.Ca si modde raportare ne referim la iradierea solar€ pe o perioad€ de timp specificat€ [kWh/m2]. Prinurmare, radia„ia care intr€ pe o suprafa„€ orizontal€ este constituita de o radia„ie direct€, asociatairadierii directe pe suprafata, printr-o radia„ie difuz€ care love‚te suprafa„a de tot cerul, ‚i nudintr-o parte specific€ a acesteia ‚i de c€tre un radia„ii reflectat pe o suprafa„€ dat€ de p€m•nt ‚i

de mediul ƒnconjur€tor . …n timpul iernii, cerul este acoperit de nori ‚i componenta difuz€ estemai mare dec•t cea direct€.


2/18

Radia„ia reflectata depinde de capacitatea unei suprafete de a reflecta radia„ia solar€ ‚i estem€surat€ prin coeficientul de albedo calculate pentru fiecare material inparte

O instala„ie FV este, ƒn esen„€ constituita dintr-un generator (panouri fotovoltaice), de unsistem de cadre de sprijin pentru montarea panourilor pe teren, pe o cl€dire sau pe orice structuraa acesteia, un sistem de control al puterii si de transformare a acesteia din curent continuu incurent alternativ, prin tablourilor electrice , aparatajul echipamente de comuta„ie ‚i de protec„ie,cablurile de conectare,sistemele de masura,iar in cazul sistemelor autonome si de sisteme de

stocare a energiei (sistemele de stocare sunt prezente si in cazul sistemelor conectate la reteacare au sisteme de back-up).


3/18

In cele ce urmeaza vor trata problematica sistemelor fotovoltaice conectate la retea.In principal intalnim trei tipuri de astfel de instalatii,luate in considerare in functie de puterea

pe care acestea pot sa o livreze in retea .- sisteme fotovoltaice rezidentiale cu puterea instalata < 50 KWp,care se conecteaza de

obicei la reteua monofazata de JT (putere pana la 10KW) sau la reteaua trifazata de JT- sisteme fotovoltaice industrilale cu puterea instalata intre 50 si 200KWp,care se

conecteaza in mod uzal la reteaua trifazata de JT.- parcuri fotovoltaice mici si medii,puteri de pana la 10 MWp,cu injectia de putere inreteaua trifazata de MT si cu puteri peste 10 MWp,cu injectia de putere in reteaua trifazatade inalta tensiune.

Sisteme conectate permanent la retea utilizeaza energie din re„ea ƒn timpul orelor ƒn care nuavem soare,energie necesara pentru a satisface nevoile consumatorului. Dimpotriv€, ƒn cazul ƒncare sistemul FV produce energie electrica in exces, surplusul este injectat ƒn re„ea, care, prinurmare, poate func„iona ca un mare acumulator : ca o consecin„€, sistemele conectate la retea nuau nevoie de b€ncile acumulator.

Sistemele FV este recomandat sa fie amplasate ƒn apropierea zonei de consum ,fiind deimportanta mai mare dec•t cea produs€ ƒn centralele tradi„ionale de putere mare, deoarece

pierderile de transport sunt limitate, precum ‚i cheltuielile de transport ‚idistributie,caracteristice marilor centrale electrice, fiind mult reduse in acest caz. …n plus,

produc„ia de energie la orele de maxim soalar permit limitarea suprasolicitarii re„elelor, careurmeaz€ s€ fie reduse pe parcursul zilei, chiar atunci c•nd cererea este mai mare.

Asa cum s-a prezentat si la sistemele fotovoltaice autonome evaluarea locatiei estedeosebit de importanta,de cele mai multe ori chiar determinanta,putandu-se ajunge lamodificarea structurii sistemului sau chiar la renuntarea la proiect.Toate premisele

pozitive,respectiv negative au fost prezentate anterior si nu vor mai fi reluate.

Dimensionarea sistemelor FV conectate la retea

1. Puterea maxima ce poate fi injectata

Pentru a nu avea probleme de nici o natura cu distribuitorul de energie,este bine cadimensionarea sa inceapa de la valoarea bransamentul electric al locatiei,acolo unde urmeaza afi realizata investitia. Ideea de baza este ca pe acelasi bransament valoarea puterii maxime estedependenta de acesta,dar trebuie precizat ca sensul de curgere a curentului poate sa fie

bidirectional,insa valoarea este aceiasi.Putem primii energie electrica cu o valoare limitata de

maximum bransamentului ,dar si putem injecta energie electrica cu valoarea maxima egala cumarimea bransamentului electric.In concluzie orice eventuala opozitie din partea operatorului dedistributie este nefondata.


4/18

2. Invertorul

Daca in cazul sistemelor autonome controlerul era punctul central al sistemului,in cazulsistemelor conectate la retea,punctul central devine invertorul. Invertoarele dedicate sistemelorfotovoltaice conectate la retea sunt invertoare de tip interactiv,care analizeaza reteaua la careurmeaza a se conecta,realizeaza sincronizarea sistemului FV cu parametrii retelei si apoi

comanda realizarea conectarii.In cazul in care tensiunea dispare din retea , sistemele de protectiedin interiorul invertorului comanda necuplarea acestuia de la sistem,pentru a se evitafunctionarea sistemului FV in mod insularizat.Un caz deosebir sunt sistemele FV prevazute cuun numar redus de baterii care asigura functionarea sistemelor de siguranta din instalatiaFV,precum si sistemele de back-up.Vom trece in revista principalele tipuri de invertoare

Invertorul in punte H este un circuit foarte similar cu un circuit redresor dar cele dou€circuite ƒndeplinesc func„ii opuse. Invertorul ƒn punte H este un circuit care transformacomponenta de intrare continua ƒn component€ de ie‚ire alternativ€ utiliz•nd dou€ perechi dedispozitive de comuta„ie. O pereche este deschis€ ƒn timp ce cealalt€ pereche este ƒnchis€.Celedou€ dispozitive schimba alternativ direc„ia fluxului de C.C. spre ie‚irea circuitului

Invertoare de tip punte

Invertoarele Push-pull utilizeaz€ o pereche de dispozitive de comuta†ie ‡i untransformator prin intermediul careia se realizeaz€ schimbarea direc†ie curentului. …n primulr•nd, comutatorul de sus se ƒnchide, permi„•nd trecerea curentului de la sursa de C.C.printransformator ‚i ƒnapoi ƒntr-o bucl€ in sensul acelor de ceasornic. Apoi, comutatorul de sus estedeschis ‚i cel de jos ƒnchis,curentul vine din nou de la sursa de C.C., ƒntr-o bucl€ contra-sensulacelor de ceasornic.C.A. ƒn ƒnf€‚urarea primar€ a transformatorului este ƒn form€dreptunghiular€, care induce ƒn ƒnf€‚urarea secundar€ un C.A.de aceia‡i form€ .


