Mikä on hybridi-invertteri? Tyypit, toiminnot ja sovellukset

Hybridiinvertteri on virranmuunnoslaite, joka hallitsee sähköä useista lähteistä, tyypillisesti aurinkopaneeleista, akuista ja sähköverkosta. Se voi muuntaa aurinkoenergian tasavirtaa vaihtovirtalähteeksi sähkökuormitusta varten, ladata akkua, ottaa virtaa verkosta ja joissakin järjestelmissä tarjota varavirtaa sähkökatkon aikana.

Toisin kuin perusaurinkoinvertteri, hybridiinvertteri on suunniteltu koordinoimaan sähköntuotantoa, varastointia ja kulutusta. Tämä mahdollistaa energian käytön eri aikoina sen sijaan, että sitä kulutettaisiin vain aurinkopaneelien tuottaessa sähköä.

Aurinkoenergia voi esimerkiksi tuottaa kuorman päivällä, ladata akkua ylimääräisellä teholla ja tuottaa sähköä yöllä. Järjestelmän suunnittelusta riippuen verkko voi toimia lisävirtalähteenä, kun aurinko- ja akkuteho eivät riitä.

IFIND tarjoaa Hybridi-invertteriratkaisut asuin-, liike-, off-grid- ja energianhallintasovelluksiin.

Mikä on hybridi-invertteri?

Hybridiinvertteri yhdistää aurinkoinvertterin, akkuinvertterin ja energianhallintaohjaimen toiminnot yhteen järjestelmään.

Sen päätarkoitus on ohjata sähköenergian suuntaa ja ajoitusta. Se määrittää, onko käytettävissä olevan tehon oltava:

• Kytketyn kuorman käyttämä;

• Säilytetty akussa;

• Toimitetaan verkkoon;

• Piirretty ruudukosta;

• Otettu akusta varmuuskopiointia tai normaalia käyttöä varten.

Tarkat toimintatilat riippuvat invertterin suunnittelusta, akkujen yhteensopivuudesta, verkkomääräyksistä ja ohjelmoiduista prioriteeteista.

Hybridiinvertteri ei ole pelkkä aurinkoinvertteri, jossa on akkuliitäntä. Sen on myös hallittava lataus- ja purkausrajoja, tehovirtaa, järjestelmän suojausta, verkon synkronointia ja varmuuskopiointia.

Kuinka hybridi-invertteri toimii?

Tyypillinen hybridienergiajärjestelmä voi sisältää:

• Aurinkosähköpaneelit;

• hybridi-invertteri;

• Akun energian varastointijärjestelmä;

• Apuohjelma verkkoon;

• Pää- ja varavirtakuormat;

• Valvonta- ja viestintälaitteet.

Aurinkoenergian muuntaminen

Aurinkopaneelit tuottavat tasavirtaa. Hybridiinvertteri käyttää MPPT-piiriä sen toimintapisteen seuraamiseen, jossa PV-ryhmä voi tuottaa suurimman käytettävissä olevan tehon nykyisissä auringonvalo- ja lämpötilaolosuhteissa.

Sitten invertteri muuntaa tasavirran vaihtovirtalähteeksi kotitalouksien, kaupallisten tai teollisuuden kuormitusta varten.

Akun lataus

Kun aurinkoenergian tuotanto ylittää välittömän kuormituksen tarpeen, hybridi-invertteri voi ohjata ylimääräisen energian akkuun.

Latausprosessin tulee noudattaa akun valmistajan jännite-, virta-, lämpötila- ja lataustilarajoja. Yhteensopiva akunhallintajärjestelmä voi olla yhteydessä taajuusmuuttajaan turvallisen toiminnan koordinoimiseksi.

Akun purkautuminen

Kun aurinkoenergian tuotanto on vähäistä tai kuormituksen tarve on korkeampi kuin käytettävissä oleva PV-teho, hybridiinvertteri voi ottaa energiaa akusta.

Purkausstrategia riippuu ohjelmoidusta käyttötavasta. Jotkut järjestelmät asettavat etusijalle omakulutuksen, kun taas toiset varaavat akun kapasiteetin sähkökatkoksia tai kysyntähuippuja varten.

Verkon vuorovaikutus

Jos aurinko- ja akkuvirta eivät täytä kuormitusta, invertteri voi ottaa sähköä verkosta. Verkkoon kytketyssä järjestelmässä se voi myös viedä ylimääräistä aurinkosähköä, jos paikalliset määräykset ja yleishyödyllisten yhteenliittämissopimus sen sallivat.

