УСТРОЙСТВО, ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ СОЛНЕЧНЫХ И ВЕТРОВЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

<хх>о<х><><х><х><х><х><х><х><х><х><х><х>^^

Солнечные электроустановки

Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде.

Солнечная энергетика использует возобновляемые источники энергии и является экологически чистой. Срок службы солнечных батарей может достигать 25 лет и более без ухудшения эксплуатационных качеств оборудования.

Солнечная электростанция (СЭС) — инженерное сооружение, преобразующее солнечную радиацию в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

В солнечных электростанциях небольшой мощности получили распространение фотоэлектрические модули на основе солнечных батарей. Такие СЭС широко применяются для энергообеспечения коттеджей, пансионатов, санаториев, промышленных зданий, автозаправок и т. п. Устанавливать фотомодули можно на крышах и фасадах зданий, а также на специально выделенных территориях. Солнечные модули могут применяться на объектах, расположенных вне населенных пунктов и удаленных от линий электропередачи; могут использовать в качестве резервного источника питания при перебоях в местном электроснабжении. Перспективны автономные источники электрической энергии (солнечные батареи, ветрогенераторы) с возможностью аккумулировать электроэнергию (системы со встроенными аккумуляторами).

В Республике Беларусь солнечная энергетика интенсивно развивается. Завершена установка солнечных модулей на всей площади первой солнечной электростанции в районе д. Жуково Могилевского района. Пиковая мощность электростанции составляет 400 кВт. В г. Быхове начинается строительство солнечной электростанции на 2,5 МВт. Крупнейшая в Беларуси солнечная электростанция в Брагинском районе (рис. 18, вклейка) занимает площадь свыше 41 га, а ее номинальная мощность достигает 18,48 МВт. Проект реализован на территории, пострадавшей от чернобыльской катастрофы. Станция состоит из 85 тыс. солнечных панелей, которые преобразуют солнечное излучение в электроэнергию постоянного тока. После этого она поступает в 617 инверторов с напряжением 0,4 кВ, которые преобразуют ее в переменный ток. С помощью 10 трансформаторных подстанций напряжение повышают до 20 кВ, а затем через трансформаторную подстанцию ПО кВ электроэнергии передается в энергосистему. Планируется, что солнечная станция окупится через 45 лет. Брагинский район для строительства был выбран из-за большого количества солнечных дней в Гомельской области.

Сетевая солнечная станция, сетевая фотоэлектрическая станция — разные названия одной системы, которая преобразует солнечное излучение в электроэнергию и поставляет ее непосредственно в сеть переменного тока пропорционально солнечной активности.

Базовый блок сетевой солнечной станции — сетевой инвертор. К нему сходятся кабели от фотоэлектрических модулей и комплектов модулей. Сетевой инвертор преобразует постоянный ток от солнечных панелей в переменный, синхронизирует его по фазе и частоте и поставляет в сеть.

Децентрализованные солнечные станции строятся на основе так называемых стринговых инверторов (string inverters) небольшой мощности. Каждый такой инвертор со своим блоком панелей представляет собой обособленную ячейку солнечной станции, работающую независимо от остальных. Ячейки объединяются параллельно на стороне переменного тока. Для примера возьмем трехфазный инвертор мощностью 20 кВт, на основе которого построена сетевая солнечная станция.

Фотоэлектрические модули изготовлены из поликристал-лического или монокристаллического кремния и обеспечивают выходную мощность около 250 Вт. Солнечные панели (рис. 19, вклейка) соединяются последовательно в цепочки по 22 панели и подключаются к сетевому инвертору. Получается массив солнечных модулей номинальной мощностью 22 кВт, состоящий из четырех отдельных цепочек по 22 панели каждая. Выбор места установки панелей определяется несущей способностью перекрытий кровли, доступностью обслуживания, возможностью ориентации на юг и оптимальными углами наклона.

На рисунке 20 (вклейка) приведен пример установки солнечных панелей на земле.

Инвертор преобразует постоянный ток в переменный и синхронизирует его с сетью. Современные инверторы имеют высокий КПД (> 97 %), надежны, просты в установке и обслуживании (рис. 21, вклейка).

Степень защиты инверторов IP65 и выше, что позволяет устанавливать их в удобном для станции месте, в том числе на улице прямо под солнечными модулями. Основная проблема при их эксплуатации — выход инверторов из строя из-за импульсных и атмосферных перенапряжений. Поэтому рекомендуется установка защиты от перенапряжений как со стороны постоянного (DC) тока от солнечных панелей, так и со стороны переменного (АС) тока — сети переменного тока.

Если нужна большая мощность, то несколько блоков соединяются параллельно. В зависимости от мощности сетевая электростанция через повышающий трансформатор может быть подключена к сетям 6—10 кВ (см. рис. 27, вклейка). Окупаемость такой станции составляет около 5—7 лет.

Сетевая солнечная электростанция может быть подключена во внутреннюю сеть предприятия (или частного хозяйства) и генерировать энергию напрямую в нагрузку. Таким образом, за счет дополнительного источника генерации снижается потребление от сети. Наиболее актуально такое решение для предприятий с постоянным высоким дневным потреблением. В автономных сетях возможно использование двунаправленных инверторов (инвертор/зарядное устройство, «inverter/charger»). Такими источниками электроэнергии могут быть не только сетевые солнечные станции, но и ветрогенераторы с сетевыми инверторами, гидротурбины и т. д.

