17.1 Introduction à la Connexion au Réseau

Les installations photovoltaïques connectées au réseau (également appelées "installations d'autoconsommation avec excédents" ou "vergers solaires") représentent l'une des applications les plus répandues de l'énergie solaire photovoltaïque. Contrairement aux installations isolées, ces installations injectent tout ou partie de l'énergie produite par les panneaux solaires directement dans le réseau électrique conventionnel, sans besoin de systèmes d'accumulation (batteries).

Ces installations ont connu une croissance spectaculaire ces dernières années grâce à la baisse des prix des matériaux photovoltaïques, à l'augmentation du rendement des onduleurs, et à l'évolution du cadre réglementaire qui favorise l'autoconsommation et la génération distribuée.

Les onduleurs Solener pour connexion au réseau sont des équipements "injecteurs" de dernière génération qui extraient constamment la puissance maximale du générateur photovoltaïque au moyen de systèmes MPPT (Maximum Power Point Tracking) de haute précision, et l'injectent au réseau électrique en se synchronisant automatiquement avec la fréquence et la tension du réseau.

17.2 Types d'Installations Connectées au Réseau

Il existe différentes modalités d'installations photovoltaïques connectées au réseau électrique, chacune avec ses caractéristiques spécifiques:

A) Autoconsommation Sans Excédents

L'installation photovoltaïque est dimensionnée pour que toute l'énergie produite soit consommée instantanément par l'installation. Aucune énergie n'est injectée au réseau électrique.

• Avantage: Ne nécessite pas de démarches de connexion ni de compensation
• Limitation: Nécessite un système anti-injection certifié
• Application: Petites installations domestiques

B) Autoconsommation Avec Excédents et Compensation

L'installation peut injecter des excédents au réseau, qui sont compensés économiquement dans la facture électrique.

• Avantage: Permet une plus grande puissance installée
• Compensation: Jusqu'à 100% de l'excédent
• Application: Installations domestiques et commerciales
• Exigence: Contrat de compensation avec le commercialisateur

C) Autoconsommation Avec Excédents Non Soumis à Compensation

L'installation injecte des excédents au réseau et les vend sur le marché électrique au prix horaire.

• Avantage: Possibilité de vendre toute l'énergie
• Exigence: Inscription au RAIPRE
• Application: Installations de plus grande puissance

D) Installation de Génération Pure (Vergers Solaires)

Toute l'énergie produite est injectée au réseau. Il n'existe pas de consommation associée à l'installation.

• Application: Grandes plantes photovoltaïques
• Régime: Rémunératoire (enchères ou régime rémunératoire spécifique)
• Puissance: Depuis kW jusqu'à centaines de MW

17.3 Configuration du Système

Composants Basiques du Système

Une installation photovoltaïque connectée au réseau est composée des éléments principaux suivants:

• Générateur photovoltaïque: Ensemble de panneaux solaires connectés en série et parallèle
• Onduleur injecteur: Convertit le courant continu en alternatif et le synchronise avec le réseau
• Tableau de protection CC: Protections du côté courant continu
• Tableau de protection CA: Protections du côté courant alternatif
• Compteur de génération: Mesure l'énergie injectée au réseau
• Compteur de consommation: Mesure l'énergie consommée du réseau
• Système de surveillance: Surveillance du rendement

Schéma Basique de Connexion

Caractéristiques Principales

• Sans batteries d'accumulation (coût et maintenance moindres)
• Injection directe au réseau électrique
• Synchronisation automatique avec le réseau
• Suivi MPPT constant du générateur photovoltaïque
• Puissances depuis 1 kW jusqu'à onduleurs centraux de plusieurs MW
• Surveillance en temps réel du rendement

17.4 Fonctionnement de l'Onduleur Injecteur

L'onduleur est l'élément central qui contrôle tout le fonctionnement du système. Il dispose d'un système de contrôle intelligent qui permet un fonctionnement complètement automatisé et optimisé.

Séquence de Fonctionnement

• Nuit: L'onduleur reste en état d'attente (standby), surveillant continuellement les valeurs de tension du réseau électrique. La consommation dans cet état est minimale (< 1W dans les onduleurs modernes).
• Aube: Lorsque la tension du champ photovoltaïque augmente au-dessus du seuil minimum (typiquement > 150V DC), l'onduleur initie sa séquence de démarrage.
• Vérification: L'onduleur vérifie que la tension et la fréquence du réseau sont dans les limites permises par la réglementation (EN 50549-1 / RD 1699/2001).
• Connexion: Lorsque les conditions sont correctes, l'onduleur commence à injecter le courant du champ photovoltaïque au réseau, en se synchronisant avec la fréquence et la phase du réseau.
• Opération: Pendant le jour, l'onduleur injecte continuellement le courant du champ photovoltaïque au réseau, réalisant un suivi MPPT constant pour extraire la puissance maximale.
• Déconnexion: Au crépuscule, lorsque la tension du champ tombe en dessous du seuil minimum, l'onduleur se déconnecte du réseau et revient à l'état d'attente.

Suivi MPPT (Maximum Power Point Tracking)

Le système MPPT est l'algorithme qui permet à l'onduleur d'extraire constamment la puissance maximale du générateur photovoltaïque, indépendamment des conditions d'irradiance et de température.

• Algorithme de suivi continu du point de puissance maximale
• Adaptation automatique aux changements d'irradiance et de température
• Efficacité de suivi > 99%
• Temps de réponse < 100 ms

17.5 Protections et Sécurité

Les onduleurs de connexion au réseau doivent incorporer de nombreuses protections pour garantir la sécurité des personnes et la stabilité du réseau électrique. Ces protections sont réglementées par la réglementation en vigueur.

Protections Contre les Perturbations du Réseau

Protections Électriques du Système

• Protection contre surtensions transitoires: Varistances (MOV) en CC et CA
• Protection contre surtensions permanentes: Relais de protection contre surtensions permanentes (RPS)
• Protection contre courts-circuits: Fusibles ou interrupteurs automatiques
• Protection différentielle: Pour installations de plus grande puissance
• Interrupteur automatique magnétothermique: Protection contre surcharges et courts-circuits
• Interrupteur différentiel: Protection contre contacts directs et indirects

Protection Contre Îlotage (Anti-Islanding)

La protection contre îlotage est fondamentale pour garantir que l'installation photovoltaïque se déconnecte automatiquement lorsqu'une coupure se produit dans le réseau électrique, évitant que l'installation continue à injecter de l'énergie à un réseau qui est supposé déconnecté (situation dangereuse pour les opérateurs qui travaillent sur le réseau).

• Détection active et passive d'îlotage
• Temps de déconnexion < 5 secondes
• Obligatoire selon réglementation EN 50549-1
• Vérification périodique obligatoire

17.6 Réglementation Applicable en Espagne

Les installations photovoltaïques connectées au réseau sont réglementées par une extensive réglementation qui garantit la sécurité, la qualité de l'alimentation et l'intégration au réseau électrique.

Réglementation Basique

Exigences de Connexion Selon RD 244/2019

• Autoconsommation sans excédents: Ne nécessite pas de communication au distributeur
• Autoconsommation avec excédents soumis à compensation:
  • Communication au distributeur
  • Contrat d'accès avec le distributeur
  • Contrat de compensation avec le commercialisateur
  • Puissance maximale: 100 kW (simplifié) ou sans limite
• Autoconsommation avec excédents non soumis à compensation:
  • Inscription au RAIPRE
  • Projet technique visé
  • Contrat de représentation

17.7 Dimensionnement du Système

Le dimensionnement d'une installation photovoltaïque connectée au réseau nécessite de considérer de multiples facteurs pour garantir une conception optimale et rentable.

Étape 1: Déterminer la Consommation

Il faut analyser la consommation électrique de l'installation pour dimensionner adéquatement l'installation photovoltaïque.

• Analyse des factures électriques (12 derniers mois)
• Profil de consommation horaire (si possible)
• Identification des consommations critiques
• Estimation des consommations futures

Étape 2: Calculer l'Énergie Produite

Étape 3: Choix de l'Onduleur

Étape 4: Configuration des Panneaux en Série

Étape 5: Configuration des Branches en Parallèle

Étape 6: Vérification Finale

• Vérifier que la puissance totale installée est cohérente avec la consommation
• Vérifier que la configuration série-parallèle est correcte
• Vérifier que les intensités sont dans les limites de l'onduleur
• Vérifier que les tensions sont dans les limites de l'onduleur
• Vérifier que le ratio de surdimensionnement est adéquat

17.8 Installation du Système

L'installation d'une installation photovoltaïque connectée au réseau doit être réalisée en suivant les bonnes pratiques et la réglementation en vigueur.