5/18

Invertor de tip Push PullInvertorul Pulse-Width Modulation (PWM) este folosit pentru a crea o und€ sinusoidal€

la ie‚ire. (PWM) - metod€ de simulare a formei de und€ prin intermediul unui dispozitiv decomutare serie ON ‚i OFF la ƒnalt€ frecven„€ ‚i pentru lungimi variabile de timp. impulsurileƒnguste, curentul este oprit cea mai mare perioad€ ,simul•nd o tensiune mic€. impulsurile largi,curentul este ON cea mai mare perioad€ simuleaz€ o tensiune mare

Forma de unda realizata cu Invertorul PW

Cele mai performante invertoare sunt cele care urmaresc punctul de putere maxima(MPPT) al sistemului.Aceste invertoare sunt practic sisteme de alimentare condi€ionat•intrucat efectueaz€ ƒn acela‡i timp func†ie de control al puterii precum ‚i alte func„ii deconversie. Unit€„ile de alimentare condi†ionat€ efectueaz€ func†ii de procesare a puterii ‚ifunc„ii de control cum ar fi rectificarea si transformarea, de asemenea conversia CC-CC precum‚i urm€rirea punctului de putere maxim€


6/18

Sistem de alimentare conditionata

Selec„ia a invertorului ‚i a dimensiunii sale se realizeaz€ ƒn conformitate cu putereanominal€ a sistemului FV ce urmeaza sa-l realizam.Dimensiunea a invertorului poate fideterminat€ pornind de la o valoare de 0.8 - 0.9 pentru raportul dintre puterea activ€ injectata ƒnre„ea ‚i puterea nominal€ a generatorului PV. Acest raport „ine seama de pierderea de putere amodulelor fotovoltaice ƒn condi„iile de func„ionare reale (temperatura de lucru, c€derilor detensiune pe conexiunile electrice ....), precum ‚i a eficien„ei invertorului. Acest raport depinde,de asemenea, pe medul de instalare a modulelor (latitudine, inclinatie, temperatura mediuluiambiant ...) care poate determina o varia„ie a puterii generate. Din acest motiv, invertorul este

prev€zut cu o limitare automata a puterii furnizate pentru a nu ajunge la situa„ii ƒn care putereagenerat€ este mai mare dec•t cea estimata.Printre caracteristicile pentru dimensionarea corect€ a invertorului, urm€toarele ar trebui s€

fie luate ƒn considerareIn partea de CC - Puterea nominal€ ‚i puterea maxim€;

-Tensiunea nominal€ ‚i tensiunea maxima admisa;

- Variatia domeniul tensiunii MPPT sub cond. standard de func„ionare;

Pe partea de CA - Puterea nominal€ ‚i puterea maxim€ care poate fi emisa continuu degrupul de conversie, precum ‚i domeniul de temperatura ambiant€ la care o astfel de putere

poate fi furnizat- Curentul nominal furnizat;- Curent maxim livrat rezultat din calculul puetrii sistemului FV calculat la curentul de

scurt-circuit;- Tensiune maxim€ ‚i puterea factorului de distorsiune;- Eficienta maxima de conversie;- Eficien„€ la sarcin€ par„ial€ ‚i la 100% din puterea nominal€

Mai mult, este necesar s€ se evalueze valorile nominale ale tensiunii ‚i frecven„ei la ie‚ire‚i a tensiunii la intrare a invertorului.Tensiunea ‚i valorile de frecven„€ la ie‚ire, pentruinstala„iile conectate la re„eaua de distribu„ie publice sunt impuse de codurile de re„ea.…n ceea ce

prive‚te tensiunea la intrare, condi„iile extreme de func„ionare a generatorului FV vor fi evaluate

ƒn scopul de a asigura o func„ionare sigur€ ‚i productiva aa invertorului.


7/18

Mai ƒnt•i de toate, este necesar s€ se verifice c€ UOC f€r€ sarcin€ de tensiune la ie‚irea dinsiruri de module, la temperatura minim€ de poten„ial (-10 ˆ C), este mai mic€ dec•t temperaturamaxim€ pe care invertorul poate rezista, c€ este:

Uoc max € UMAX

Fiecare invertor este caracterizat de o serie de tensiuni de func„ionare normal€ la intrare.Deoarece tensiunea de la ie‚ire a panourilor fotovoltaice este o func„ie a temperaturii, estenecesar s€ se verifice dac€, ƒn condi„iile previzibile de serviciu (de la -10 ˆ C la +70 ˆ C ˆ),invertorul func„ioneaz€ ƒn intervalul de tensiune declarate de c€tre produc€tor. …n consecin„€,trebuie s€ fie verificat€ simultan:

Umin € UMPPT min

Umax € UMPPT max

…n plus fa„€ de respectarea celor trei conditii de mai sus cu privire la condi„iile men„ionatede tensiune, este necesar s€ se verifice faptul c€ actuala maxim€ a generatorului FV atunci c•ndfunc„ioneaz€ la punctul de putere maxim€ (PPM) este mai mic€ dec•t curentul maxim admis dec€tre invertorul la intrar in retea

.