Invertterin on valvottava verkon jännitettä ja taajuutta ennen virran kytkemistä tai vientiä. Se tarvitsee myös saartamista estävän suojan estääkseen irrotetun sähköjohdon vaarallisen virran kytkemisen.

Varmuuskopiointi

Jotkut hybridi-invertterit voivat jatkaa valittujen kuormien syöttämistä, kun verkko epäonnistuu. Tässä tapauksessa invertterin on eristettävä varapiiri sähköverkosta ja luotava vakaa paikallinen vaihtovirtalähde.

Kaikki hybridiinvertterit eivät tarjoa varavirtaa. Mallin tulee tukea erityisesti off-grid- tai varakäyttöä ja sähköasennukseen tulee olla sopivat siirto- ja suojalaitteet.

Yhdysvaltain energiaministeriö selittää, että aurinko-plus-varastojärjestelmät voivat tarjota virtaa katkosten aikana, jos invertteri ja järjestelmä on suunniteltu tätä toimintoa varten. Lisätietoja löytyy sen oppaasta invertterit ja verkkopalvelut.

Hybridi-invertterin päätoiminnot

MPPT aurinkoseuranta

Maksimitehopisteen seuranta sallii invertterin säätää aurinkosähkön toimintapistettä auringonvalon ja moduulin lämpötilan muuttuessa.

Tämä auttaa järjestelmää keräämään käytettävissä olevan aurinkoenergian tehokkaammin kuin kiinteä toimintapiste. MPPT-kanavien lukumäärä ja niiden jännite- ja virta-alueet ovat tärkeitä PV-ryhmän suunnittelussa.

Akun lataus ja purkaminen

Hybridi-invertteri ohjaa, milloin akku latautuu ja purkautuu. Sen tulisi tukea tallennusjärjestelmän vaatimaa akun kemiaa, viestintämenetelmää, latausvirtaa, purkausvirtaa ja käyttörajoja.

Akun lataus voi tapahtua aurinkosähköstä, verkosta tai molemmista riippuen invertterin kokoonpanosta ja paikallisista käyttösäännöistä.

Energiaprioriteetin hallinta

Hybridiinvertteri voidaan ohjelmoida seuraamaan erilaisia ​​tehoprioriteettia, kuten:

• Aurinkoenergia ensimmäinen;

• Aurinkoenergia kuormille ja ylimääräinen teho akun lataamiseen;

• Akun teho huippuhinta-aikoina;

• Verkkoteho edullisina aikoina;

• Akkuvaraus hätävaraa varten;

• Verkkotuki, kun aurinko- ja akkuteho eivät riitä.

Paras tila riippuu sähkötariffeista, kuormituskuvioista, akun kapasiteetista, varmuuskopiointivaatimuksista ja paikallisista määräyksistä.

Verkkosynkronointi

Verkkoon kytketyssä käytössä invertteri synkronoi AC-lähtönsä sähköverkon kanssa. Sen on noudatettava vaadittuja jännitteen, taajuuden, vaiheen ja tehon laaturajoja.

Jos verkko muuttuu epävakaaksi tai epäonnistuu, invertteri voi irrota verkosta. Varmuuskopiointikykyinen malli voi sitten toimittaa erillisen kuormitusryhmän, jos järjestelmä on suunniteltu tätä tilaa varten.

Varavirta

Hybridiinvertteri voi tarjota varavirtaa valituille piireille katkon aikana. Näitä piirejä kutsutaan usein kriittisiksi kuormituksiksi, ja ne voivat sisältää valaistuksen, viestintälaitteet, jäähdytyksen, pumput tai ohjausjärjestelmät.

Varalähtö tulee mitoittaa sekä jatkuvan kuormituksen että käynnistystarpeen mukaan. Moottorit, kompressorit, pumput ja muut induktiiviset kuormat voivat vaatia huomattavasti enemmän tehoa käynnistyksen aikana.

Valvonta ja viestintä

Monet hybridi-invertterit tarjoavat tietojen valvontaa näytön, RS485-yhteyden, Ethernetin, Wi-Fi-yhteyden tai mobiilisovelluksen kautta.

Tyypillisiä seurantatietoja voivat olla:

• PV teho;

• latausteho;

• Akun lataustila;

• Verkkojen tuonti ja vienti;

• Lähtöjännite ja -taajuus;

• Vikakirjat;

• Päivittäinen ja historiallinen energiantuotanto.

Valvonta on hyödyllistä epänormaalien virtavirran, akun latausongelmien, tietoliikennehäiriöiden ja toistuvien ylikuormitusolosuhteiden tunnistamisessa.