Сетевая солнечная электростанция (рис. 22, вклейка) может быть использована как дополнительный источник эконо8.1. Солнечные электроустановки P09Q<>Q0W0PWQQPQxx>>w

мии электроэнергии в системах бесперебойного питания (ИБП), построенных на двунаправленных инверторах. Общий вид автономной системы электроснабжения приведен на рисунке 23 (вклейка).

В современных солнечных электростанциях используются литиевые аккумуляторные батареи большой емкости, которые значительно быстрее свинцово-кислотных.

Фотоэлектрические системы применяются для освещения улиц и позволяют в сочетании с установкой энергосберегающих ламп в наружных светильниках снизить затраты на электроэнергию до 10 %.

Автономная система освещения состоит из небольшой солнечной батареи, аккумулятора с небольшой емкостью, контроллера. Все оборудование размещается на фонарных опорах. Мощность такой системы составляет 18—36 Вт, а работа в автономном режиме может продолжаться до 30 ч.

В Республике Беларусь фотоэлектрические системы электроснабжения внедряются на автозаправках. Электричества и тепла, вырабатываемого автозаправочной станцией, полностью хватает для восполнения собственных нужд в энергоресурсах. Электрическая энергия вырабатывается с помощью солнечных батарей, расположенных на крыше навеса над топливораздаточными колонками. В солнечный день панели вырабатывают до 11 кВт ч, тогда как для обеспечения нужд самой станции в светлое время суток требуется около 4 кВт ч. Солнечные панели способны вырабатывать электроэнергию даже при пасмурной погоде — до 2 кВт-ч. Система освещения выполнена с использованием светодиодных технологий. Под навесом в потолок вмонтированы светодиодные светильники с датчиками движения.

При выборе солнечной электростанции определяют номинальную мощность солнечных модулей, их количество, емкость аккумуляторной батареи, мощность инвертора и контроллера заряда-разряда. Как правило, каждая солнечная система, включает в себя следующие компоненты с такими функциями: солнечный модуль — преобразование солнечной энергии в электрическую; контроллер — заряд-разряд аккумулятора; аккумулятор — накопление энергии для дальнейшего ее использования; инвертор — преобразование постоянного тока в переменный. Такая система является автономным источником электрической

8. Устройство, техническое обслуживание и ремонт солнечных и ветровых электроустановок энергии и в дальнейшем может быть подключена в целях снабжения электрической энергией к самому разнообразному оборудованию.

Аккумуляторные батареи необслуживаемые герметизированные предназначены для «глубоких циклов» заряда-разряда. При выборе инвертора определяют суммарную нагрузку электроприемников.

Солнечные модули снабжены тремя байпасными диодами, расположенными в соединительной коробке, предохраняющими модуль от выхода из строя при затенении части солнечного модуля. Для получения требуемого напряжения (тока) солнечные модули могут соединяться последовательно, параллельно. Общий вид основных элементов солнечной электростанции представлен на рисунке 24 (вклейка).

Характеристики солнечных модулей инвертора приведены в таблице 8.1, инвертора — в таблице 8.2.

Таблица 8.1

Основные технические характеристики фотомодулей (солнечных модулей)

Характеристика

Номинальное значение

Напряжение, В

30,4

Сила тока, А

8,39

Напряжение холостого хода, В, не менее

37,8

Ток короткого замыкания, А, не менее

8,77

Мощность, Вт

255

Габариты, мм

1680 х 990 х 40

Масса, кг

19

Фронтальное покрытие

Закаленное стекло высокопрозрачное, 3,2 мм

Тыльное покрытие

Многослойное полимерное, цвет белый

Герметизация

EVA-solar cells—EVA

Соединительные провода

Коннекторы tyco-plug, 2 провода 1x0,4 мм2

Количество фотоэлектрических преобразователей

60

Тип фотоэлектрических преобразователей

Мультикристаллические, 156x156 мм

Примечание. Устойчивы к ветру до 130 км/ч, фактор безопасности 3. Квалификация: IEC 61215 Ed.2, IEC 61730 (включая класс безопасности II).

Таблица 8.2

Характеристика

Номинальное значение

Входной постоянный ток

Максимальная мощность, кВт

До 20

Максимальное входное напряжение, В

1000

МРР напряжениие, В (в точке максимальной мощности станции)

580-800/580

Минимальное входное напряжение/стар-товое напряжение, В

580/620

Максимальная сила тока, А

36

Число независимых МРР входов от солнечных панелей

1/6

Выходной переменный ток

Установленная мощность (230 В, 50 Гц)

До 20

Полная мощность, В А

До 20

Номинальное напряжение переменного тока

3 / N/ РЕ, 230 В / 400 В

Диапазон напряжений, В

160-280

Частота переменного тока, Гц

50, 60, -6, +5

Номинальный ток

230 В, 50 Гц

Максимальная сила тока, А

До 29

Количество фаз

3

Эффективность

кпд

98 %

Общие характеристики

Масса, кг

45

Габариты, мм

665 х 680 х 265

Шум, дБ

51

Климатическое исполнение

4К4Н

Уровень защиты

ZP65

Общие характеристики инвертора

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >