Как се оразмерява фотоволтаичен инвертор

Фотоволтаичният инвертор се оразмерява по три отделни неща, а не по едно: мощността на панелното поле в kWp, моментния товар на обекта в kW и електрическите граници на стринговете. Панелите обичайно се слагат по-мощни от инвертора, защото рядко работят на табелната си стойност — в разчетите на PPSBG допускаме панелно поле до 1,3 пъти номиналната AC мощност на инвертора, тоест инвертор от 8 kW поема до около 10,4 kWp модули. Мощността обаче не е достатъчна: избира се тип (мрежов, хибриден или автономен), брой фази, брой MPPT входове и се проверява дали напрежението на стринга остава в допустимите граници при зимен студ и летен пек. При хибридна система се добавя и мощността на батерията при заряд и разряд, както и какъв товар поема резервният изход. Тази статия минава през тези стъпки в реда, в който се вземат на практика.

Първо определете каква работа ще върши инверторът

Инверторът преобразува постоянния ток от панелите и батерията в променлив ток за дома, бизнеса или електрическата мрежа. Неговата номинална AC мощност определя колко консуматори може да захранва едновременно, а допустимата DC мощност показва какво фотоволтаично поле може да приеме.

Преди избор уточнете дали системата е мрежова, хибридна или автономна. Мрежовият инвертор е подходящ, когато основната цел е собствено потребление и подаване на излишъка по приложимите правила. Той обичайно не осигурява ток при прекъсване на електрозахранването.

Хибридният инвертор работи с панели, електрическа мрежа и съвместима батерия. Това е логичният вариант за къща, вила, малък магазин или земеделски обект, където резервното захранване има стойност. Автономната система се проектира по различен начин, защото инверторът и батерията трябва да покрият товара без помощ от мрежата.

След това се определят фазите. За типично домакинство с еднофазно захранване може да е достатъчен монофазен инвертор. При трифазен обект, термопомпа, сондажна помпа, компресор, машина или по-голяма инсталирана мощност обичайно се избира трифазен модел. Трифазният инвертор не решава автоматично проблем с голям товар на една фаза – необходимо е да се провери дали конкретният модел допуска фазов дисбаланс и в какви граници.

Как се оразмерява фотоволтаичен инвертор по мощност

Практическата отправна точка е връзката между мощността на панелите в kWp и номиналната AC мощност на инвертора в kW. Не е нужно двете стойности да бъдат еднакви. Отношението между двете се нарича DC/AC съотношение. В разчетите на PPSBG допускаме панелно поле до 1,3 пъти номиналната AC мощност на инвертора — по същия коефициент смятат калкулаторът и енергийният съветник на сайта. Това е практика на фирмата, а не универсален стандарт: за всеки конкретен модел водеща остава максималната DC мощност, записана в неговата спецификация.

Причината е проста: табелната мощност на панелите се достига при лабораторни условия – 1000 W/m² облъчване и клетъчна температура 25°C. В реална експлоатация има загуби от температура, ориентация, замърсяване, кабели и частично засенчване. Малко по-голямо поле от панели позволява на инвертора да достига номинална мощност по-често сутрин, следобед и през по-слабите сезони.

Прекаленото предоразмеряване обаче не е безплатно. В часовете с много силно слънце инверторът ограничава изхода си до своята AC номинална мощност. Това е clipping. Умереното ограничение може да е икономически оправдано, но прекалено голямото DC поле носи повече загубена пикова енергия и може да надхвърли допустимите граници на производителя.

Пример за система с 10 kWp панели

При покрив с 10 kWp фотоволтаични панели 8 kW инвертор е често срещана конфигурация, ако панелите са добре ориентирани и потреблението е разпределено през деня. DC/AC съотношението е 1,25. Инверторът няма да отдава над 8 kW AC, но панелите ще поддържат висока производителност извън краткия обеден пик.

Ако обектът има разрешена или желана по-висока мощност за отдаване, както и консуматори с едновременен товар над 8 kW, 10 kW инвертор може да бъде по-подходящ. При хибридна система решението зависи и от backup изхода. Някои модели имат номинална мощност 10 kW към мрежата, но различна допустима мощност при резервен режим. Този параметър трябва да се чете отделно в техническата документация.