Hybridi-invertterien tyypit

Termiä 'hybridiinvertteri' käytetään useista eri järjestelmäarkkitehtuureista. Todellinen virtapiiri ja toimintatilat tulee aina tarkistaa tuotteen dokumentaatiosta.

DC-kytketty hybridi-invertteri

DC-kytketyssä järjestelmässä aurinkopaneeli ja akku kytkeytyvät järjestelmän tasavirtapuolelle. Jaettu invertteri hallitsee aurinko- ja akkuvirran muuntamisen vaihtovirtalähteeksi.

Tämä kokoonpano voi vähentää muunnosvaiheiden määrää aurinkoenergian tuotannon ja akun latauksen välillä. Sitä harkitaan yleisesti uusissa aurinko-plus-varastoasennuksissa, joissa aurinkosähköryhmä ja akku on suunniteltu yhdessä.

AC-kytketty hybridijärjestelmä

Vaihtovirtakytketyssä järjestelmässä aurinkopaneelissa käytetään erillistä verkkoon kytkettyä aurinkoinvertteriä, kun taas akku on kytketty toisen kaksisuuntaisen invertterin kautta.

Energianhallintajärjestelmä koordinoi näitä kahta laitetta. AC-kytkentä voi olla hyödyllinen lisättäessä akkuvarastoa olemassa olevaan aurinkosähköjärjestelmään, vaikka järjestelmä voi sisältää enemmän komponentteja ja ohjauskoordinaatiota.

All-in-One hybridi-invertteri

All-in-one hybridi-invertteri voi yhdistää useita toimintoja samaan koteloon, kuten:

• MPPT aurinko lataus;

• Akun lataus;

• DC-AC-muunnos;

• Grid input;

• Varmuuskopiointi;

• Valvonta;

• Suojaustoiminnot.

Tämä malli voi yksinkertaistaa johdotusta ja asennusta, mutta käytettävissä oleva PV-tuloalue, akun yhteensopivuus, lähtökapasiteetti ja varatoiminnot on silti tarkistettava huolellisesti.

Paristoton hybridikokoonpano

Jotkut hybridiinverttereinä markkinoidut tuotteet voivat toimia suoraan aurinkoenergialla tai ilman akkua. Ne voivat käyttää aurinkoenergiaa ja verkkovirtaa ilman akkua kaikissa käyttöolosuhteissa.

Tämä ei tarkoita, että jokainen hybridi-invertteri voisi toimia ilman akkua. Tuotteen on tuettava erityisesti paristotonta toimintaa, ja järjestelmässä voi olla rajoitettu virran saatavuus, kun auringonvalo muuttuu tai verkko ei ole käytettävissä.

Hybridi-invertteri vs. muut invertterityypit

Ero on tärkeä, koska verkkoon sidottu aurinkoinvertteri ei voi automaattisesti tarjota virtaa verkkokatkon aikana. Normaalisti se irtoaa verkosta täyttääkseen saarron estovaatimukset.

Hybridiinvertteri voi tukea varatoimintoa vain, jos se sisältää tarvittavat ohjaustoiminnot, eristysmenetelmän ja varaulostulon.

IFINDin Solar Inverter -opas selittää nämä perusteet yksityiskohtaisemmin.

Hybridi-invertterien sovellukset

Asuinrakennusten aurinko- ja varajärjestelmät

Asuinjärjestelmissä hybridi-invertteri voi koordinoida aurinkoenergian tuotantoa, kotitalouksien kulutusta, akkujen varastointia ja verkkovirtaa.

Päivän aikana aurinkoenergia voi tuottaa kotitalouksien kuormia ja ladata akkua. Yöllä varastoitu energia voi tukea kuormia. Verkkokatkon aikana valitut piirit voivat jäädä jännitteiksi, jos järjestelmässä on asianmukainen vararakenne.

Liike- ja pienteollisuusrakennukset

Liikerakennuksissa on usein suuri päiväsähkönkulutus, ja niihin voi kohdistua kysyntämaksuja tai käyttöaikahinnoittelua.

Hybridi-invertteri voi auttaa koordinoimaan aurinkoenergian tuotantoa ja akun purkamista rakennuksen kuormitusprofiilin mukaan. Se voi vähentää verkon kulutusta kalliina aikoina ja varastoida aurinkoenergiaa, joka muuten rajoittuisi.

Etä- ja off-grid-virtajärjestelmät

Syrjäisillä paikoilla hybridi-invertteri voi yhdistää aurinkoenergian, akut ja apugeneraattorin tai muun energialähteen.