Phase 1: Préparation du Terrain et Structures

• Aménagement du terrain pour supports sur base de béton
• Étude de la structure existante (couverture, façade, sol)
• Calcul de charges et vérification structurelle
• Installation de structures avec inclinaison et orientation optimales
• Imperméabilisation en couvertures (si nécessaire)

Phase 2: Installation des Panneaux Photovoltaïques

• Placement des panneaux photovoltaïques sur les structures
• Fixation mécanique selon instructions du fabricant
• Connexion des panneaux en série jusqu'à compléter chaque branche
• Vérification de polarité et tensions
• Installation de diodes by-pass (si nécessaire)

Phase 3: Installation du Câblage

• Sillons pour canalisation de conducteurs électriques
• Boîtes pour aide à introduction de conducteurs
• Installation de canalizations (tubes, plateaux, etc.)
• Tirage de conducteurs CC (câble solaire homologué)
• Tirage de conducteurs CA
• Section du conducteur selon tableau d'intensités maximales
• Vérification d'isolation et continuité

Phase 4: Installation des Protections

• Tableau de commande et protection CC:
  • Interrupteur-sectionneur CC
  • Fusibles DC par branche
  • Varistances (protection contre surtensions)
  • Protection contre surtensions permanentes
• Tableau de protection CA:
  • Interrupteur automatique magnétothermique
  • Interrupteur différentiel
  • Protection contre surtensions (SPD type 2)
  • Protection contre manque de phase

Phase 5: Connexion de l'Onduleur

• Installation de l'onduleur (une ou plusieurs unités selon puissance)
• Connexion du côté CC au tableau de protections CC
• Connexion du côté CA au tableau de protections CA
• Connexion à terre (obligatoire)
• Connexion du système de surveillance
• Distance minimum entre protections et onduleur

Phase 6: Connexion au Réseau et Mise en Service

• Connexion au tableau général de l'installation
• Installation de compteurs (génération et consommation)
• Vérification des protections et synchronisation
• Essais de fonctionnement
• Vérification de la protection contre îlotage
• Élaboration de bulletin d'installation
• Traitement auprès du distributeur et du commercialisateur

17.9 Onduleurs Centraux Solener

Pour grandes installations photovoltaïques, Solener dispose d'onduleurs centraux de dernière génération installés dans des armoires qui incorporent tous les éléments de protection en CC et CA.

Caractéristiques Principales

• Puissances: Depuis 50 kW jusqu'à onduleurs centraux de plusieurs MW
• Protections intégrées: Protections CC et CA complètes intégrées dans l'armoire
• Connexion simplifiée: Extrêmement simple, réduisant temps d'installation
• Sommable en puissance: Possibilité d'unir plusieurs onduleurs (ex: 3 × 100 kW = 300 kW)
• Surveillance avancée: Système de surveillance intégré avec communication à distance
• Haute efficacité: Rendement > 98%
• Multiples MPPT: Multiples suiveurs MPPT indépendants

Avantages des Onduleurs Centraux

• Plus grande efficacité que les onduleurs string
• Moindre coût par kW installé
• Maintenance plus simple
• Plus grande fiabilité
• Moindre nombre de composants
• Installation plus rapide

17.10 Surveillance du Système

La surveillance du système est fondamentale pour garantir un fonctionnement optimal et détecter de possibles incidences de forme rapide.

Paramètres à Surveiller

• Production énergétique:
  • Production instantanée (kW)
  • Production journalière (kWh)
  • Production mensuelle et annuelle
  • Production par branche ou string
• Paramètres électriques:
  • Tension DC (entrée de l'onduleur)
  • Courant DC
  • Tension AC (sortie de l'onduleur)
  • Courant AC
  • Fréquence
  • Puissance active, réactive et apparente
  • Facteur de puissance
• État du système:
  • État de l'onduleur (attente, fonctionnement, erreur)
  • Alarmes et pannes
  • Température de l'onduleur
  • Temps de fonctionnement

Systèmes de Surveillance

• Surveillance locale: Display dans l'onduleur
• Surveillance à distance: Portail web et application mobile
• Surveillance avancée: Systèmes SCADA pour grandes installations
• Alertes: Notifications par email ou SMS devant incidences

17.11 Maintenance du Système

La maintenance périodique est fondamentale pour garantir le correct fonctionnement et la maximale production de l'installation.

Maintenance Préventive

• Nettoyage des panneaux:
  • Nettoyage périodique pour éliminer poussière, saleté et excréments d'oiseaux
  • Fréquence: 1-2 fois par an (selon environnement)
  • Utiliser eau déminéralisée
• Inspection visuelle:
  • Vérifier état des panneaux (fissures, décoloration)
  • Vérifier état des connexions
  • Vérifier état des structures
  • Vérifier absence d'ombres nouvelles
• Vérifications électriques:
  • Mesure de tensions et courants
  • Vérification d'isolation
  • Vérification des protections
  • Thermographie infrarouge (annuelle)

Fréquence de Maintenance

17.12 Rentabilité Économique

La rentabilité économique d'une installation photovoltaïque connectée au réseau dépend de multiples facteurs.

Facteurs qui Influent sur la Rentabilité

• Coût de l'installation (investissement initial)
• Production énergétique annuelle
• Prix de l'énergie électrique
• Compensation des excédents
• Subventions et aides
• Coûts de maintenance
• Durée de vie de l'installation

Calcul de la Rentabilité

Exemple de Rentabilité

Il est démontré que l'irrigation de 2 ou 3 Has. de vignoble avec un système de pompage photovoltaïque s'amortit en moins de deux ans au prix actuel des intrants. Un système photovoltaïque de 2 kWp (3 CV) de puissance nominale peut augmenter sa production en un 500%, ce qui peut supposer une période d'amortissement inférieure à deux ans.

17.13 Cas Pratiques

Cas Pratique 1: Installation Domestique 5 kWp

Cas Pratique 2: Installation Commerciale 50 kWp

Cas Pratique 3: Verger Solaire 500 kWp

17.14 Considérations de Sécurité

La sécurité est un aspect fondamental dans le design, l'installation et la maintenance des installations photovoltaïques connectées au réseau.

Risques Électriques

• Risque de contact direct: Contact avec parties actives du système
• Risque de contact indirect: Contact avec masses mises accidentellement en tension
• Risque d'arc électrique: Formation d'arcs électriques en manœuvres
• Risque d'incendie: Par courts-circuits ou surchauffe

Mesures de Sécurité

• Utiliser EPI adaptés (gants diélectriques, lunettes, etc.)
• Déconnecter le système avant d'intervenir
• Vérifier absence de tension
• Signaler la zone de travail
• Travailler toujours avec au moins deux personnes
• Formation spécifique en risque électrique

17.15 Environnement et Durabilité

Les installations photovoltaïques connectées au réseau contribuent significativement à la durabilité environnementale.

Bénéfices Environnementaux

• Réduction d'émissions de CO₂
• Réduction d'émissions d'autres polluants (SO₂, NOx, particules)
• Épargne de ressources fossiles
• Contribution à la lutte contre le changement climatique
• Énergie propre et renouvelable

Calcul de la Réduction d'Émissions

17.16 Résumé du Chapitre 17

17.1 Introduction to Grid Connection

Grid-connected photovoltaic installations (also called "self-consumption installations with surplus" or "solar orchards") represent one of the most widespread applications of photovoltaic solar energy. Unlike isolated installations, these installations inject all or part of the energy produced by solar panels directly into the conventional electrical grid, without the need for storage systems (batteries).

These installations have experienced spectacular growth in recent years thanks to the decrease in the prices of photovoltaic materials, the increase in the efficiency of inverters, and the evolution of the regulatory framework that favors self-consumption and distributed generation.

Solener inverters for grid connection are state-of-the-art "injector" equipment that constantly extract the maximum power from the photovoltaic generator through high-precision MPPT (Maximum Power Point Tracking) systems, and inject it into the electrical grid automatically synchronizing with the frequency and voltage of the grid.

17.2 Types of Grid-Connected Installations

There are different modalities of photovoltaic installations connected to the electrical grid, each with its specific characteristics:

A) Self-Consumption Without Surplus

The photovoltaic installation is sized so that all the energy produced is instantly consumed by the installation. No energy is injected into the electrical grid.

• Advantage: Does not require connection procedures or compensation
• Limitation: Requires certified anti-injection system
• Application: Small domestic installations

B) Self-Consumption With Surplus and Compensation

The installation can inject surplus into the grid, which are economically compensated in the electricity bill.

• Advantage: Allows greater installed power
• Compensation: Up to 100% of the surplus
• Application: Domestic and commercial installations
• Requirement: Compensation contract with marketer

C) Self-Consumption With Non-Compensated Surplus

The installation injects surplus into the grid and sells them in the electricity market at an hourly price.

• Advantage: Possibility of selling all energy
• Requirement: Registration in RAIPRE
• Application: Higher power installations

D) Pure Generation Installation (Solar Orchard)

All the energy produced is injected into the grid. There is no consumption associated with the installation.