Sisteme cu un singur invertorAcest aspect este utilizat€ ƒn instala„ii mici ‚i cu module de acela‚i tip av•nd ƒn aceea‚i

expunere.Exist€ avantaje economice care decurg din prezen„a unuia singur invertor, ƒn termenide reducere a investi„iei ini„iale ‚i a costurilor de ƒntre„inere. Cu toate acestea,defectareainvertorului unic cauzeaza oprirea produc„iei intregului sistem. Aceast€ solu„ie poate cre‚te

problemele legate de protec„ia ƒmpotriva supracuren„i ‚i problemele care decurg dintr-o umbrirediferita, cum este ƒn cazul ƒn care expunerea panourile nu este aceea‚i ƒn ƒntreaga instalatie.

Invertor reglementeaz€ func„ionarea acestuia prin intermediul MPPT1, lu•nd ƒn considerare parametrii de mediu din siruri de module conectate la invertor; prin urmare, dac€ toate siruri desunt conectate la un singur invertor, umbrirea sau defectarea unui modul sau a unor parti din eleimplic€ o mai mare reducere a performan„elor electrice.

Sisteme cu un invertor pentru fiecare sir de module…ntr-o instala„ie de marime medie, fiecare sir poate fi conectat direct la invertorul propriu

‚i, prin urmare func„ioneaz€ ƒn conformitate cu propriile sale puncte de putere maxim€ .La

aceste aspect, diodele de blocare, care previn curentii inversi, este de obicei inclusa ƒn invertor.Controlul sirului este efectuat€ direct de c€tre invertor care ƒn plus pot oferi pentru protec„iaƒmpotriva supracuren„i ‚i supratensiuni de origine atmosferic€ pe partea de CC.…n plus, av•nd uninvertor pe fiecare sir se limiteaza problemele de cuplare ƒntre module ‚i invertoare precum ‚i


8/18

reducerea performan„elor cauzate de umbrire sau de expunere diferite. Mai mult dec•t at•t, ƒnsiruri de module diferite, cu caracteristici diferite module pot fi utilizate, cresc•nd astfeleficien„a ‚i fiabilitatea a ƒntregului sistem.

Invertor pentru tensiune joasaIn gama de joas€ tensiune (UDC< 120V),doar cateva module( trei pana la cinci module

standard) sunt conectate la un sir .Un avantaj al acestor siruri scurte,in comparatie cu sirurile

lungi de module,este faptul ca fenomenul de umbrire are un efect limitat.…n plus, cu o tensiune mai mic€ de 120V, este posibil s€ execute dimensionarea pentru protec„ie de clasa III. Dezavantajul acestui concept este aparitia de curenti cu valori ridicate .Sectiunii relativ mari de cablu trebuie s€ fie utilizate pentru a reduce pierderile ohmice. Dinacest motiv, conceptul este rareori pus€ ƒn aplicare. Aplica„iile tipice sunt de cl€diri integrate cusisteme de module personalizate. Compania olandez€ oke-Service a dezvoltat un concept ƒn caremodulele fara rama cristalina sunt cu fir, ƒn paralel, f€r€ diode bypass.Elementul cheie ƒn acestconcept este faptul c€ modulul de scheletul metalic de montaj este utilizat pentru a obtineenergie electric€ ‚i pentru conectarea directa ƒn paralel a modulelor. Botezat ‰PV-Wire-freeŠ,acest concept care renun„€ la cabluri de CC ‚i alte componente CC (cum ar fi sigurante / Cutiede jonctiune PV). Alte avantaje sunt reducerea la minimum a pierderilor de umbrire ‚i c€ este

posibil s€ se renun„e la clasa de protectie II. Acest lucru face ca conceptul sa fie adoptat pentruintegrarea ƒn cl€diri ‚i loca„ii cu umbrire directe.Din pacate se gaseste doar la stadiu deexperiment

Invertoare cu tensiune mareAvantajul acestui concept este faptul c€ sec„iunile transversale de cablu sunt mai mici,care

pot fi folosite ca un rezultat al curen„ilor cu valori relativ mici. Un dezavantaj este pierderi maimari datorate umbrire din cauza ‚irurilor lungi.

Invertoare master-slaveSisteme mai mari FV folosesc adesea un concept invertor centrale bazate pe principiul

master-slave. Acest concept foloseste invertoare cu mai multe centrale (mai ales dou€ - trei).Pentru dimensionare, puterea total€ este ƒmp€r„it€ la num€rul de invertoare. Un invertor estedispozitivul principal ‚i opereaz€ ƒn zone cu iradiere mai mica. Cu cresterea iradieri, limita de

putere a aparatului de master este atins ‚i invertor urm€toare (sclav) este conectat. …n scopul de aincarca in mod egal invertoarele, master-ul ‚i slave-ul isi schimba rolurile,prin asa numita rotatiede master, ƒntr-un ciclu specific.

Avantajul acestui concept este faptul c€ cu iluminare mai mici, de un singur inver-tor nuopereaz€ (master), astfel, eficien„a - ƒn special ƒn zone mai mici for„€ - este mai mare dec•t ƒncazul ƒn care se utilizeaza un singur invertor central.. Cu toate acestea, costurile de investi„iecresc ƒn compara„ie cu invertoare centrale.

Sistem FV cu invertoare master ‹ slave


9/18

Sisteme cu iesiri de pana la 3kW sunt, ƒn general, construite cu invertoare ‚ir. …n cele maimulte cazuri, ƒntreaga retea FV face doar un ‚ir. Sistemele mijlocii au de cele mai multe ori dou€sau trei ‚iruri conectat la invertor, rezult•nd ƒntr-un concept de sub-retea. Cu un sistem diferitorientat pe sub-retele permite o mai bun€ adaptarea a ‚irului de module raportat la iluminare. Uninvertor este folosit pe fiecare sub-retea sau pe pe fiecare ‚ir. Trebuie sa avem grij€ ca sa avemmodule identic orientare, avand acelasi unghi de orientare si probabilitate de umbrire sa fie

conectate ƒmpreun€ ƒn acelasi ‚ir. Cu siruri de module care sunt prea lungi, umbrirea poate provoca pierderi mai mari de putere de laun anumit modulul determinind curent ƒntregul ‚ir.Utilizarea invertoarelor pe fiecare ‚ir faciliteaz€ instalarea mai u‚oar€ ‚i poate reduce

considerabil costurile de instalare.Invertoarele sunt de multe ori montate ƒn imediata vecin€tate amodulelor FV .