Invertteri hallitsee käytettävissä olevaa tehoa kuormituksen tarpeen ja akun tilan mukaan. Tämä voi lyhentää generaattorin käyttöaikaa ja ylläpitää vakaata syöttöä tärkeille laitteille.

Mikroverkot

Hybridiinverttereitä käytetään myös pienissä mikroverkoissa, joissa yhdistyvät uusiutuva energia, varastointi, verkkotoimitus ja varatuotanto.

Taajuusmuuttaja voi toimia verkkoa seuraavassa tilassa, kun apuohjelma on käytettävissä, ja siirtyä paikalliseen verkon muodostavaan tilaan, kun järjestelmä on eristetty, mikäli malli tukee tätä toimintoa.

Aurinkopumppu ja maatalousjärjestelmät

Jotkut hybridi-invertterikokoonpanot tukevat aurinkovoimalla toimivaa pumppausta yhdessä verkon tai apuvoiman kanssa. Tästä voi olla hyötyä, kun pumppausta on jatkettava pilvisellä säällä, yöllä tai suuren vedentarpeen aikana.

Järjestelmä on vielä sovitettava pumpun moottoriin, virtausvaatimuksiin, kokonaiskorkeuteen, aurinkosähköjärjestelmään ja käytettävissä olevaan varalähteeseen.

Kuinka valita hybridi-invertteri

Määritä tehotarve

Aloita laskemalla kytkettyjen kuormien jatkuva tehotarve. Tunnista sitten laitteet, joilla on korkea käynnistysvirta, kuten pumput, kompressorit, jääkaapit ja moottorit.

Invertteri tulee valita jatkuvan lähtötehon, lyhytaikaisen ylijännitekapasiteetin, lähtövaiheen ja vaaditun kuormitustyypin mukaan.

Tarkista PV-tuloalue

PV-ryhmän on pysyttävä invertterin sallitulla jännite- ja virta-alueella.

Tarkista:

• Suurin PV-tulojännite;

• MPPT jännitealue;

• Suurin tulovirta;

• MPPT-kanavien lukumäärä;

• Suositeltu PV-ryhmän teho;

• Merkkijonomääritys.

PV-ryhmän kylmän sään avoimen piirin jännitteen tulee jäädä invertterin enimmäistulorajan alapuolelle.

Yhdistä akkujärjestelmä

Paristojen yhteensopivuus tulee varmistaa ennen asennusta. Tarkista tuetut akun kemiat, lataus- ja purkausvirta, viestintäprotokolla, lataustilarajat ja akun hallintajärjestelmän vaatimukset.

Akun teholuokitus ja energiakapasiteetti palvelevat eri tarkoituksia. Teho määrittää, kuinka paljon kuormaa voidaan syöttää kerralla, kun taas energiakapasiteetti vaikuttaa siihen, kuinka kauan järjestelmä voi toimia.

Määritä toimintatila

Päätä, onko järjestelmä tarkoitettu:

• Aurinkoenergian omakulutus;

• Huippukuorman hallinta;

• Varavirta;

• Off-grid toiminta;

• Verkkojen vienti;

• Aurinkokäyttö ilman akkua;

• Generaattorin integrointi.

Yksi hybridi-invertteri ei välttämättä tue kaikkia tiloja.

Harkitse verkko- ja varmuuskopiointivaatimuksia

Tarkista verkkoon liitetyissä järjestelmissä sovellettavat verkkokoodit, saariston estovaatimukset, vientirajoitukset ja laitosten hyväksymismenettelyt.

Varajärjestelmissä tarkista siirtoaika, varalähtöteho, nollakokoonpano, oikosulkukapasiteetti ja se, kestääkö invertteri moottorin kuormitusta.

Tarkista viestintä ja seuranta

Jos invertteri integroidaan kiinteistönhallintajärjestelmään, mikroverkkoohjaimeen tai etävalvontaalustaan, varmista käytettävissä olevat tietoliikennerajapinnat ja datapisteet.

Asennus- ja turvallisuusnäkökohdat

Hybridi-invertterin asennuksen saa suorittaa pätevä henkilöstö, joka tuntee sekä AC- että DC-sähköjärjestelmät.

Tärkeitä huomioita ovat mm.

• Käytä sopivia DC- ja AC-kytkimiä.

• Asenna ylivirta- ja ylijännitesuoja tarvittaessa.

• Noudata valmistajan maadoitusohjeita.

• Pidä PV-, akku-, AC- ja tietoliikennekaapelit oikein reititettyinä.

• Järjestä sopiva ilmanvaihto ja välys.

• Asenna paristot sopivaan paikkaan.

