ГЛАВА II

2.1.Варианти за изграждане на фотоелектрична система 63

kW.

За слънчевите условия в нашата страна най-често се предпочитат

неподвижно монтирани фотоволтаични панели. Най-евтини са

китайските и индийските фотоволтаици, но с най-нисък гаранционен

срок. Най-скъпи са германските и японските. Цените на американските

производители са по-ниски от европейските. Производители от САЩ

предлагат най-високо ефективните тънкослойни фотоволтаици и затова

имат водещо място в тази технология на световния пазар. През

последните години, цените на всички видове фотоволтаици падаха и

вече се стабилизират, независимо от произхода им. Цялостните

фотоволтаичните системи, които имат всичко необходимо за включване

към стандартна електрическа мрежа, струват около 3 евро на ват за

клетъчните модули и 15% по-евтино за тънкослойните фотоволтаици.

Три са основните фактори, чрез които може да се

максимизира годишния електродобив от фотоволтаиците.

- Първото е да се подберат най-подходящите фотоволтаици за

всяко конкретно място. Това е резултат на диференциален слънчево-

енергиен одит.

- Второто е да се избере оптималната им ориентация към

слънцето. Този избор се основава на съотношенията между общата и

дифузната слънчева радиация на място, конкретно за енергозначимия

спектрален светлинен диапазон на избрания най-подходящ тип

фотоволтаик, в съответствие със спектралните му енергийни

характеристики.

- Третото е да се реши дали да се използват концентратори на

слънчевата светлина . Изборът на концентратори изобщо и в частност

на определени видове също зависи от параметрите на слънчевото

греене. Тук решаващо е отношението на пряката към дифузната

светлина за енергозначимия спектрален светлинен диапазон на

избрания най-подходящ тип фотоволтаик.

Увеличено електропроизводство от фотоволтаиците може да се

осигури и чрез някои допълнителни пасивни и активни технически

средства.

Технически средства за увеличаване на

електропроизводителността на модулите могат да се

класифицират в 5 основни направления:

- Прозрачни покрития за фотоволтаиците, отразяващи

нежеланите дълги инфрачервени лъчи, чиято енергия не е достатъчна

да предизвика протичане на ток във фотоволтаичните клетки, а само ги

загрява;

- Технически конструкции, подпомагащи естественото

охлаждане на фотоволтаиците;

- Опорни конструкции за месечни и сезонни корекции на

зенитните наклони на фотоволтаичните модули;

- Допълнителни рефлектори и концентратори за уплътняване

мощностния капацитет на фотоволтаичните модули;

- Екологични иновативни технически решения,

предотвратяващи засенчването на терените от фотоволтаичните

системи.

За слънчево-климатичните условия в нашата страна се инсталират

фотоволтаици с мощност от от 15 до 60 kW на площ от 1 декар, равен

терен. Те са масово използваните различни видове силициеви

фотоволтаици (монокристални, поликристални и аморфни-

тънкослойни). Годишният добив у нас на електричество от такива

фотоволтаици, разположени на площ от един декар е от 17 000 до 200

000 киловатчаса, в зависимост от видовете технологии, техническите

параметри на модулите и тяхното оптимално разположение на терена.

Цената на фотоволтаиците се променя в много широки граници, в

зависимост от производителността, ефективността, дълговечността им

и други техни характеристики. Само за силициевите фотоволтаици

разликата в цените им варира от 1000 до 5000 евро за един киловат

инсталирана максимална мощност (kWp). А разликата в енергийната им

ефективност при преобразуване на светлината в електроенергия

достига до около 4 пъти.

Максималната мощност при PV панелите не се постига при най-

голям пек и висока температура. Оптимумът е при около +25C което е и

стандарта за измерване на мощността им във Wp.

2.2.Оразмеряване на PV система

За достигане на мощност 63 kW, се определя броя на

фотоволтаичните панели:

Npv = Pж/Ppv, (2.1)

където Pж е желана за изграждане мощност

Ppv – мощност на един панел

Получава се : Npv =5980/171=350 панела

Според мощността на модулите, необходимия брой е 350. За

ефективната работа и оптимална конфигурация, модулите се групират в

24 клона, а във всеки клон се свързват последователно 14 модула или

14х24=350. Всеки от 12-те инвертора работят с два клона от модулите.

В проектът се предвижда поставяне на предпазители като комутационна

апаратура за всеки клон. Така при необходимост ще може да се

изключва всеки клон. Това би се наложило при различни ситуации. Една

от тях е локализиране на „земя” във веригата DC. Също така може да се

налага изключване на DC напрежението към инвертор или към всички

инвертори с цел пренареждане на броя клонове към един или друг

инвертор. Така при повреден инвертор, неговите клонове ще могат да

се включат към останалите, като се изключи DC напрежението и се

преаранжират връзките в клемореда или изходящите клеми на

изключените предпазители.

DC системата работи изолирана от ”земя”. Самите инвертори

притежават „земна контрола”, т.е. показват състоянието на изолацията

на DC веригите от земния контур.

Всеки от фотоволтаичните модули се шунтира с обратен диод.

Това е необходимо за оптимизиране на работата и повишаване на

ефективността. При негенериращ модул ( в следствие на повреда или

локално засенчване ) би се получило неефективна работа на цялата

верига (клон) от последователно свързани модули. Шунтиращият диод в

такъв случай ще шунтира негенериращия модул и няма да наруши

работата и ефективната генерация на останалите модули в клона.