• Application: Large photovoltaic plants
• Regime: Remunerative (auctions or specific remunerative regime)
• Power: From kW to hundreds of MW

17.3 System Configuration

Basic System Components

A grid-connected photovoltaic installation is composed of the following main elements:

• Photovoltaic generator: Set of solar panels connected in series and parallel
• Injector inverter: Converts direct current into alternating current and synchronizes it with the grid
• DC protection panel: DC side protections
• AC protection panel: AC side protections
• Generation meter: Measures energy injected into the grid
• Consumption meter: Measures energy consumed from the grid
• Monitoring system: Performance monitoring

Basic Connection Diagram

Main Characteristics

• No storage batteries (lower cost and maintenance)
• Direct injection to the electrical grid
• Automatic synchronization with the grid
• Constant MPPT tracking of the photovoltaic generator
• Powers from 1 kW to central inverters of several MW
• Real-time performance monitoring

17.4 Injector Inverter Operation

The inverter is the central element that controls the entire system operation. It has an intelligent control system that allows completely automated and optimized operation.

Operation Sequence

• Night: The inverter remains in standby state, continuously monitoring the grid voltage values. Consumption in this state is minimal (< 1W in modern inverters).
• Dawn: When the photovoltaic field voltage increases above the minimum threshold (typically > 150V DC), the inverter initiates its start-up sequence.
• Verification: The inverter verifies that the grid voltage and frequency are within the limits allowed by regulations (EN 50549-1 / RD 1699/2001).
• Connection: When conditions are correct, the inverter begins injecting current from the photovoltaic field to the grid, synchronizing with the grid frequency and phase.
• Operation: During the day, the inverter continuously injects current from the photovoltaic field to the grid, performing constant MPPT tracking to extract maximum power.
• Disconnection: At dusk, when the field voltage falls below the minimum threshold, the inverter disconnects from the grid and returns to standby state.

MPPT Tracking (Maximum Power Point Tracking)

The MPPT system is the algorithm that allows the inverter to constantly extract the maximum power from the photovoltaic generator, regardless of irradiance and temperature conditions.

• Continuous tracking algorithm of the maximum power point
• Automatic adaptation to changes in irradiance and temperature
• Tracking efficiency > 99%
• Response time < 100 ms

17.5 Protections and Safety

Grid connection inverters must incorporate numerous protections to ensure the safety of people and the stability of the electrical grid. These protections are regulated by current regulations.

Protections Against Grid Disturbances

System Electrical Protections

• Protection against transient overvoltages: Varistors (MOV) in DC and AC
• Protection against permanent overvoltages: Permanent overvoltage protection relay (RPS)
• Protection against short circuits: Fuses or automatic circuit breakers
• Differential protection: For higher power installations
• Magneto-thermal automatic circuit breaker: Protection against overloads and short circuits
• Differential circuit breaker: Protection against direct and indirect contacts

Anti-Islanding Protection

Anti-islanding protection is fundamental to ensure that the photovoltaic installation automatically disconnects when a cut occurs in the electrical grid, preventing the installation from continuing to inject energy into a grid that is supposed to be disconnected (dangerous situation for operators working on the grid).

• Active and passive islanding detection
• Disconnection time < 5 seconds
• Mandatory according to EN 50549-1 regulation
• Mandatory periodic verification

17.6 Applicable Regulations in Spain

Grid-connected photovoltaic installations are regulated by extensive regulations that guarantee safety, supply quality, and integration into the electrical grid.

Basic Regulations

Connection Requirements According to RD 244/2019

• Self-consumption without surplus: Does not require communication to the distributor
• Self-consumption with compensated surplus:
  • Communication to the distributor
  • Access contract with the distributor
  • Compensation contract with the marketer
  • Maximum power: 100 kW (simplified) or without limit
• Self-consumption with non-compensated surplus:
  • Registration in RAIPRE
  • Approved technical project
  • Representation contract

17.7 System Sizing

Sizing a grid-connected photovoltaic installation requires considering multiple factors to guarantee an optimal and profitable design.

Step 1: Determine Consumption

The electrical consumption of the installation must be analyzed to properly size the photovoltaic installation.

• Analysis of electricity bills (last 12 months)
• Hourly consumption profile (if possible)
• Identification of critical consumptions
• Estimation of future consumptions

Step 2: Calculate Produced Energy

Step 3: Choose Inverter

Step 4: Series Panel Configuration

Step 5: Parallel String Configuration

Step 6: Final Verification

• Verify that total installed power is consistent with consumption
• Verify that series-parallel configuration is correct
• Verify that currents are within inverter limits
• Verify that voltages are within inverter limits
• Verify that oversizing ratio is adequate

17.8 System Installation

The installation of a grid-connected photovoltaic installation must be performed following good practices and current regulations.

Phase 1: Site Preparation and Structures

• Site preparation for supports on concrete base
• Study of existing structure (roof, facade, ground)
• Load calculation and structural verification
• Installation of structures with optimal inclination and orientation
• Waterproofing on roofs (if necessary)

Phase 2: Photovoltaic Panel Installation

• Placement of photovoltaic panels on structures
• Mechanical fixation according to manufacturer instructions
• Connection of panels in series until completing each string
• Polarity and voltage verification
• Installation of by-pass diodes (if necessary)

Phase 3: Wiring Installation

• Trenches for electrical conductor channeling
• Boxes for conductor introduction assistance
• Installation of channels (tubes, trays, etc.)
• Laying of DC conductors (approved solar cable)
• Laying of AC conductors
• Conductor section according to maximum current table
• Insulation and continuity verification

Phase 4: Protection Installation

• DC control and protection panel:
  • DC switch-disconnector
  • DC fuses per string
  • Varistors (overvoltage protection)
  • Permanent overvoltage protection
• AC protection panel:
  • Magneto-thermal automatic circuit breaker
  • Differential circuit breaker
  • Overvoltage protection (SPD type 2)
  • Phase failure protection

Phase 5: Inverter Connection

• Inverter installation (one or several units according to power)
• DC side connection to DC protection panel
• AC side connection to AC protection panel
• Ground connection (mandatory)
• Monitoring system connection
• Minimum distance between protections and inverter

Phase 6: Grid Connection and Commissioning

• Connection to the installation's main panel
• Meter installation (generation and consumption)
• Protection and synchronization verification
• Operation tests
• Anti-islanding protection verification
• Preparation of installation bulletin
• Processing with distributor and marketer

17.9 Solener Central Inverters

For large photovoltaic installations, Solener has state-of-the-art central inverters installed in cabinets that incorporate all DC and AC protection elements.

Main Characteristics

• Powers: From 50 kW to central inverters of several MW
• Integrated protections: Complete DC and AC protections integrated in the cabinet
• Simplified connection: Extremely simple, reducing installation times
• Summable in power: Possibility of joining several inverters (e.g.: 3 × 100 kW = 300 kW)
• Advanced monitoring: Integrated monitoring system with remote communication
• High efficiency: Performance > 98%
• Multiple MPPT: Multiple independent MPPT trackers

Advantages of Central Inverters

• Higher efficiency than string inverters
• Lower cost per kW installed
• Simpler maintenance
• Higher reliability
• Fewer components
• Faster installation

17.10 System Monitoring

System monitoring is fundamental to guarantee optimal operation and quickly detect possible incidents.

Parameters to Monitor

• Energy production:
  • Instantaneous production (kW)
  • Daily production (kWh)
  • Monthly and annual production
  • Production per string or branch
• Electrical parameters:
  • DC voltage (inverter input)
  • DC current
  • AC voltage (inverter output)
  • AC current
  • Frequency
  • Active, reactive and apparent power
  • Power factor
• System status:
  • Inverter status (standby, operation, error)
  • Alarms and failures
  • Inverter temperature
  • Operating time

Monitoring Systems

• Local monitoring: Display on the inverter
• Remote monitoring: Web portal and mobile application
• Advanced monitoring: SCADA systems for large installations
• Alerts: Notifications by email or SMS for incidents

17.11 System Maintenance

Periodic maintenance is fundamental to guarantee correct operation and maximum production of the installation.

Preventive Maintenance

• Panel cleaning:
  • Periodic cleaning to remove dust, dirt and bird droppings
  • Frequency: 1-2 times per year (depending on environment)
  • Use demineralized water
• Visual inspection:
  • Verify panel condition (cracks, discoloration)
  • Verify connection condition
  • Verify structure condition
  • Verify absence of new shadows
• Electrical verifications:
  • Voltage and current measurement
  • Insulation verification
  • Protection verification
  • Infrared thermography (annual)

Maintenance Frequency

17.12 Economic Profitability

The economic profitability of a grid-connected photovoltaic installation depends on multiple factors.

Factors Influencing Profitability

• Installation cost (initial investment)
• Annual energy production
• Electricity price
• Surplus compensation
• Subsidies and aid
• Maintenance costs
• Installation useful life

Profitability Calculation

Profitability Example

It is demonstrated that the irrigation of 2 or 3 hectares of vineyard with a photovoltaic pumping system is amortized in less than two years at the current price of inputs. A 2 kWp (3 HP) photovoltaic system of nominal power can increase its production by 500%, which can mean an amortization period of less than two years.

