תיבת צומת פאנל PV חכמה פותרת שלוש בעיות עיקריות שמטרידות את תעשיית ה-PV

בעשר השנים האחרונות, מוצרי ייצור חשמל פוטו-וולטאיים הפכו פופולריים יותר ויותר ברחבי העולם, וחידושים סביב תעשיית הפוטו-וולטאים צצים ללא סוף.צעדים חדשניים אלו קידמו את השיפור המתמיד ביעילותן של מערכות ייצור חשמל פוטו-וולטאיות, הוזלו עלויות, והפכו את המערכת הפוטו-וולטאית למקורקעת יותר וקרובה יותר לחיי התושבים.

בין אמצעים חדשניים אלה, המו"פ החכם של מערכות ייצור חשמל פוטו-וולטאיות הפך לאחד מדאגות הליבה של חדשנות טכנולוגית עולמית.כמה חברות פוטו-וולטאיות פורצות דרך ומוסדות מחקר משתמשים בטכנולוגיית אינטרנט, טכנולוגיית חיישנים, ניתוח ביג דאטה וכו' כדי לחבר בין מערכות תחנות הכוח הפוטו-וולטאיות המבודדות כדי לעזור למשקיעים לקבל החלטות נוחות יותר לתחזוקת בטיחות וניתוח הכנסות מהשקעה.

מהווה את הליבה של מערכת האנרגיה הסולארית - פאנלים סולאריים, היא נושאת את התפקיד הבסיסי של קליטת אור והמרת אנרגיית אור לאנרגיה חשמלית.עם זאת, במהלך השנים, רוב תחנות הכוח הפוטו-וולטאיות החכמות שטענו שהתקינו פלטפורמת ניהול חכמה עדיין לא ראו עקבות של "אינטליגנציה" ברמה הבסיסית של מודולי ליבת ייצור חשמל (פאנלים).הפאנלים הסולאריים פשוט מחוברים בסדרה על ידי המתקין ליצירת מיתר, ומספר מיתרים מחוברים ליצירת מערך פוטו-וולטאי, שיוצר לבסוף מערכת תחנת כוח.

אז האם יש בעיה עם ההסדר הזה?

ראשית, המתח של כל פאנל פוטו-וולטאי אינו גבוה, רק כמה עשרות וולט, אך המתח בסדרה גבוה עד כ-1000V.כאשר מערכת ייצור החשמל נתקלת בשריפה, גם אם הכבאים יכולים לנתק את מתג מעגל החזרה של המעגל הראשי, המערכת כולה עדיין מסוכנת מאוד, כי רק הזרם במעגל החזרה הוא כבוי.מכיוון שהפאנלים הסולאריים מחוברים זה לזה באמצעות מחברים, המתח של המערכת לאדמה הוא עדיין 1000V.כאשר כבאים חסרי ניסיון מוצאים רובי מים בלחץ גבוה כדי להתיז מים על לוחות ייצור חשמל אלה של 1000V, מכיוון שהמים מוליכים, הפרש המתח העצום מועמס ישירות על הכבאים דרך עמודת המים, ויתרחש אסון.

שנית, מאפייני הפלט של כל פאנל פוטו-וולטאיים אינם עקביים, כגון זרם, מתח ונקודת הפעלה אופטימלית.עם השימוש לטווח ארוך וההזדקנות הטבעית של מערכות פוטו-וולטאיות בחוץ, חוסר העקביות הזה יהפוך ברור יותר ויותר.המאפיינים של ייצור חשמל טנדם תואמים את "אפקט החבית".במילים אחרות, ייצור החשמל הכולל של מחרוזת פאנלים סולאריים תלוי יותר במאפייני התפוקה של הפאנל החלש ביותר במחרוזת.

שלישית, פאנלים סולאריים חוששים יותר מכל מחסימת צל (גורמי החסימה הם לרוב צל עצים, צואת ציפורים, אבק, ארובות, עצמים זרים וכו'), ולכן הם מותקנים בדרך כלל במקומות שטופי שמש, אך במערכות ייצור חשמל מבוזרות על הגג. כדי לשקול את היופי והתיאום של מבנה הבית והחצר הכולל, הבעלים מפזרים את לוחות הסוללה באופן שווה על הגג כולו.למרות שחלקים מסוימים של גגות אלו עלולים לגרום לחסימת צל, לפעמים, הבעלים אינם מבינים עד הסוף את ההשפעה והנזק החמור של חסימת צל על לוחות חשמל.מכיוון שלוח הסוללה מוצל על ידי צללים, אלמנט ההגנה על מעקף (בדרך כלל דיודה) בקופסת החיבורים של פאנל ה-PV שמאחורי הפאנל יושרה, וזרם ה-DC עד כ-9A במחרוזת הסוללה ייטען באופן מיידי על המעקף התקן, מה שהופך את תיבת צומת PV תהיה טמפרטורה גבוהה של יותר מ-100 מעלות בפנים.לטמפרטורה גבוהה זו תהיה השפעה מועטה על לוח הסוללות ותיבת החיבורים בטווח הקצר, אך אם אפקט הצל לא יבוטל וקיים לאורך זמן, זה ישפיע באופן רציני על חיי השירות של קופסת החיבורים ולוח הסוללות. .