В нормално състояние, когато съответния модул генерира

напрежение, поляритета е обратен за шунтиращия диод и той не влияе

по никакъв начин на съответната верига.

Според данни за избраните модули, шунтиращите диоди са

поставени от производителя. Обикновено производителите интегрират в

модулите тези диоди.

За всеки клон се поставя по един „блокиращ” диод, който не

позволява клоновете да си влияят. Така се изключва възможността

един клон да бъде консуматор на друг и да влошава параметрите на

генерацията.

Оптималният ъгъл при статичните панели е около 32 градуса за

България и право на юг. В нашия случай условието е изпълнено и са

избрани фотоволтаични панели монокристален тип IBC – 180M. с

технически данни :

IBC MonoSol 180 HS

Номинална пикова мощност Wp 180,0

Гарантирана минимална мощност Wp 171,0

Номинално напрежение V 23,7

Номинален ток A 7,60

Напрежение на празен ход V 30,0

Ток на късо съединение A 8,37

Температурен коефициент ISC %/K 0,05

Температурен коефициент UOC mV/K –104

Температурен коефициент Pmax %/K –0,5

Дължина mm 1318

Ширина mm 994

Височина mm 46

Тегло kg 16,0

Монтажни отвори 9 mm брой 4.

Фиг.2.1.Монокристален фотоволтаичен модул

Като предимства на продукта са посочени:

мощностна гаранция

- 25 години (80 %);

- 10 години (90 %);

2 години гаранция на продукта;

Тествани и сертифицирани съгласно IEC 61215;

IEC 61730 клас на приложение А за системи до 1000 V;

Толеранс на мощността –5 /+10 %;

Висока ефективност при малки размери;

бърз и евтин монтаж:

- доставени готови за свързване;

- доставени със свързващи кабели;

- Multi-Contact съединители;

- вградени бай-пас диоди.

100 % краен контрол с индивидуална регистрация на

електрическите характеристики.

Площта от 1008кв.м позволява изграждане на фотоволтаична централа

с номинална мощност 63 kWp, затова трябва да се използва възможно

най-рационално пространството. С тази инсталирана мощност ще може

да се захрани ремонтния цех, на който максималния му товар е

32,4kWh.

В този смисъл PV системата съдържа 350 PV панела тип IBC-

180M, свързани последователно по 14 броя в 24 вериги и 12 инвертора,

присъединени по 4 към всяка от трите фази (фиг.2.2). Инсталираната

мощност е 63 kW , а гарантираната 59,8 kW.

Фиг.2.2. Схема на свързване на фотоволтаичната система

2.3.Постояннотокови вериги

Електрическата схема за фотоволтаична система 63 kW е

съставена от два отделни контура – за постоянен и променлив ток.

=

=

=

Постояннотоковият контур е представен на електрическата схема от

фиг.2.2. Фотоволтаичната система съдържа 12 броя високоефективни

инвертора Sunny Boy SB 5000TL HC показанаи на фиг.2.3. Инверторите

са снабдени с постояннотокови изключватели (ESS) от страната на

фотоволтаичните панели. ESS ключът осигурява безопасна работа по

постоянно токовите вериги, чрез изключване на фотоволтаичния

генератор при профилактика на инверторния блок. Този тип инвертори

са свързани с 2 отделни паралелни клона, всеки от който е изграден от

14 фотоволтаични модула свързани последователно. Sunny Boy SB

5000TL HC + ESS е предварително оразмерен съгласно параметрите на

всеки отделен ред от фотоволтаичните модули, така че да осигури

максимална ефективност на преобразуване. Работните характеристики

на инвертора се програмират от производителя (SMA Technologie AG),

за да отговарят на всички изисквания и стандарти на

електроразпределителната мрежа.

Събирателните кутии са свързани към постояннотоковите входове

DC1 и DC2 на инвертора.

Фиг.2.3. Инвертор тип Sunny Boy SB 5000TL HC

2.3.1. Технически параметри на инвертора са следните:

Данните за инверторите тип Sunny Boy са дадени в таблица 2.1.

Модел Цена €

SB-700 73-150v 850

SB-700 96-200v 850

SB-700 119-250v 850

SB-1100 900

SB-1100LV 1290

SB-1700 1170

SB-2100TL 1390

SB-2500 1500

SB-2800I 1600

SB-3000 1620

SB-3300 1850

SB-3300TL HC 1800

SB-3800 1900

SB-4200TL HC 2600

SB-5000TL HC 2800

Табл.2.1. Данните за инверторите тип Sunny Boy

По икономическите показатели се избира инвертор тип SB-5000TL

HC.

Техническите параметри на инвертора SB-5000TL HC са дадени по долу

Вход

Максимална DC мощност 5300 W

Максимално DC напрежение 750 V

Размах на напрежение 125 - 700 V

Максимален входен ток 2х11 A

Изход

Номинална АС мощност 4600 W

Максимална АС мощност 5000 W

Максимален изходен ток 22 A

Напрежение на мрежата 220 – 240 V

Честота 50 Hz

Допустимо изменение на мрежата 198 – 260 V

Ниво на хармоници < 4 %

КПД 95,5 %

Степен на защита IP65

Тегло 31 kg

Брой на фазите 1

За изграждането на фотоволтаична система се избира инвертор

тип Sunny Boy на SMA, защото е с много висок КПД от 95 до 96 %.

Използваните инвертори са еднофазни и се свързват към трифазната

променливотокова система по схемата, показана на фиг.2.2. Към всяка

фаза се присъединяват по 4 инвертора, с което се осигурява пълна

симетрия.