17.13 Practical Cases

Practical Case 1: 5 kWp Domestic Installation

Practical Case 2: 50 kWp Commercial Installation

Practical Case 3: 500 kWp Solar Orchard

17.14 Safety Considerations

Safety is a fundamental aspect in the design, installation and maintenance of grid-connected photovoltaic installations.

Electrical Risks

• Direct contact risk: Contact with active parts of the system
• Indirect contact risk: Contact with masses accidentally put in tension
• Electric arc risk: Formation of electric arcs in maneuvers
• Fire risk: Due to short circuits or overheating

Safety Measures

• Use appropriate PPE (dielectric gloves, goggles, etc.)
• Disconnect the system before intervening
• Verify absence of voltage
• Signal the work area
• Always work with at least two people
• Specific training in electrical risk

17.15 Environment and Sustainability

Grid-connected photovoltaic installations significantly contribute to environmental sustainability.

Environmental Benefits

• Reduction of CO₂ emissions
• Reduction of other pollutant emissions (SO₂, NOx, particles)
• Savings of fossil resources
• Contribution to the fight against climate change
• Clean and renewable energy

Emission Reduction Calculation

17.16 Chapter 17 Summary

17.1 مقدمة عن الاتصال بالشبكة

تمثل المنشآت الكهروضوئية المتصلة بالشبكة (المسماة أيضًا "منشآت الاستهلاك الذاتي مع الفوائض" أو "البساتين الشمسية") واحدة من أكثر تطبيقات الطاقة الشمسية الكهروضوئية انتشارًا. على عكس المنشآت المعزولة، تحقن هذه المنشآت كل أو جزء من الطاقة المنتجة بواسطة الألواح الشمسية مباشرة في الشبكة الكهربائية التقليدية، دون الحاجة إلى أنظمة تخزين (بطاريات).

شهدت هذه المنشآت نموًا مذهلاً في السنوات الأخيرة بفضل انخفاض أسعار المواد الكهروضوئية، وزيادة كفاءة العواكس، وتطور الإطار التنظيمي الذي favorisce الاستهلاك الذاتي والتوليد الموزع.

عواكس Solener للاتصال بالشبكة هي معدات "حاقنة" من أحدث جيل تستخرج باستمرار أقصى طاقة من المولد الكهروضوئي من خلال أنظمة MPPT (Maximum Power Point Tracking) عالية الدقة، وتحقنها في الشبكة الكهربائية مع مزامنتها تلقائيًا مع تردد وجهد الشبكة.

17.2 أنواع المنشآت المتصلة بالشبكة

توجد طرق مختلفة للمنشآت الكهروضوئية المتصلة بالشبكة الكهربائية، لكل منها خصائصها المحددة:

أ) الاستهلاك الذاتي بدون فوائض

تم تصميم المنشأة الكهروضوئية بحيث يتم استهلاك كل الطاقة المنتجة فورًا بواسطة المنشأة. لا يتم حقن أي طاقة في الشبكة الكهربائية.

• الميزة: لا يتطلب إجراءات اتصال ولا تعويض
• القيد: يتطلب نظامًا معتمدًا مضادًا للحقن
• التطبيق: منشآت منزلية صغيرة

ب) الاستهلاك الذاتي مع الفوائض والتعويض

يمكن للمنشأة حقن الفوائض في الشبكة، والتي يتم تعويضها اقتصاديًا في فاتورة الكهرباء.

• الميزة: يسمح بقدرة مركبة أكبر
• التعويض: حتى 100% من الفائض
• التطبيق: المنشآت المنزلية والتجارية
• المتطلب: عقد تعويض مع المسوق

ج) الاستهلاك الذاتي مع الفوائض غير الخاضعة للتعويض

تحقن المنشأة الفوائض في الشبكة وتبيعها في سوق الكهرباء بسعر الساعة.

• الميزة: إمكانية بيع كل الطاقة
• المتطلب: التسجيل في RAIPRE
• التطبيق: منشآت ذات قدرة أعلى

د) منشأة التوليد النقي (البستان الشمسي)

يتم حقن كل الطاقة المنتجة في الشبكة. لا يوجد استهلاك مرتبط بالمنشأة.

• التطبيق: محطات كهروضوئية كبيرة
• النظام: تعويضي (مزادات أو نظام تعويضي محدد)
• القدرة: من كيلوواط إلى مئات الميجاواط

17.3 تكوين النظام

المكونات الأساسية للنظام

تتكون المنشأة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة من العناصر الرئيسية التالية:

• المولد الكهروضوئي: مجموعة من الألواح الشمسية المتصلة على التوالي والتوازي
• العاكس الحاقن: يحول التيار المستمر إلى تيار متردد ويزامنه مع الشبكة
• لوحة حماية التيار المستمر: حمايات جانب التيار المستمر
• لوحة حماية التيار المتردد: حمايات جانب التيار المتردد
• عداد التوليد: يقيس الطاقة المحقونة في الشبكة
• عداد الاستهلاك: يقيس الطاقة المستهلكة من الشبكة
• نظام المراقبة: مراقبة الأداء

مخطط الاتصال الأساسي

الخصائص الرئيسية

• بدون بطاريات تخزين (تكلفة وصيانة أقل)
• حقن مباشر في الشبكة الكهربائية
• مزامنة تلقائية مع الشبكة
• تتبع MPPT مستمر للمولد الكهروضوئي
• القدرة من 1 كيلوواط إلى عواكس مركزية من عدة ميجاواط
• مراقبة الأداء في الوقت الفعلي

17.4 تشغيل العاكس الحاقن

العاكس هو العنصر المركزي الذي يتحكم في تشغيل النظام بأكمله. يحتوي على نظام تحكم ذكي يسمح بتشغيل مؤتمت بالكامل ومحسن.

تسلسل التشغيل

• الليل: يبقى العاكس في حالة الانتظار (الاستعداد)، ويراقب باستمرار قيم جهد الشبكة. الاستهلاك في هذه الحالة ضئيل (< 1 واط في العواكس الحديثة).
• الفجر: عندما يزيد جهد الحقل الكهروضوئي عن الحد الأدنى (عادة > 150 فولت تيار مستمر)، يبدأ العاكس في تسلسل بدء التشغيل.
• التحقق: يتحقق العاكس من أن جهد وتردد الشبكة ضمن الحدود المسموح بها من قبل اللائحة (EN 50549-1 / RD 1699/2001).
• الاتصال: عندما تكون الظروف صحيحة، يبدأ العاكس في حقن تيار الحقل الكهروضوئي في الشبكة، مع مزامنته مع تردد وطور الشبكة.
• التشغيل: خلال النهار، يحقن العاكس باستمرار تيار الحقل الكهروضوئي في الشبكة، مع إجراء تتبع MPPT مستمر لاستخراج أقصى طاقة.
• فصل: عند الغسق، عندما ينخفض جهد الحقل عن الحد الأدنى، ينفصل العاكس عن الشبكة ويعود إلى حالة الانتظار.

تتبع MPPT (Maximum Power Point Tracking)

نظام MPPT هو الخوارزمية التي تسمح للعاكس باستخراج أقصى طاقة باستمرار من المولد الكهروضوئي، بغض النظر عن ظروف الإشعاع ودرجة الحرارة.

• خوارزمية تتبع مستمر لنقطة الطاقة القصوى
• تكيف تلقائي مع تغيرات الإشعاع ودرجة الحرارة
• كفاءة التتبع > 99%
• زمن الاستجابة < 100 مللي ثانية

17.5 الحماية والسلامة

يجب أن تتضمن عواكس الاتصال بالشبكة العديد من الحمايات لضمان سلامة الأشخاص واستقرار الشبكة الكهربائية. تنظم هذه الحمايات من قبل اللائحة الحالية.

الحماية من اضطرابات الشبكة

الحمايات الكهربائية للنظام

• الحماية من الجهود الزائدة العابرة: الفاريستورات (MOV) في التيار المستمر والتيار المتردد
• الحماية من الجهود الزائدة الدائمة: مرحل الحماية من الجهود الزائدة الدائمة (RPS)
• الحماية من الدوائر القصيرة: المصاهر أو القواطع التلقائية
• الحماية التفاضلية: للمنشآت ذات القدرة الأعلى
• قاطع تلقائي مغناطيسي حراري: الحماية من الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة
• قاطع تفاضلي: الحماية من التلامسات المباشرة وغير المباشرة

الحماية من الجزر (Anti-Islanding)

الحماية من الجزر أساسية لضمان أن المنشأة الكهروضوئية تنفصل تلقائيًا عندما يحدث قطع في الشبكة الكهربائية، مما يمنع المنشأة من الاستمرار في حقن الطاقة في شبكة من المفترض أنها منفصلة (وضع خطر للعاملين الذين يعملون على الشبكة).