יתרה מכך, חלק מהצללים שייכים למיגון חוזר בתדר גבוה (לדוגמה, הענפים מול הגג הפוטו-וולטאי הביתי יחסמו שוב ושוב את לוח הסוללה עם הרוח. מיגון מתחלף זה בתדר גבוה הופך את התקן המעקף במחזוריות: ניתוק – הולכה - ניתוק).הדיודה מופעלת ומחוממת על ידי הזרם בעל ההספק הגבוה, ואז ההטיה מתהפכת באופן מיידי כדי לבטל את הזרם ולהגדיל את המתח ההפוך.במחזור חוזר זה, חיי השירות של הדיודה מצטמצמים מאוד.ברגע שהדיודה בתיבת החיבורים של פאנל ה-PV נשרפת, פלט המערכת של כל הפנל הסולארי ייכשל.

אז האם יש פתרון שיכול לפתור את שלוש הבעיות הנ"ל בו זמנית?מהנדסים המציאו אתתיבת צומת PV חכמהאחרי שנים של עבודה קשה ותרגול.

תיבת צומת PV הניתנת להחלקה זו משתמשת בשבב ניהול כוח פוטו-וולטאי DC ייעודי לתכנון ובניית לוח בקרה, שניתן להתקין ישירות בקופסת החיבורים הפוטו-וולטאית.על מנת להקל על ההתקנה של יצרני פאנלים סולאריים, התכנון שמור ארבעה שקעי חיווט בפס, כך שניתן לחבר בקלות את קופסת החיבורים לפאנל הסולארי ולפלטכבליםומחבריםמותקנים מראש לפני היציאה מהמפעל.תיבת צומת זו היא כיום קופסת הצומת החכמה ה-PV הנוחה ביותר בתעשייה הפוטו-וולטאית להתקנה ולתחזוקה.היא מספקת בעיקר פתרונות לשלושת הבעיות העיקריות שלעיל הפוקדות את התעשייה הפוטו-וולטאית.יש לו את הפונקציות הבאות:

1) פונקציית MPPT: באמצעות שיתוף פעולה של תוכנה וחומרה, כל פאנל מצויד בטכנולוגיית מעקב הספק מקסימלית והתקני בקרה.טכנולוגיה זו יכולה למקסם את הפחתת יעילות ייצור החשמל הנגרמת על ידי מאפייני פאנל שונים במערך הפאנלים ולהפחית את "השפעת "אפקט החבית" על יעילות תחנת הכוח יכולה לשפר מאוד את יעילות ייצור החשמל של תחנת הכוח.מתוצאות הבדיקה, ניתן אף להגדיל את יעילות ייצור החשמל של המערכת ב-47.5%, מה שמגדיל את הכנסות ההשקעה ומקצר מאוד את תקופת ההחזר על ההשקעה.

2) פונקציית כיבוי חכמה עבור מצבים חריגים כגון שריפה: במקרה של שריפה, אלגוריתם התוכנה המובנה של תיבת החיבור של פאנל ה-PV ומעגל החומרה יכול לקבוע אם התרחשה חריגה תוך 10 מילישניות, ולנתק באופן פעיל החיבור בין כל לוח סוללות.המתח של 1000V מופחת למתח המקובל על גוף האדם בסביבות 40V כדי להבטיח את שלומם של הכבאים.

3) נעשה שימוש בטכנולוגיית בקרה משולבת תיריסטור MOSFET במקום דיודת Schottky המסורתית.כאשר הצל חסום, ניתן להפעיל את זרם המעקף של MOSFET באופן מיידי כדי להגן על בטיחות לוח הסוללה.יחד עם זאת, בגלל מאפייני ה-VF הנמוכים הייחודיים של ה-MOSFET, החום שנוצר בקופסת החיבורים הכוללת הוא רק עשירית מזה של קופסת החיבורים הרגילה.טכנולוגיה זו מאוד חיי השירות של תיבת החיבורים הפוטו-וולטאית מתארכים, וחיי השירות של הפאנל הסולארי מובטחים יותר.

נכון לעכשיו, פתרונות טכניים עבור קופסאות PV חכמות צצים בזה אחר זה, בעיקר סביב אופטימיזציה ושיפור יעילות ייצור החשמל של מחרוזת פוטו-וולטאית, ושיפור מנגנוני תגובת אש של מערכת פוטו-וולטאית כגון פונקציות כיבוי.

פיתוח ועיצוב "תיבת צומת PV חכמה" אינה בהכרח עבודה מורכבת ומעמיקה.עם זאת, כיצד יכולה קופסת החיבורים החכמה באמת לענות על נקודות הכאב והקשיים של שוק הפוטו-וולטאים?יש צורך למצוא את האיזון הטוב ביותר מבחינת התפקוד החשמלי של קופסת החיבורים, חיי השירות של מכשירים אלקטרוניים, העלות והכנסות ההשקעה של קופסת החיבורים החכמה.מאמינים שבשנים הקרובות, לקופסת החיבורים ה-PV החכמה יהיו יותר יישומים במערכת הפוטו-וולטאית ותיצור יותר ערך למשקיעים.