Invertoare ModulO condi„ie prealabil€ pentru eficien„a sistemului de mare este c€ invertoarele sunt optim

adaptate la modulele fotovoltaice. Ar fi cea mai avantajoas€ ƒn cazul ƒn care fiecare modul esteoperat in permanenta la punctul de putere maxim€.Potrivirea PPM este de mai mare succes dac€modulele fotovoltaice ‚i invertoare sunt concepute ca o unitate. Aceste unit€„i sunt, deasemenea, modul invertor numite module AC. Unele aparate sunt atat de mici incat acestea pot

fi stocate ƒn cutiile de jonc„iune ale modulului.

Invertoare Modul

Un alt avantaj este usurinta cu care sistemele fotovoltaice pot fi extinse. Alte concepte nu pot fi pur ‚i simplu at•t de extinse. Invertoare Modulul permite sistemele fotovoltaice pentru a fiextins, dorit, chiar ‚i cu doar un modul de invertor.

Este de multe ori a afirmat c€ dezavantajul de invertoare modul este mai mic€ eficien„€.Exist€, de fapt, nu o astfel de diferen„€ mare de invertoare centrale. …n plus, eficien„a mai mic€este compensat€ de randament mai mare care rezult€ din potrivirea permanenta a modululuirespecti la PPM. Invertoare Modulul sunt ƒn prezent, ƒnc€ relativ scump. La montarea modulelorAC, ar trebui s€ se asigure c€ invertoare defecte pot fi ƒnlocuite cu u‚urin„€. La fel de importantca acest concept este de monitorizare invertoarele individuale prin ƒnregistrarea datelor relevantede func„ionare, defecte ‚i semnale de avarie, ‚i stocarea datelor. Produc€torii ofer€ sisteme care

pot fi monitorizate cu un PC, software-ul afi‚eaz€ datele ƒnregistrate.Conceptul invertor Modulul este avantajoas€ pentru sistemele de fatada integrata, ƒn special dac€exist€ o umbrire considerabil€ ,par„ial€ a fatadei prin ƒmprejurimi, sau proiec„ii ‚i ni‚e ƒn fa„ad€.


10/18

Alegerea numarului si puterii invertorului

Ca un ghid, un raport ƒntre putere modulelor FV ‚i putere invertor de 1:1 este folosit pentru dimensionarea. Deoarece invertoare sunt disponibile la niveluri de putere specifice, precum ‚i num€rul de module ‚i, astfel, puterea retelei solare este determinata de suprafata utila,Experien„a arat€ c€, ƒn unele cazuri, valori foarte mari sunt precizate, astfel ƒnc•t dispozitivele

lucreaza de multe ori ƒn intervalul de suprasarcin€. Consecin„ele sunt evitate pierderile deenergie ca urmare a limitarii puterii de control ‚i de ƒmb€tr•nirea prematur€ a dispozitivelor. Ometod€ mai sigur€ este de a calcula puterea de curent continuu prin intermediul eficien„eiinvertorului de la puterea nominala de curent alternativ. Produc€torul trebuie s€ comunice

puterea nominala a invertorului ƒn declara„ia de conformitate.Puterea nominal€ de curentalternativ este puterea pe care invertorul poate alimenta continuu ƒn re„ea, f€r€ intrerupere la otemperatur€ ambiant€ de 25 ˆ C (Œ 2 ˆ C). …n medie, putere CC este ƒn jurul valorii de 5 la sut€mai mare dec•t a invertorului de putere nominala de curent alternativ.Intervalul de putere pentrudimensionare:

Raportul de evaluare a retele de FV (Wp) pentru invertorul de putere nominala de curentalternativ este cunoscut sub numele de dimensionarea invertorului factorul c INV:

Factorul de dimensionare descrie nivelul de utilizare a invertorului. Un exemplu tipic defactor de dimensionare este 1 ƒntr-un interval de:

Tensiunea invertorului .Numar de module pe sirM€rimea tensiunii convertizorului este suma tensiunilor din modulele din seria conectate

ƒntr-un ‚ir. Deoarece tensiunea modulului ‚i tensiunea de alimentare a ƒntregii retele FV depindede temperatura, cazuri extreme de operare pe timp de iarn€ ‚i de var€ sunt utilizate atunci c•nddimensionare.

…n scopul de a permite invertoarelor care urmeaz€ s€ fie alese potrivirea cu reteaua solara,este important s€ se ia in considerare temperatura modulele ‰‚i parametrii de iluminare .Tensiunea retele FV este puternic dependent€ de temperatur€.Intervalul de func„ionare ainvertorului trebuie s€ se potriveasc€ cu curba IV din reteaua FV . Gama MPP a invertorului artrebui includerea puncte MPP a curbei retelei IV la diferite temperaturi. …n plus, tensiunea deoprire a invertorului trebuie luata in considerare.