• اكتشاف نشط وسلبي للجزر
• زمن الفصل < 5 ثوان
• إلزامي وفقًا للائحة EN 50549-1
• تحقق دوري إلزامي

17.6 اللائحة المعمول بها في إسبانيا

تنظم المنشآت الكهروضوئية المتصلة بالشبكة من قبل لائحة واسعة تضمن السلامة وجودة التوريد والتكامل في الشبكة الكهربائية.

اللائحة الأساسية

متطلبات الاتصال وفقًا لـ RD 244/2019

• الاستهلاك الذاتي بدون فوائض: لا يتطلب اتصالًا بالموزع
• الاستهلاك الذاتي مع الفوائض الخاضعة للتعويض:
  • اتصال بالموزع
  • عقد وصول مع الموزع
  • عقد تعويض مع المسوق
  • القدرة القصوى: 100 كيلوواط (مبسط) أو بدون حد
• الاستهلاك الذاتي مع الفوائض غير الخاضعة للتعويض:
  • التسجيل في RAIPRE
  • مشروع تقني معتمد
  • عقد تمثيل

17.7 تحجيم النظام

يتطلب تحجيم المنشأة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة النظر في عوامل متعددة لضمان تصميم أمثل ومربح.

الخطوة 1: تحديد الاستهلاك

يجب تحليل الاستهلاك الكهربائي للمنشأة لتحجيم المنشأة الكهروضوئية بشكل مناسب.

• تحليل فواتير الكهرباء (آخر 12 شهرًا)
• ملف الاستهلاك بالساعة (إن أمكن)
• تحديد الاستهلاكات الحرجة
• تقدير الاستهلاكات المستقبلية

الخطوة 2: حساب الطاقة المنتجة

الخطوة 3: اختيار العاكس

الخطوة 4: تكوين الألواح على التوالي

الخطوة 5: تكوين الفروع على التوازي

الخطوة 6: التحقق النهائي

• التحقق من أن القدرة الكلية المركبة متسقة مع الاستهلاك
• التحقق من أن تكوين التوالي-التوازي صحيح
• التحقق من أن التيارات ضمن حدود العاكس
• التحقق من أن الجهود ضمن حدود العاكس
• التحقق من أن نسبة الإفراط في التحجيم مناسبة

17.8 تركيب النظام

يجب أن يتم تركيب المنشأة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة باتباع الممارسات الجيدة واللائحة الحالية.

المرحلة 1: إعداد الموقع والهياكل

• إعداد الموقع للدعامات على قاعدة خرسانية
• دراسة الهيكل الموجود (السقف، الواجهة، الأرض)
• حساب الأحمال والتحقق الهيكلي
• تركيب الهياكل بميل واتجاه أمثل
• عزل مائي على الأسطح (إذا لزم الأمر)

المرحلة 2: تركيب الألواح الكهروضوئية

• وضع الألواح الكهروضوئية على الهياكل
• التثبيت الميكانيكي وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة
• اتصال الألواح على التوالي حتى إكمال كل فرع
• التحقق من القطبية والجهود
• تركيب دايودات by-pass (إذا لزم الأمر)

المرحلة 3: تركيب الكابلات

• أخاديد لقنوات الموصلات الكهربائية
• صناديق للمساعدة في إدخال الموصلات
• تركيب القنوات (أنابيب، صواني، إلخ)
• سحب موصلات التيار المستمر (كابل شمسي معتمد)
• سحب موصلات التيار المتردد
• قسم الموصل وفقًا لجدول التيارات القصوى
• التحقق من العزل والاستمرارية

المرحلة 4: تركيب الحمايات

• لوحة التحكم والحماية للتيار المستمر:
  • قاطع-قاطع التيار المستمر
  • مصاهر DC لكل فرع
  • فاريستورات (حماية من الجهود الزائدة)
  • حماية من الجهود الزائدة الدائمة
• لوحة حماية التيار المتردد:
  • قاطع تلقائي مغناطيسي حراري
  • قاطع تفاضلي
  • حماية من الجهود الزائدة (SPD نوع 2)
  • حماية من فقدان الطور

المرحلة 5: اتصال العاكس

• تركيب العاكس (وحدة واحدة أو عدة وحدات حسب القدرة)
• اتصال جانب التيار المستمر بلوحة حماية التيار المستمر
• اتصال جانب التيار المتردد بلوحة حماية التيار المتردد
• الاتصال بالأرض (إلزامي)
• اتصال نظام المراقبة
• المسافة الدنيا بين الحمايات والعاكس

المرحلة 6: الاتصال بالشبكة والتشغيل

• الاتصال بلوحة المنشأة الرئيسية
• تركيب العدادات (التوليد والاستهلاك)
• التحقق من الحمايات والمزامنة
• اختبارات التشغيل
• التحقق من الحماية من الجزر
• إعداد نشرة التركيب
• المعالجة مع الموزع والمسوق

17.9 العواكس المركزية Solener

للمنشآت الكهروضوئية الكبيرة، تمتلك Solener عواكس مركزية من أحدث جيل مثبتة في خزائن تتضمن كل عناصر الحماية في التيار المستمر والتيار المتردد.

الخصائص الرئيسية

• القدرة: من 50 كيلوواط إلى عواكس مركزية من عدة ميجاواط
• حمايات مدمجة: حمايات DC و AC كاملة مدمجة في الخزانة
• اتصال مبسط: بسيط للغاية، مما يقلل أوقات التركيب
• قابل للجمع في القدرة: إمكانية جمع عدة عواكس (مثال: 3 × 100 كيلوواط = 300 كيلوواط)
• مراقبة متقدمة: نظام مراقبة مدمج مع اتصال عن بعد
• كفاءة عالية: أداء > 98%
• MPPT متعددة: متتبعات MPPT مستقلة متعددة

مزايا العواكس المركزية

• كفاءة أعلى من العواكس string
• تكلفة أقل لكل كيلوواط مثبت
• صيانة أبسط
• موثوقية أعلى
• عدد أقل من المكونات
• تركيب أسرع

17.10 مراقبة النظام

مراقبة النظام أساسية لضمان التشغيل الأمثل واكتشاف الحوادث المحتملة بسرعة.

المعلمات للمراقبة

• إنتاج الطاقة:
  • الإنتاج اللحظي (كيلوواط)
  • الإنتاج اليومي (كيلوواط ساعة)
  • الإنتاج الشهري والسنوي
  • الإنتاج لكل فرع أو سلسلة
• المعلمات الكهربائية:
  • جهد التيار المستمر (دخول العاكس)
  • تيار التيار المستمر
  • جهد التيار المتردد (مخرج العاكس)
  • تيار التيار المتردد
  • التردد
  • القدرة الفعالة والمتفاعلة والظاهرية
  • معامل القدرة
• حالة النظام:
  • حالة العاكس (انتظار، تشغيل، خطأ)
  • التنبيهات والأعطال
  • درجة حرارة العاكس
  • وقت التشغيل

أنظمة المراقبة

• المراقبة المحلية: شاشة في العاكس
• المراقبة عن بعد: بوابة الويب وتطبيق الهاتف المحمول
• المراقبة المتقدمة: أنظمة SCADA للمنشآت الكبيرة
• التنبيهات: إشعارات عبر البريد الإلكتروني أو SMS للحوادث

17.11 صيانة النظام

الصيانة الدورية أساسية لضمان التشغيل الصحيح والإنتاج الأقصى للمنشأة.

الصيانة الوقائية

• تنظيف الألواح:
  • تنظيف دوري لإزالة الغبار والأوساخ وفضلات الطيور
  • التكرار: 1-2 مرات في السنة (حسب البيئة)
  • استخدام ماء منزوع المعادن
• الفحص البصري:
  • التحقق من حالة الألواح (شقوق، تغير لون)
  • التحقق من حالة الاتصالات
  • التحقق من حالة الهياكل
  • التحقق من عدم وجود ظلال جديدة
• التحققات الكهربائية:
  • قياس الجهود والتيارات
  • التحقق من العزل
  • التحقق من الحمايات
  • التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء (سنوي)

تكرار الصيانة

17.12 الربحية الاقتصادية

تعتمد الربحية الاقتصادية للمنشأة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة على عوامل متعددة.

العوامل المؤثرة في الربحية

• تكلفة المنشأة (الاستثمار الأولي)
• إنتاج الطاقة السنوي
• سعر الطاقة الكهربائية
• تعويض الفوائض
• الإعانات والمساعدات
• تكاليف الصيانة
• عمر المنشأة الافتراضي

حساب الربحية

مثال الربحية

ثبت أن ري 2 أو 3 هكتارات من كروم العنب بنظام ضخ كهروضوئي يتم استهلاكه في أقل من عامين بسعر المدخلات الحالي. يمكن لنظام كهروضوئي بقدرة 2 كيلوواط ذروة (3 حصان) من القدرة الاسمية أن يزيد إنتاجه بنسبة 500%، مما قد يعني فترة استرداد أقل من عامين.

