Solcellssystem

En nyckelkomponent i ett solenergigenereringssystem är den fotovoltaiska växelriktaren, som omvandlar den högspänningslikström som genereras av solpaneler till växelström. Fotovoltaiska växelriktare kan grovt delas in i tre kategorier baserat på märkeffekt: trefasiga högeffektsväxelriktare med en uteffekt som är större än 6 kW, enfas växelriktare med medeleffekt med en uteffekt från 1 kW till 6 kW och mikroväxelriktare med en uteffekt under 1 kW. Under de senaste åren har växelriktare med medellång och låg effekt fått ökad uppmärksamhet på solcellsmarknaden. På grund av sin relativt låga effekt, används dessa växelriktare främst i distribuerade solenergisystem inom mikronät.

Som noder i ett mikronät är dessa växelriktare utplacerade i stort antal över ett givet område. Till exempel, i regioner som Europa och USA installerar många hushåll sådana växelriktare med medel till låg effekt på hustak. På liknande sätt kan järnvägsstationer eller fabrikstak använda ett stort antal av dessa växelriktare för att bilda småskaliga kraftverk. Denna utbredda distribution kräver effektiv hantering av växelriktare inom ett specifikt område för att säkerställa effektiv, säker och stabil drift, samtidigt som det möjliggör snabba efterfrågesvar. Managementmetoden innebär att utrusta växelriktarna med kommunikationsmoduler, vilket gör att ett övervakningssystem kan övervaka statusen för alla växelriktare och utföra kontroll- och schemaläggningsfunktioner efter behov.

En pålitlig, kostnadseffektiv och lättskött kommunikationsmetod är avgörande för anslutning av fotovoltaiska växelriktare. För närvarande inkluderar de vanligaste metoderna trådlös kommunikation (t.ex. Wi-Fi, LoRa), RS485 och Power Line Communication (PLC). Trådlös kommunikation eliminerar behovet av kablage, vilket sparar på kommunikationskablar och installationsarbete. Det är dock starkt beroende av miljöförhållanden och är känsligt för störningar från solpanelshinder och elektromagnetiska störningar.

RS485 erbjuder stabil kommunikation och starka anti-störningsmöjligheter, men det innebär betydande kostnader och potentiella risker under både initial installation och efterföljande drift och underhåll. Däremot använder PLC befintliga kraftledningar för dataöverföring, vilket eliminerar behovet av ytterligare kablar, minskar arbets- och materialkostnader och möjliggör effektiv kommunikation till en lägre kostnad samtidigt som den erbjuder större tillförlitlighet än trådlösa lösningar.

Genom att integrera en PLC-modul blir det fotovoltaiska växelriktarsystemet en nod i mikronätet, som kan ta emot all data som överförs över det smarta nätet. Detta underlättar ytterligare funktionsexpansion i framtiden.

Figur 1 visar ett blockschema över ett regionalt system för fotovoltaisk kraftgenereringsutrustning med PLC-funktionalitet. I den här uppsättningen installeras PLC-sändtagare på nätanslutna fotovoltaiska växelriktare inom ett definierat område, vilket bildar en kommunikationstopologi som använder kraftledningar som kommunikationsbuss. Bland ett visst antal enheter inom ett givet avstånd krävs ett transceivermodem för att utföra databehandling inom området. Dessutom kan en övervakningsdator läggas till för att överföra data genom det övre nätverket.