Prima limit€ este definit€ de temperatura de iarn€ de -10 ˆ C . La temperaturi sc€zute,cre‚te modulul de tensiune. Cea mai mare tensiune care pot ap€rea ƒntr-o stare de func„ionareeste tensiunea de circuit deschis, la temperaturi sc€zute. …n cazul ƒn care invertorul este oprit

ƒntr-o zi de iarn€ ƒnsorit€ (de exemplu, din cauza insuficien„ei tensiunii de re„ea), acest lucru poate duce la tensiunea de circuit deschis fiind prea mare atunci c•nd este pornit din nou.Aceast€ tensiune trebuie s€ fie mai mic€ dec•t tensiunea maxim€ de intrare CC la invertor; ƒncaz contrar, invertorul ar putea fi deteriorat. Astfel, num€rul maxim de module conectate ƒn serie


11/18

este derivat din coeficientul de tensiune maxim€ de intrare a invertorului ‚i tensiunea de circuitdeschis a modulului la -10 ˆ C:

Nmax = Vmax(INV)/ Voc(module-10ˆ C)

Daca tensiune cu circuit deschis la -10 ˆ C nu este ƒntotdeauna specificat€ pe foile produc€torilor se vor utiliza informa„iile furnizate adesea cu privire la modificarea tensiunii AV

ca un procentaj sau ƒn mV pe ˆ C. Schimbarea de tensiune este prefixat cu un semn negativ.Acest lucru permite tensiune circuit deschis la -10 ˆ C, care urmeaz€ s€ fie calculat€ de latensiunea de circuit deschis, ƒn condi„ii STC l / OC (STC), dup€ cum urmeaz€.Cu AV ƒn procent per ˆ C:

VOC(module -10ˆ C) = ( 1-35ˆ C x AV/100) x VOC(STC)

Cu AV in mV per ˆ C

Voc(module-10ˆ C) = Voc(STC) -35ˆ C x AV

Aici ar trebui s€ se asigure c€ AV are un simbol negativ.Acest lucru arat€ c€ tensiunea decircuit deschis de un modul mono-cristalin sau policristaline la -10 ˆ C cre‚te cu aproximativ 14la sut€ ƒn compara„ie cu condi„iile STC:

…n timpul verii, module pe un acoperi‚ de c€ldur€ se poate cu u‚urin„€ p•n€ la ƒn jurulvalorii de 70 ˆ C . Aceast€ temperatur€ este ƒn general utilizat ca baz€ pentru determinareanum€rului minim de module ƒntr-un ‚ir. Cu iradian„a complet ƒn timpul verii, un sistemfotovoltaic are o tensiune mai mic€ dec•t ƒn condi„ii de STC (tensiunea nominal€ pe foaie demodul de date), ca urmare a temperaturilor ridicate. …n cazul ƒn care tensiunea de func„ionare asistemului scade sub tensiune MPP minima al invertorului, acest lucru nu ar mai alimenta

puterea maxim€ posibil€ ‚i, ƒn cel mai r€u caz, ar putea trece chiar la oprirea invertorului. Dinacest motiv, sistemul ar trebui s€ fie dimensionate astfel ƒnc•t num€rul minim de module

conectate ƒn serie ƒntr-un ‚ir este derivat din raportul dintre tensiunea de intrare minim€ ainvertorului la PPM ‚i tensiunea de alimentare a modulului de la PPM, la 70 ˆ C. Urm€toareaformul€ asigur€ valoarea limit€ inferioar€ pentru determinarea num€rului de module ƒntr-o serie:

Nmin = VMPP(INVmin)/VMPP(module la 70ˆ C

Numarul de siruri

La completarea dimensionarii, ar trebui s€ se asigure c€ curentul maxim al retelei FV nutrebuie s€ dep€‚easc€ curentul maxim de intrare invertor Num€rul maxim de ‚iruri este la fel demare ca coeficientul de intrare DC maxim€ permis€ actual€ a invertorului ‚i ‚irul maxim de

curent:M sir = Imax/INV / In sir

Dimensionarea cablurilorCabluri utilizate ƒntr-o instala„ie FV trebuie s€ fie capabile s€ reziste, pentru ƒntregul ciclu

de via„€ sistemului (20 la 25 de ani), in conditii severe de mediu ƒn termeni de temperaturiridicate, precipita„ii atmosferice ‚i radia„ii ultraviolete. Mai ƒnt•i de toate, cablurile trebuie s€aib€ o tensiune nominal€ adecvat€ a instala„iei..

Conductoare pe partea de CC a instala„iei trebuie s€ aib€ izolare dubl€ sau ƒnt€rit€ (clasaII), astfel ƒnc•t s€ se reduc€ la minimum riscul de defecte de punere la p€m•nt ‚i de scurt-circuite (IEC 60364 - 712).

Cablurile de conectare module sunt fixate in partea din spate a modulelor locuri undetemperatura poate ajunge la 70 ˆ la 80 ˆ C. …n consecin„€, aceste cabluri trebuie s€ poat€ s€reziste la temperaturi ridicate ‚i la raze ultraviolete, atunci c•nd este instalat la vedere. Prinurmare, cabluri special, sunt utilizate, ƒn general, single-core cabluri cu manta de cauciuc ‚i de


12/18

izolare, tensiune nominal€ 0.6/1kV,cu o temperatura maxim€ de func„ionare de minim de 90 ˆ C‚i cu o rezistenta la razele UV.

Curentul pe sir trebuie sa fieIsir = 1,25Isc

Curentul pe cele M siruri esteIM = M x 1,25x Isc

Capacitatea de ƒnc€rcare a cablurilor este de obicei declarat€ de c€tre produc€torii la 30 ˆ Cƒn aer liber. Pentru a lua ƒn considerare, de asemenea, metodele de instalare ‚i condi„iile detemperatur€, curentul Io capacitatea se reduce cu un factor de corec„ie (atunci c•nd nu estedeclarat€ de c€tre pro-duc€tor): egal cu:K1 = 0.58 . 0.9 = 0.52 cable solareK2 = 0.58 . 0.91 = 0.53 pentru cable non-solare.

Factorul de corec„ie 0.58 ia ƒn considerare instalarea pe partea din spate a panourilor ƒncazul ƒn care temperatura ambiant€ atinge 70 ˆ C10, factorul de 0.9 la instalarea cablurilor solareƒn conduct€ sau sistemul de trunking, ƒn timp ce factorul de 0.91 ia ƒn considerare instalarea denon-solare cablurile ƒn canal expuse la soare.

…n instala„iile PV c€derea de tensiune acceptat este de 1 p•n€ la 2% (ƒn loc de obi‚nuitul

4%), astfel ƒnc•t pierderea de energie produs€ cauzat de efectul Joule asupra cablului estelimitata c•t mai mult posibil.