17.13 حالات عملية

حالة عملية 1: منشأة منزلية 5 كيلوواط ذروة

حالة عملية 2: منشأة تجارية 50 كيلوواط ذروة

حالة عملية 3: بستان شمسي 500 كيلوواط ذروة

17.14 اعتبارات السلامة

السلامة جانب أساسي في تصميم وتركيب وصيانة المنشآت الكهروضوئية المتصلة بالشبكة.

المخاطر الكهربائية

• خطر التلامس المباشر: التلامس مع الأجزاء النشطة من النظام
• خطر التلامس غير المباشر: التلامس مع الكتل التي وضعت في الجهد عن طريق الخطأ
• خطر القوس الكهربائي: تكوين أقواس كهربائية في المناورات
• خطر الحريق: بسبب الدوائر القصيرة أو السخونة الزائدة

تدابير السلامة

• استخدام معدات الحماية الشخصية المناسبة (قفازات عازلة، نظارات، إلخ)
• فصل النظام قبل التدخل
• التحقق من عدم وجود جهد
• الإشارة إلى منطقة العمل
• العمل دائمًا مع شخصين على الأقل
• تدريب محدد في المخاطر الكهربائية

17.15 البيئة والاستدامة

تساهم المنشآت الكهروضوئية المتصلة بالشبكة بشكل كبير في الاستدامة البيئية.

الفوائد البيئية

• تقليل انبعاثات CO₂
• تقليل انبعاثات الملوثات الأخرى (SO₂، NOx، الجسيمات)
• توفير الموارد الأحفورية
• المساهمة في مكافحة تغير المناخ
• طاقة نظيفة ومتجددة

حساب تقليل الانبعاثات

17.16 ملخص الفصل 17

17.1 مقدمه‌ای بر اتصال به شبکه

تأسیسات فتوولتائیک متصل به شبکه (همچنین به نام "تأسیسات خودمصرفی با مازاد" یا "باغ‌های خورشیدی") یکی از گسترده‌ترین کاربردهای انرژی خورشیدی فتوولتائیک را نشان می‌دهند. برخلاف تأسیسات منزوی، این تأسیسات تمام یا بخشی از انرژی تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی را مستقیماً به شبکه الکتریکی متعارف تزریق می‌کنند، بدون نیاز به سیستم‌های ذخیره (باتری‌ها).

این تأسیسات در سال‌های اخیر رشد چشمگیری را به دلیل کاهش قیمت مواد فتوولتائیک، افزایش بازده اینورترها، و تکامل چارچوب نظارتی که خودمصرفی و تولید توزیع شده را favor می‌کند، تجربه کرده‌اند.

اینورترهای Solener برای اتصال به شبکه تجهیزات "تزریقی" از آخرین نسل هستند که به طور مداوم حداکثر توان را از مولد فتوولتائیک از طریق سیستم‌های MPPT (Maximum Power Point Tracking) با دقت بالا استخراج کرده و آن را به شبکه الکتریکی تزریق می‌کنند و به طور خودکار با فرکانس و ولتاژ شبکه همگام می‌شوند.

17.2 انواع تأسیسات متصل به شبکه

روش‌های مختلفی از تأسیسات فتوولتائیک متصل به شبکه الکتریکی وجود دارد، هر کدام با ویژگی‌های خاص خود:

الف) خودمصرفی بدون مازاد

تأسیسات فتوولتائیک به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تمام انرژی تولید شده فوراً توسط تأسیسات مصرف شود. هیچ انرژی به شبکه الکتریکی تزریق نمی‌شود.

• مزیت: نیاز به رویه‌های اتصال یا جبران ندارد
• محدودیت: نیاز به سیستم ضد تزریق تأیید شده دارد
• کاربرد: تأسیسات خانگی کوچک

ب) خودمصرفی با مازاد و جبران

تأسیسات می‌تواند مازاد را به شبکه تزریق کند، که به صورت اقتصادی در صورتحساب الکتریکی جبران می‌شود.

• مزیت: امکان توان نصب شده بیشتر را فراهم می‌کند
• جبران: تا 100% مازاد
• کاربرد: تأسیسات خانگی و تجاری
• الزام: قرارداد جبران با بازاریاب

ج) خودمصرفی با مازاد غیر مشمول جبران

تأسیسات مازاد را به شبکه تزریق می‌کند و آنها را در بازار الکتریکی به قیمت ساعتی می‌فروشد.

• مزیت: امکان فروش تمام انرژی
• الزام: ثبت در RAIPRE
• کاربرد: تأسیسات با توان بالاتر

د) تأسیسات تولید خالص (باغ خورشیدی)

تمام انرژی تولید شده به شبکه تزریق می‌شود. هیچ مصرفی با تأسیسات مرتبط نیست.

• کاربرد: نیروگاه‌های فتوولتائیک بزرگ
• نظام: جبرانی (مزایده‌ها یا نظام جبرانی خاص)
• توان: از کیلووات تا صدها مگاوات

17.3 پیکربندی سیستم

اجزای اساسی سیستم

یک تأسیسات فتوولتائیک متصل به شبکه از عناصر اصلی زیر تشکیل شده است:

• مولد فتوولتائیک: مجموعه‌ای از پنل‌های خورشیدی متصل به صورت سری و موازی
• اینورتر تزریقی: جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کند و آن را با شبکه همگام می‌کند
• تابلوی حفاظت DC: حفاظت‌های سمت جریان مستقیم
• تابلوی حفاظت AC: حفاظت‌های سمت جریان متناوب
• شمارنده تولید: انرژی تزریق شده به شبکه را اندازه‌گیری می‌کند
• شمارنده مصرف: انرژی مصرف شده از شبکه را اندازه‌گیری می‌کند
• سیستم نظارت: نظارت بر عملکرد

نمودار اتصال اساسی

ویژگی‌های اصلی

• بدون باتری‌های ذخیره (هزینه و نگهداری کمتر)
• تزریق مستقیم به شبکه الکتریکی
• همگام‌سازی خودکار با شبکه
• ردیابی MPPT مداوم مولد فتوولتائیک
• توان از 1 کیلووات تا اینورترهای مرکزی از چندین مگاوات
• نظارت بر عملکرد در زمان واقعی

17.4 عملکرد اینورتر تزریقی

اینورتر عنصر مرکزی است که کل عملکرد سیستم را کنترل می‌کند. دارای سیستم کنترل هوشمند است که امکان عملکرد کاملاً خودکار و بهینه را فراهم می‌کند.

توالی عملکرد

• شب: اینورتر در حالت انتظار (استندبای) باقی می‌ماند، به طور مداوم مقادیر ولتاژ شبکه را نظارت می‌کند. مصرف در این حالت ناچیز است (< 1 وات در اینورترهای مدرن).
• سپیده‌دم: هنگامی که ولتاژ میدان فتوولتائیک بالاتر از آستانه حداقل می‌رود (معمولاً > 150V DC)، اینورتر توالی شروع به کار را آغاز می‌کند.
• تأیید: اینورتر تأیید می‌کند که ولتاژ و فرکانس شبکه در محدوده‌های مجاز توسط مقررات (EN 50549-1 / RD 1699/2001) هستند.
• اتصال: هنگامی که شرایط صحیح هستند، اینورتر شروع به تزریق جریان از میدان فتوولتائیک به شبکه می‌کند، با فرکانس و فاز شبکه همگام می‌شود.
• عملکرد: در طول روز، اینورتر به طور مداوم جریان از میدان فتوولتائیک را به شبکه تزریق می‌کند، ردیابی MPPT مداوم برای استخراج حداکثر توان را انجام می‌دهد.
• جداسازی: در غروب، هنگامی که ولتاژ میدان زیر آستانه حداقل می‌افتد، اینورتر از شبکه جدا می‌شود و به حالت انتظار بازمی‌گردد.

ردیابی MPPT (Maximum Power Point Tracking)

سیستم MPPT الگوریتمی است که به اینورتر اجازه می‌دهد به طور مداوم حداکثر توان را از مولد فتوولتائیک استخراج کند، صرف نظر از شرایط تابش و دما.

• الگوریتم ردیابی مداوم نقطه حداکثر توان
• تطبیق خودکار با تغییرات تابش و دما
• کارایی ردیابی > 99%
• زمان پاسخ < 100 میلی‌ثانیه

17.5 حفاظت‌ها و ایمنی

اینورترهای اتصال به شبکه باید حفاظت‌های متعددی را برای تضمین ایمنی افراد و پایداری شبکه الکتریکی داشته باشند. این حفاظت‌ها توسط مقررات فعلی تنظیم می‌شوند.