• Varmista oikea napaisuus ennen DC-liitäntöjen kytkemistä.

• Testaa varmuuskopion eristämistä ja siirtotoimintoja.

• Noudata paikallisia sähkösääntöjä ja verkkojen yhteenliittämisvaatimuksia.

Akkujärjestelmät voivat varastoida huomattavan määrän energiaa, vaikka aurinkopaneeli ei tuota sähköä. Huolto- ja huoltotoimenpiteissä tulee siksi ottaa huomioon sekä aurinkosähkö että akkulähteet.

UKK

Mikä on hybridi-invertterin päätarkoitus?

Hybridi-invertteri hallitsee sähköä aurinkopaneeleista, akuista, sähköverkosta ja liitetyistä kuormista. Se ohjaa energian käyttöä, varastointia, tuontia tai vientiä.

Voiko hybridi-invertteri toimia ilman akkua?

Jotkut hybridi-invertterit tukevat akkuvapaata tai suoraa aurinkoenergiaa, mutta tämä riippuu mallista. Akku tarvitaan yleensä energian varastointiin ja varmuuskopiointiin.

Toimiiko hybridiinvertteri sähkökatkon aikana?

Vain hybridi-invertteri, jossa on oma vara- tai off-grid-toiminto, voi jatkaa virransyötöä verkkokatkon aikana. Järjestelmässä tulee olla myös sopiva johdotus, eristys ja oikean kokoiset varakuormat.

Mitä eroa on hybridi-invertterillä ja aurinkoinvertterillä?

Tavallinen aurinkoinvertteri muuntaa pääasiassa PV-tasasähkön vaihtovirtalähteeksi. Hybridi-invertteri voi myös hallita akun lataamista ja purkamista, verkkovuorovaikutusta, varatehoa ja energiaprioriteettia.

Kuinka kauan hybridiinvertteri voi tarjota varavirtaa?

Varmuuskopioinnin kesto riippuu akun energiakapasiteetista, invertterin lähtötehosta, kytketystä kuormasta, akun vara-asetuksista ja järjestelmän tehokkuudesta.

Suurempi invertteri voi tuottaa enemmän hetkellistä tehoa, mutta se ei välttämättä tarjoa pidempää vara-aikaa, ellei akussa ole myös riittävää energiakapasiteettia.

Voiko hybridi-invertteri viedä sähköä verkkoon?

Jotkut mallit tukevat verkkovientiä, mutta viennin on sallittava invertterin kokoonpano, paikalliset määräykset ja sähköverkkojen yhteenliittämisvaatimukset.

Kuinka mitoitan hybridi-invertterin?

Harkitse jatkuvaa kuormitusta, käynnistysvirtaa, huippukuormitusta, PV-ryhmää, akun tehoa, akun energiakapasiteettia, varmuuskopioinnin kestoa, lähtövaihetta ja vaadittuja toimintatiloja.

Invertteri tulisi mitoittaa todellista järjestelmää varten eikä valita vain aurinkopaneelin kapasiteetin mukaan.

Johtopäätös

Hybridi-invertteri on suunniteltu koordinoimaan aurinkoenergiaa, akkuvarastointia, verkkosähköä ja sähkökuormia yhdessä energianhallintajärjestelmässä. Sen toimintoihin voi kuulua MPPT-seuranta, akun lataus ja purkaminen, verkon synkronointi, varavirta, kuormituksen hallinta ja etävalvonta.

Oikea kokoonpano riippuu aiotusta käyttötilasta. Asuinrakentamisen varajärjestelmä, kaupallinen huippukuormitusprojekti, etäkäyttöinen mikroverkko ja aurinkopumppujärjestelmä voivat kaikki vaatia erilaisia ​​invertteriominaisuuksia.

Ennen kuin valitset hybridi-invertterin, tarkista PV-tuloalue, akun yhteensopivuus, jatkuva ja ylijännitelähtö, varatoiminto, verkkovaatimukset, tietoliikenneliitännät ja asennusympäristö. Kun nämä tekijät sovitetaan oikein, hybridi-invertteri voi parantaa aurinkoenergian käyttöä ja tarjota joustavampaa virranhallintaa.

Tarvitsetko apua hybridi-invertterin valinnassa?

Jaa aurinkosähkökapasiteetti, kuormitusvaatimukset, akkusuunnitelma, verkkoolosuhteet ja varaodotukset IFIND-tiimin kanssa. Voimme auttaa arvioimaan sovellukseesi sopivan hybridi-invertterikokoonpanon.

Keskustele hybridi-invertterisovelluksestasi