Pe partea de CC c€derea de tensiune ƒn cabluri este pur rezistiv€ ‚i ƒn procente corespundecu pierderea de putere.

AU% = AU/Un = AuxIn/UnxIn =AP/Pn

Sistemele de protectie la trasnet si supratensiuni atmosferice.Conceptul de legare la p€m•nt aplicat€ unui fotovoltaice (FV), sistemul poate implica at•t

p€r„i conductoare expuse (de exemplu, rama metalica din panouri), precum ‚i partea activa asistemul de generare (p€r„ile vii ale sistemului PV de exemplu, celule).

Un sistem FV poate fi legat la p€m•nt numai ƒn cazul ƒn care este separat€ galvanic (deexemplu, prin intermediul unui transformator) . Un sistem FV izolat ar putea p€rea aparent maisigur pentru oameni ,este insa ca o chestiune de fapt, rezisten„a izola„iei la p€m•nt fata de

p€r„ile aflate sub tensiune nu este infinit€ ‚i in plus, uzura morala a izolatoarelor, ca urmare atrecerii timpului ‚i prezen„a de umiditate, reduce rezisten„a de izola„ie ƒn sine. …n consecin„€, ƒnsistemele mari, curentul care trece printr-o persoan€ poate provoca electrocutarea ‚i, prinurmare, un avantaj asupra sistemelor de legare la pamant este prezent numai ƒn cazul instala„iilorde mici dimensiuni..

Protectia cablurilorDin punct de vedere al protec„iei ƒmpotriva suprasarcinilor, nu este necesar pentru a proteja

cablurile (ICE 64-8/7), ƒn cazul ƒn care sunt alese cu o capacitate de transport actuale nu mai

mic€ dec•t curentul maxim pe care le-ar putea afecta.…n ceea ce prive‚te scurt-circuit, cablurile de pe partea DC sunt afectate de astfel de supracurent

ƒn caz de:- defect ƒntre polaritatea sistems FV- defect la pamant in sistemele cu pamantare- defect dublu la pamant in sistemele cu neutrul izolat

Un scurt-circuit la un cablu pentru ‚irul de conexiune la tabloul de distribu„ie de subc•mp(scurtcircuitul 1 ) este resimtit ƒn acela‚i timp ƒn amonte de partea de sarcin€ a ‚irului ƒn cauz€(Isc1 = 1,25. Isc) ‚i ƒn aval de alte x-1 siruri de caractere conectate la acela‚i invertor (Isc2 = (x-1) 1.25.. Isc).

…n cazul ƒn care parcul FV este de mici dimensiuni cu doua siruri de module (x = 2),rezult€ c€ Isc2 = 1,25. ISC = Isc1 ‚i, prin urmare, nu este necesar pentru a proteja cablurile deconectare a ‚irurilor ƒmpotriva scurt-circuit.


13/18

Dimpotriv€, atunci c•nd trei sau mai multe siruri de caractere (x = 3) sunt conectate lainvertor, Isc2 curent este mai mare dec•t curentul nominal ‚i, prin urmare, cablurile trebuie s€fie protejate ƒmpotriva scurt-circuit atunci c•nd capacitatea lor de curent este mai mic dec•t Isc2, care este Iz


14/18

tablouri invertor, deoarece curen„ii de scurt-circuit provin din alte ‚iruri, dinspre sarcina si nudinspre sursa.

Pentru a evita declansarile nedorite ƒn condi„ii de func„ionare standard, dispozitivele de protec„ie pozi„ionate ƒn tablouri de subc•mp trebuie s€ aib€ un curent nominalIn= 1.25 . Isc

Protectia la supracurenti pe partea de curent alternativ

Deoarece cablul de legatura de la p•n€ la punctul de leg€tur€ cu re„eaua este, de obiceidimensionate pentru a ob„ine o capacitatea de ƒnc€rcare mai mare dec•t curentul maxim pe careinvertorul il furnizeaza,protec„ia ƒmpotriva supraƒnc€rc€rii nu e ncesar€.

Cu toate acestea, cablul trebuie s€ fie protejate ƒmpotriva unui scurtcircuit furnizate deretea printr-un dispozitiv de protec„ie pozi„ionat aproape de punctul de paralel .

Pentru a proteja astfel cablul principal de scurtcircuitele din instalatia deconsum poate fiutilizat ƒn cazul ƒn care s€ specifica, prin energie este suportat de cablu.

…n instala„iile de invertor multiplu, prezen„a de o protec„ie pentru fiecare linie permite, ƒncaz de avarie pe un invertor, func„ionarea celorlalte , cu condi„ia ca intreruptoare automate pe

fiecare linie sa fie selective cu intreruptorul principale

Protectiile la traznet

Instala„iile FV, care de obicei se afl€ ƒn afara cl€dirilor, pot fi supuse la lovituri directe(fulger love‚te structura )supratensiunilor de origine atmosferic€, cauzate de loviturile indirecte(fulger care se ƒncadreaz€ ƒn apropiere de structura cl€dirii sau care afecteaz€ liniile de deenergie sau de semnalizare, linii care intr€ ƒn structura prin cuplaj inductiv sau rezistiv.Cuplajul rezistiv se produce atunci c•nd fulgerul loveste linia electric€ care intr€ ƒn

cl€dire.Trasnetul, prin impedan„a caracteristic€ a liniei, genereaza o supratensiune care poatedep€‚i prin impuls rezista la tensiune a echipamentelor, cu pericol de incendiu ‚i ƒn consecin„€d€un€toare.

Cuplajul inductiv apare deoarece curentul de tr€snet este impulsiv si, prin urmare, genereaz€ƒn spa„iul din jurul un c•mp electromagnetic variabil. …n consecin„€ c•mpul magnetic genereaz€supratensiuni induse ƒn circuitele electrice din apropiere.