حفاظت‌ها در برابر اختلالات شبکه

حفاظت‌های الکتریکی سیستم

• حفاظت در برابر ولتاژهای بیش از حد گذرا: واریستورها (MOV) در DC و AC
• حفاظت در برابر ولتاژهای بیش از حد دائمی: رله حفاظت از ولتاژهای بیش از حد دائمی (RPS)
• حفاظت در برابر اتصال کوتاه: فیوزها یا کلیدهای اتوماتیک
• حفاظت دیفرانسیل: برای تأسیسات با توان بالاتر
• کلید اتوماتیک مغناطیسی حرارتی: حفاظت در برابر بارهای بیش از حد و اتصال کوتاه
• کلید دیفرانسیل: حفاظت در برابر تماس‌های مستقیم و غیرمستقیم

حفاظت در برابر جزیره (Anti-Islanding)

حفاظت در برابر جزیره اساسی است برای تضمین اینکه تأسیسات فتوولتائیک به طور خودکار جدا می‌شود هنگامی که قطع در شبکه الکتریکی رخ می‌دهد، جلوگیری از اینکه تأسیسات به تزریق انرژی به شبکه‌ای که فرض می‌شود جدا شده ادامه دهد (وضعیت خطرناک برای اپراتورهایی که روی شبکه کار می‌کنند).

• تشخیص فعال و غیرفعال جزیره
• زمان جداسازی < 5 ثانیه
• الزامی بر اساس مقررات EN 50549-1
• تأیید دوره‌ای الزامی

17.6 مقررات قابل اعمال در اسپانیا

تأسیسات فتوولتائیک متصل به شبکه توسط مقررات گسترده‌ای تنظیم می‌شوند که ایمنی، کیفیت تأمین و یکپارچگی در شبکه الکتریکی را تضمین می‌کنند.

مقررات اساسی

الزامات اتصال بر اساس RD 244/2019

• خودمصرفی بدون مازاد: نیاز به ارتباط با توزیع‌کننده ندارد
• خودمصرفی با مازاد مشمول جبران:
  • ارتباط با توزیع‌کننده
  • قرارداد دسترسی با توزیع‌کننده
  • قرارداد جبران با بازاریاب
  • حداکثر توان: 100 کیلووات (ساده شده) یا بدون محدودیت
• خودمصرفی با مازاد غیر مشمول جبران:
  • ثبت در RAIPRE
  • پروژه فنی تأیید شده
  • قرارداد نمایندگی

17.7 اندازه‌گیری سیستم

اندازه‌گیری یک تأسیسات فتوولتائیک متصل به شبکه نیاز به در نظر گرفتن عوامل متعدد برای تضمین طراحی بهینه و سودآور دارد.

گام 1: تعیین مصرف

باید مصرف الکتریکی تأسیسات را برای اندازه‌گیری مناسب تأسیسات فتوولتائیک تجزیه و تحلیل کرد.

• تجزیه و تحلیل صورتحساب‌های الکتریکی (12 ماه گذشته)
• پروفایل مصرف ساعتی (در صورت امکان)
• شناسایی مصرف‌های بحرانی
• تخمین مصرف‌های آینده

گام 2: محاسبه انرژی تولید شده

گام 3: انتخاب اینورتر

گام 4: پیکربندی پنل‌ها به صورت سری

گام 5: پیکربندی شاخه‌ها به صورت موازی

گام 6: تأیید نهایی

• تأیید اینکه توان کل نصب شده با مصرف سازگار است
• تأیید اینکه پیکربندی سری-موازی صحیح است
• تأیید اینکه جریان‌ها در محدوده‌های اینورتر هستند
• تأیید اینکه ولتاژها در محدوده‌های اینورتر هستند
• تأیید اینکه نسبت بیش‌اندازه‌سازی مناسب است

17.8 نصب سیستم

نصب یک تأسیسات فتوولتائیک متصل به شبکه باید با پیروی از شیوه‌های خوب و مقررات فعلی انجام شود.

فاز 1: آماده‌سازی سایت و سازه‌ها

• آماده‌سازی سایت برای پایه‌ها بر پایه بتنی
• مطالعه سازه موجود (سقف، نما، زمین)
• محاسبه بارها و تأیید سازه‌ای
• نصب سازه‌ها با شیب و جهت بهینه
• عایق‌بندی آب بر سقف‌ها (در صورت لزوم)

فاز 2: نصب پنل‌های فتوولتائیک

• قرار دادن پنل‌های فتوولتائیک بر سازه‌ها
• تثبیت مکانیکی بر اساس دستورالعمل‌های سازنده
• اتصال پنل‌ها به صورت سری تا تکمیل هر شاخه
• تأیید قطبیت و ولتاژها
• نصب دیودهای by-pass (در صورت لزوم)

فاز 3: نصب کابل‌کشی

• شیارها برای کانال‌سازی هادی‌های الکتریکی
• جعبه‌ها برای کمک به ورود هادی‌ها
• نصب کانال‌ها (لوله‌ها، سینی‌ها، و غیره)
• کشیدن هادی‌های DC (کابل خورشیدی تأیید شده)
• کشیدن هادی‌های AC
• قسمت هادی بر اساس جدول جریان‌های حداکثر
• تأیید عایق و پیوستگی

فاز 4: نصب حفاظت‌ها

• تابلوی کنترل و حفاظت DC:
  • کلید-سکسیونر DC
  • فیوزهای DC به ازای هر شاخه
  • واریستورها (حفاظت در برابر ولتاژهای بیش از حد)
  • حفاظت در برابر ولتاژهای بیش از حد دائمی
• تابلوی حفاظت AC:
  • کلید اتوماتیک مغناطیسی حرارتی
  • کلید دیفرانسیل
  • حفاظت در برابر ولتاژهای بیش از حد (SPD نوع 2)
  • حفاظت در برابر فقدان فاز

فاز 5: اتصال اینورتر

• نصب اینورتر (یک یا چند واحد بر اساس توان)
• اتصال سمت DC به تابلوی حفاظت DC
• اتصال سمت AC به تابلوی حفاظت AC
• اتصال به زمین (الزامی)
• اتصال سیستم نظارت
• حداقل فاصله بین حفاظت‌ها و اینورتر

فاز 6: اتصال به شبکه و راه‌اندازی

• اتصال به تابلوی اصلی تأسیسات
• نصب شمارنده‌ها (تولید و مصرف)
• تأیید حفاظت‌ها و همگام‌سازی
• آزمایش‌های عملکرد
• تأیید حفاظت در برابر جزیره
• تهیه بولتن نصب
• پردازش با توزیع‌کننده و بازاریاب

17.9 اینورترهای مرکزی Solener

برای تأسیسات فتوولتائیک بزرگ، Solener اینورترهای مرکزی از آخرین نسل نصب شده در کابینت‌هایی که تمام عناصر حفاظت در DC و AC را دارند، دارد.

ویژگی‌های اصلی

• توان: از 50 کیلووات تا اینورترهای مرکزی از چندین مگاوات
• حفاظت‌های یکپارچه: حفاظت‌های DC و AC کامل یکپارچه در کابینت
• اتصال ساده: بسیار ساده، کاهش زمان‌های نصب
• قابل جمع در توان: امکان جمع کردن چندین اینورتر (مثال: 3 × 100 کیلووات = 300 کیلووات)
• نظارت پیشرفته: سیستم نظارت یکپارچه با ارتباط از راه دور
• بازده بالا: عملکرد > 98%
• MPPT چندگانه: ردیاب‌های MPPT مستقل متعدد

مزایای اینورترهای مرکزی

• بازده بالاتر از اینورترهای string
• هزینه کمتر به ازای هر کیلووات نصب شده
• نگهداری ساده‌تر
• قابلیت اطمینان بالاتر
• تعداد کمتر اجزا
• نصب سریع‌تر

17.10 نظارت بر سیستم

نظارت بر سیستم اساسی است برای تضمین عملکرد بهینه و به سرعت تشخیص حوادث احتمالی.

پارامترهای برای نظارت

• تولید انرژی:
  • تولید لحظه‌ای (کیلووات)
  • تولید روزانه (کیلووات ساعت)
  • تولید ماهانه و سالانه
  • تولید به ازای هر شاخه یا رشته
• پارامترهای الکتریکی:
  • ولتاژ DC (ورودی اینورتر)
  • جریان DC
  • ولتاژ AC (خروجی اینورتر)
  • جریان AC
  • فرکانس
  • توان فعال، واکنشی و ظاهری
  • ضریب توان
• وضعیت سیستم:
  • وضعیت اینورتر (انتظار، عملکرد، خطا)
  • هشدارها و خرابی‌ها
  • دمای اینورتر
  • زمان عملکرد

سیستم‌های نظارت

• نظارت محلی: نمایش در اینورتر
• نظارت از راه دور: پورتال وب و اپلیکیشن موبایل
• نظارت پیشرفته: سیستم‌های SCADA برای تأسیسات بزرگ
• هشدارها: اعلان‌ها از طریق ایمیل یا SMS برای حوادث

17.11 نگهداری سیستم

نگهداری دوره‌ای اساسی است برای تضمین عملکرد صحیح و حداکثر تولید تأسیسات.