Товарът е по-важен от годишната сметка за ток

Годишното потребление в kWh помага да се оцени размерът на фотоволтаичното поле, но не определя директно мощността на инвертора. За нея е важен моментният товар в kW. Домакинство с 8000 kWh годишно може да има сравнително нисък едновременен товар, докато малък сервиз със същото годишно потребление може да включва машина, компресор и осветление едновременно.

Проверете кои товари трябва да работят в пиков момент и кои трябва да останат активни при отпадане на мрежата. Обичайно това са хладилници, осветление, интернет, циркулационни помпи, охранителна система и част от контактите. При обект с термопомпа, бойлер, котлон, фурна, зарядна станция или електрически нагреватели е нужно да се реши дали те ще бъдат включени в резервното табло.

Особено внимание изискват двигателните товари. Сондажни и циркулационни помпи, компресори и някои машини имат стартов ток, който може временно да е многократно над работната им мощност. Инверторът трябва да има достатъчна пикова мощност или товарът да се управлява чрез плавен старт, честотно управление или подходяща логика за включване.

Проверете MPPT входовете, напрежението и тока

Мощността сама по себе си не гарантира съвместимост. Всеки инвертор има определен брой MPPT тракери, работен диапазон на MPPT напрежението, максимално DC напрежение и допустим входен ток на стринг. Тези стойности определят как точно ще бъдат свързани модулите.

Отделен MPPT е необходим, когато групи панели имат различна ориентация, наклон или условия на засенчване. Например източен и западен покрив е добре да се разделят на различни MPPT входове. Свързването им в един стринг може да намали добива, защото тракерът търси една обща работна точка за всички модули.

При проектирането се проверяват четири ключови условия:

• Напрежението на стринга при ниска зимна температура не бива да надвишава максималното DC напрежение на инвертора.
• Работното напрежение през горещите летни дни трябва да остава в MPPT диапазона.
• Сборът от токовете на паралелните стрингове не трябва да е над максималния входен ток на съответния MPPT.
• Броят модули в стринг трябва да осигурява надеждно стартиране и стабилна работа при по-слаба осветеност.

Това е причината два инвертора с еднаква номинална мощност да не са взаимозаменяеми. Модел с повече MPPT входове и по-висок допустим ток може да е значително по-подходящ за сложен покрив, двулицева конфигурация или мощни съвременни модули с по-висок работен ток.

Батерията и резервният режим променят избора

При хибриден инвертор батерията не е само капацитет в kWh. Нейната мощност на заряд и разряд в kW трябва да е съгласувана с инвертора и резервния товар. Батерия от 10 kWh, която може да отдава 5 kW постоянно, няма да поддържа 10 kW товар, дори инверторът да е 10 kW.

Също така трябва да се избере правилната архитектура – нисковолтова LV или високоволтова HV батерия. Те не са универсално съвместими. Хибридният инвертор работи само с одобрени батерийни серии и комуникационни протоколи. Смесването на компоненти без потвърдена съвместимост може да доведе до ограничена мощност, грешки или отпадане на гаранционни условия.

Ако обектът има генератор, проверете дали инверторът предлага генераторен вход, каква мощност приема и как управлява зареждането на батерията. При вилни и земеделски обекти тази функция позволява генераторът да работи целево, вместо да поддържа товара постоянно.

Не избирайте само по цена на киловат

Често срещана грешка е закупуването на максимално голям инвертор с идеята за бъдещ резерв. Твърде големият модел може да работи по-дълго при ниско натоварване, да струва повече и да изисква различна електрическа инфраструктура. Обратната грешка е малък инвертор, който постоянно ограничава производството или изключва при пиков товар.

Добрата конфигурация включва проверка на главното табло, защитите, сечението и дължината на кабелите, заземяването, защитата от пренапрежение и правилата за присъединяване. При хибриден проект се проектира и отделно резервно табло, за да не се претовари backup изходът с ненужни консуматори.

За по-сложни покриви и обекти с батерия техническата оценка преди поръчка спестява значително повече от разликата в цената на два сходни модела. Енергийният съветник на PPSBG може да даде добра начална посока, но финалната конфигурация трябва да стъпи върху реални товари, размери на стринговете и параметрите на избраното оборудване.

Правилно оразмереният инвертор не е най-големият в каталога, а този, който работи уверено с вашите панели, товари, фази и бъдещи планове. Така инвестицията остава полезна не само в деня на монтажа, а и когато добавите батерия, термопомпа или нов консуматор.