…n plus fa„€ de supratensiunilor de origine atmosferic€, parcurile FV pot fi expuse lasupratensiunile de comuta„ie interne.Supratensiuni, chiar dac€ limitate, care pot fi generate trebuie s€ fie dirijate in sol prinintermediul SPD (Dispozitiv de protec„ie la supratensiune) pentru a proteja echipamentul. Defapt, SPD sunt dispozitive cu impedan„€ variabil€ ƒn func„ie de tensiunea aplicat€: la tensiunea

nominal€ modulele care au o impedan„€ foarte mare, ƒntruc•t, ƒn prezen„a unui supratensiune sereduce impedan„€ lor, care decurg curent asociat la supratensiune ‚i p€strarea acesta din urm€ƒntr-un interval determinat de valori. Potrivit principiului lor func„ionare modalit€„ile SPD pot fiƒmp€r„ite ƒn:

- SPD-uri de comutare, cum ar fi spinterometers sau diode controlate, atunci c•nd tensiuneadep€‚e‚te o valoare definit€, reduce instantaneu impedan„a lor ‚i, ƒn consecin„€ tensiunea lacapetele lor - SPD-uri de limitare, cum ar fi varistoare diode !"#"$ &'( '( ) *+,"-'#./ 0'$" &0'-" 1$",1'1 2'cresterea tensiunii la capetele lor;;

Pentru protec„ie pe partea de curent continuu, este recomandabil s€ se foloseasc€ SPDvaristoare SPD sau combinate.Invertoare au de obicei o protec„ie intern€ ƒmpotriva supra-tensiunilor, dar dac€ SPD se

adaug€ la terminalele invertor, protec„ia acesteia este imbunatatita, iar ƒn acela‚i timp, este


15/18

posibil pentru a evita ca declan‚are a protec„iile interne scoase din serviciu invertorului, cauzandastfel bar€ de suspensie de producere a energiei ‚i de a face necesar€ interven„ia person-aluluicalificat.

O retea FV conectate la re„ea este supus€, de asemenea, pentru a supratensiunilor care provin dela linia de sine. Dac€ un transformator de separare este prezent, cu scut de metal legat la p€m•nt,

invertorul este protejat ƒmpotriva supratensiunilor a transformatorului ƒn sine. …n cazul ƒn caretransformatorul nu este prezent sau, ƒn cazul unui transformator f€r€ scut, este necesar s€ seinstaleze un SPD adecvat imediat aval de invertor.

Exemple

Sistem de 3 KWpDorim s€ efectuam dimensionarea unei instala„ii PV pentru o casa, Aceasta casa este deja

conectat la re„eaua public€ de alimentare cu contractuala de 3kW ‚i un consum mediu anual deaproximativ 4000 kWh. Partea lateral€ a acoperi‚ului (acoperi‚ fronton), ƒn care panourile vor fiintegrate par„ial are o suprafata de 60 m2, este ƒnclinat cu un unghi de ƒnclinare 3-" 45 6 7* "&1"de +15 ˆ (unghi Azimut a) orientate spre sud. Produc„ia de a‚teptat pe an, av•nd ƒn vedere unrandament de componente de 0,75, este de aproximativ 3430 kWh.

Alegerea panourilor Prin utilizarea panourilor de siliciu policristalin, de 175 W de energie pe unitate, 17 panouri

sunt necesare, o valoare, ob„inut prin rela„ia 3000/175 = 17.Panourile sunt presupuse a fi toateconectate ƒn serie ƒntr-un singur ‚ir.Principalele caracteristici ale panoului de generice declarate de constructor sunt:Putere debitata PMPP 175WpEficenta 12,8%Tensiune VMPP 23,30VCurent IMPP 7,54ATensiunea fara sarcina VOE 29,40ATensiune maxima 1000VCoeficent de temperatura -0.43%/ˆCCoeficent de temperatura V -0.107V/ˆC

Dimensiune 2000x680x50mmSuprafata 1,36mpClasa izolatie II


16/18

Prin urmare, suprafa„a total€ acoperit€ de panouri trebuie s€ fie egal la 1,36 x 17 5 23 m2,care este mai mic€ dec•t supra-fa„a acoperi‚ului disponibile pentru instalare.

Prin insumarea -10 ˆ C ‚i +70 ˆ C, temperaturile minim€ ‚i maxim€ a panourilor ‚i av•nd ƒnvedere c€ temperatura relevant€ pentru condi„iile standard de testare este de aproximativ 25 ˆ C,variatile de tensiune a unui modul PV , ƒn compara„ie cu condi„iile standard, pot fi ob„inute.

Tensiune maxima fara sarcina 29,40+0,107(25+10) =33,13 V

Tensiunea minima MPP 23,30 +0,107(25-70)=18,50VTensiunea maxima MPP 23,30 + 0,10725+10)=27,03Pentru scopul de siguran„€ ‚i, ca m€suri reventive, pentru alegerea componentelor planta cea

mai mare valoare dintre maxim€ f€r€ sarcin€ de tensiune ‚i 120% din tensiunea f€r€ sarcin€ a panourilor) este luat€ ƒn considerare. …n acest caz specific, tensiunea de referin„€ ca rezultatele s€fie egal€ cu 1,2. 29.40 = 35.28V, deoarece aceasta este mai mare dec•t 33.13V.

Caracteristicile electrice ale ‚irului:VMPP 17 x 23,30 = 396VIMPP 7,54A

Curent maxim de scurtcircuit 1,25 x 8,02 = 10ATensiunea max fara sarcina VOE 17 x 35,8 =599,76

Tensiunea minima MPP 17 x 18,50 = 314,58Tensiunea maxima MPP 17 x 27,03 = 459,50

Alegere Invertor Datorita puterii mici se conexiune directa pe JT pe o singur€ faz€ de re„ea, un invertormonofazat este ales care transform€ curentul alternativ la curent datorit€ controlului PWM ‚i

podul IGBT. Acest invertor este echipat cu un transformator toroidal de ie‚ire pentru a garantaizolare galvanic€ ƒntre re„eaua electric€ ‚i instala„ia de FV, are filtre de intrare ‚i ie‚ire pentrusuprimarea tulbur€ri de emisie -ambele desf€‚urate, precum ‚i radiat - ‚i un senzor de izolare la

p€m•nt pentru panouri fotovoltaice.Acesta este echipat cu maxim€ Tracker Power Point (MPPT), ‚i cu dispozitivul de interfa„€

cu interfata de protec„ie corespunz€toare.Caracteristici tehnicePuterea de intrare 3150 WTensiunea de operare pe partea de CC 203-600VTensiunea maxima in CC 680VCurentul maxim de intrare CC 11,5A

Puterea nominala de iesire 3000WTensiunea nominala la iesire 230VFrecventa 50HzFactor de putere 1

Eficenta maxima 95,5%Eficenta Europeana 94,8%Pentru a verifica conexiunea corect€ string-invertor ƒn primul r•nd, este necesar s€ se

verifice faptul c€ tensiunea maxim€ f€r€ sarcin€ la capetele ‚irului este mai mic€ dec•ttensiunea de intrare maxim€ rezistat de invertor:

599.76 V < 680 V (OK)…n plus, Tensiunea minima MPP de sir sa nu fi mai mici dec•t tensiunea minim€ a invertoruluiMPPT:

314.58 V 8 954 : ;ƒntruc•t MPP tensiunea maxim€ a ‚irului nu trebuie s€ fie mai mare dec•t tensiunea maxim€ ainvertorului MPPT:

459.50 V < 600 V (OK)…n cele din urm€,curentul maxim de scurt-circuitul de curent a ‚irului nu trebuie s€ dep€‚easc€valoarea maxim€ scurt-circuit, care invertorul poate rezista pe intrare:

10 A < 11.5 A (OK)


17/18

Alegearea cablurilor Panourile sunt conectate unul la altul ƒn serie prin intermediul ? @A 0'B2($*2" 7* 7*$(2 '&1C"2ob„inut€ este conectat la tabloul de distribu„ie c•mpul imediat pe partea de aprovizionare ainvertorului utiliz•nd solar single-core cabluri L2, av•nd urm€toarele caracteristici:

- sectiunea 2,5 mmp- tensiunea nominala Uo/U 600/1000V ca ‹ 1500Vcc

- temperatura de operare -40 + 90 grade C- capacitatea de transport curent in aer liber la 60 grade C(doua cable comune) 35A- factor de corectie a capacitatii de transport 0,91Temperatura maxima a cabluli la supraincarcare 120 grade CCurentul Iz capacitatea de ƒnc€rcare a cablurilor solare instalate ƒn conduct€, la temperatur€ de

func„ionare de 70 ˆ C rezultatelor care urmeaz€ s€ fie egal cu :Iz = 0.9 . 0.91 . I0 = 0.9 . 0.91 . 35 D 29A

unde 0.9 reprezint€ factorul de corec„ie pentru instalarea cablurilor solare ƒn conduct€ sau ƒn ‚in€de cablu. Capacitatea de transport este mai mare dec•t suma maxim€ scurt-circuitul de curent de‚ir:

Iz E AF9G F H&0 I A5JRame de panouri ‚i structura de sus„inere a ‚irului sunt la pamant printr-un cablu galben-

verde, cu 2,5 mm2 sec„iune transversal€. Conexiunea de la tabloul c•mp pentru a invertorului serealizeaz€ folosind dou€ single-core cabluri (450/750V), cu 2,5 mm2 suprafa„a sec„iuniitransversale ‚i lungime L3 = 1m ƒn conduct€, cu o capacitate de transport al curentului 24A, careeste mai mare dec•t curentul maxim ‚ir.

Leg€turile dintre invertor si contor de energie produs€ (lungime L4 = 1m), precum ‚i ƒntrecontor ‚i tabloul principal al casei desprinse (lungime L5 = 5m) sunt realizate cu ajutorul a treisingle-core cabluri (F + N + pE), cu 2,5 mm2 sec„iune transversal€ ƒn conduct€, cu o capacitatede transport al curentului 21A, care este mai mare dec•t curentul nominal de ie‚ire a invertoruluide pe partea de curent alternativ:

Iz KPn/Vncos Fi= 3000/230x1= 13A

Calculul caderii de tensiune

Aici este calculul de c€derea de tensiune pe partea de DC a invertorului pentru a verifica dac€aceasta nu dep€‚e‚te 2%, astfel ƒnc•t pierderea de energie produs€ este mai mic€ dec•t acest procentLungimea cablurilor cu 2,5 mm2 sec„iune transversal€:

Cablu de conectare intre module in cadrul sirului L1 (17-1) x 1m = 16mCablu de conectare intre siruri si intreruptor L2 = 15mCablu conector intre intreruptor si invertor L3 = 1mLungime totala 32m

Rezultatele calculului caderilor de tensiune

Cu referire la schema de mai jos se arat€ , protec„ia ƒmpotriva supracurent nu este prev€zut€,deoarece pe partea DC cablurile au o capacitatea de ƒnc€rcare mai mare dec•t suma maxim€scurtcircuit, care le-ar putea afecta.Pe partea de curent alternativ, ƒn tabloul principal al casei exist€ un intreruptor diferential(30mA/typeA ICN = 6kA) pentru protec„ia liniei de conectare a invertorului ƒmpotrivasupracuren„i ‚i pentru protec„ia ƒmpotriva contactelor indirecte.


18/18

Dou€ switch-intreruptoere sunt instalate imediat ƒn amonte ‚i ƒn aval de invertor, S802 ƒnamonte ‚i ƒn aval …n E202 16A = respectiv, astfel ƒnc•t posibilitatea de a efectua opera„iunilenecesare de ƒntre„inere pe invertor ƒn sine este garantat.Protec„ia ƒmpotriva supratensiunilor se efectueaz€ pe partea de curent continuu prin instalarea ƒninteriorul tabloului c•mp un val de protec„ie tip II.

Documents

Curs Fotovoltaic Modul 2 SF_CR