نگهداری پیشگیرانه

• تمیز کردن پنل‌ها:
  • تمیز کردن دوره‌ای برای حذف گرد و غبار، کثیفی و فضولات پرندگان
  • تکرار: 1-2 بار در سال (بر اساس محیط)
  • استفاده از آب بدون مواد معدنی
• بازرسی بصری:
  • تأیید وضعیت پنل‌ها (ترک‌ها، تغییر رنگ)
  • تأیید وضعیت اتصالات
  • تأیید وضعیت سازه‌ها
  • تأیید عدم وجود سایه‌های جدید
• تأییدات الکتریکی:
  • اندازه‌گیری ولتاژها و جریان‌ها
  • تأیید عایق
  • تأیید حفاظت‌ها
  • ترموگرافی مادون قرمز (سالانه)

تکرار نگهداری

17.12 سودآوری اقتصادی

سودآوری اقتصادی یک تأسیسات فتوولتائیک متصل به شبکه به عوامل متعدد بستگی دارد.

عوامل مؤثر در سودآوری

• هزینه تأسیسات (سرمایه‌گذاری اولیه)
• تولید انرژی سالانه
• قیمت انرژی الکتریکی
• جبران مازاد
• یارانه‌ها و کمک‌ها
• هزینه‌های نگهداری
• عمر مفید تأسیسات

محاسبه سودآوری

مثال سودآوری

ثابت شده است که آبیاری 2 یا 3 هکتار تاکستان با سیستم پمپاژ فتوولتائیک در کمتر از دو سال با قیمت فعلی ورودی‌ها مستهلک می‌شود. یک سیستم فتوولتائیک 2 کیلووات (3 اسب) توان نامی می‌تواند تولید خود را 500% افزایش دهد، که ممکن است به معنای دوره استهلاک کمتر از دو سال باشد.

17.13 موارد عملی

مورد عملی 1: تأسیسات خانگی 5 کیلووات ذروة

مورد عملی 2: تأسیسات تجاری 50 کیلووات ذروة

مورد عملی 3: باغ خورشیدی 500 کیلووات ذروة

17.14 ملاحظات ایمنی

ایمنی جنبه اساسی در طراحی، نصب و نگهداری تأسیسات فتوولتائیک متصل به شبکه است.

خطرات الکتریکی

• خطر تماس مستقیم: تماس با بخش‌های فعال سیستم
• خطر تماس غیرمستقیم: تماس با توده‌هایی که به طور تصادفی در ولتاژ قرار گرفته‌اند
• خطر قوس الکتریکی: تشکیل قوس‌های الکتریکی در مانورها
• خطر آتش‌سوزی: به دلیل اتصال کوتاه یا گرمای بیش از حد

تدابیر ایمنی

• استفاده از تجهیزات حفاظت فردی مناسب (دستکش‌های دی‌الکتریک، عینک، و غیره)
• قطع سیستم قبل از مداخله
• تأیید عدم وجود ولتاژ
• علامت‌گذاری منطقه کار
• همیشه با حداقل دو نفر کار کنید
• آموزش خاص در خطر الکتریکی

17.15 محیط زیست و پایداری

تأسیسات فتوولتائیک متصل به شبکه به طور قابل توجهی به پایداری زیست‌محیطی کمک می‌کنند.

فواید زیست‌محیطی

• کاهش انتشار CO₂
• کاهش انتشار آلاینده‌های دیگر (SO₂، NOx، ذرات)
• صرفه‌جویی منابع فسیلی
• مشارکت در مبارزه با تغییرات اقلیمی
• انرژی پاک و تجدیدپذیر

محاسبه کاهش انتشار

17.16 خلاصه فصل 17

17.1 Introdução à Conexão à Rede

As instalações fotovoltaicas conectadas à rede (também chamadas "instalações de autoconsumo com excedentes" ou "hortas solares") representam uma das aplicações mais difundidas da energia solar fotovoltaica. Ao contrário das instalações isoladas, estas instalações injetam toda ou parte da energia produzida pelos painéis solares diretamente na rede elétrica convencional, sem necessidade de sistemas de acumulação (baterias).

Estas instalações experimentaram um crescimento espetacular nos últimos anos graças ao descenso dos preços dos materiais fotovoltaicos, ao aumento do rendimento dos inversores, e à evolução do marco regulatório que favorece o autoconsumo e a geração distribuída.

Os inversores Solener para conexão à rede são equipamentos "injetores" de última geração que extraem constantemente a máxima potência do gerador fotovoltaico através de sistemas MPPT (Maximum Power Point Tracking) de alta precisão, e a injetam na rede elétrica sincronizando-a automaticamente com a frequência e tensão da rede.

17.2 Tipos de Instalações Conectadas à Rede

Existem diferentes modalidades de instalações fotovoltaicas conectadas à rede elétrica, cada uma com suas características específicas:

A) Autoconsumo Sem Excedentes

A instalação fotovoltaica está dimensionada para que toda a energia produzida seja consumida instantaneamente pela instalação. Não se injeta energia na rede elétrica.

• Vantagem: Não requer trâmites de conexão nem compensação
• Limitação: Requer sistema anti-injeção certificado
• Aplicação: Pequenas instalações domésticas

B) Autoconsumo Com Excedentes e Compensação

A instalação pode injetar excedentes na rede, que são compensados economicamente na fatura elétrica.

• Vantagem: Permite maior potência instalada
• Compensação: Até 100% do excedente
• Aplicação: Instalações domésticas e comerciais
• Requisito: Contrato de compensação com comercializador

C) Autoconsumo Com Excedentes Não Acolhidos a Compensação

A instalação injeta excedentes na rede e os vende no mercado elétrico a preço horário.

• Vantagem: Possibilidade de vender toda a energia
• Requisito: Inscrição no RAIPRE
• Aplicação: Instalações de maior potência

D) Instalação de Geração Pura (Horta Solar)

Toda a energia produzida se injeta na rede. Não existe consumo associado à instalação.

• Aplicação: Grandes plantas fotovoltaicas
• Regime: Retributivo (leilões ou regime retributivo específico)
• Potência: Desde kW até centenas de MW

17.3 Configuração do Sistema

Componentes Básicos do Sistema

Uma instalação fotovoltaica conectada à rede está composta pelos seguintes elementos principais:

• Gerador fotovoltaico: Conjunto de painéis solares conectados em série e paralelo
• Inversor injetor: Converte a corrente contínua em alternada e a sincroniza com a rede
• Quadro de proteção CC: Proteções do lado de corrente contínua
• Quadro de proteção CA: Proteções do lado de corrente alternada
• Contador de geração: Mede a energia injetada na rede
• Contador de consumo: Mede a energia consumida da rede
• Sistema de monitorização: Monitorização do rendimento

Esquema Básico de Conexão

Características Principais

• Sem baterias de acumulação (menor custo e manutenção)
• Injeção direta à rede elétrica
• Sincronização automática com a rede
• Rastreamento MPPT constante do gerador fotovoltaico
• Potências desde 1 kW até inversores centrais de vários MW
• Monitorização em tempo real do rendimento

17.4 Funcionamento do Inversor Injetor

O inversor é o elemento central que controla todo o funcionamento do sistema. Dispõe de um sistema de controle inteligente que permite um funcionamento completamente automatizado e otimizado.

Sequência de Funcionamento

• Noite: Permanece parado vigiando valores de tensão. O consumo neste estado é mínimo (< 1W em inversores modernos).
• Amanhecer: A tensão do campo aumenta, se põe em funcionamento
• Conexão: Quando tensão e frequência são corretas, começa a injetar
• Operação: Injeta corrente do campo fotovoltaico continuamente
• Desconexão: Ao entardecer, quando a tensão do campo cai abaixo do limiar mínimo, o inversor se desconecta da rede e volta ao estado de espera.

Rastreamento MPPT (Maximum Power Point Tracking)

O sistema MPPT é o algoritmo que permite ao inversor extrair constantemente a máxima potência do gerador fotovoltaico, independentemente das condições de irradiância e temperatura.

• Algoritmo de rastreamento contínuo do ponto de máxima potência
• Adaptação automática a mudanças de irradiância e temperatura
• Eficiência de rastreamento > 99%
• Tempo de resposta < 100 ms

17.5 Proteções e Segurança

Os inversores de conexão à rede devem incorporar numerosas proteções para garantir a segurança das pessoas e a estabilidade da rede elétrica. Estas proteções estão reguladas pela normativa vigente.

Proteções Contra Perturbações de Rede

Proteções Elétricas do Sistema

• Proteção contra sobretensões transitórias: Varistores (MOV) em CC e CA
• Proteção contra sobretensões permanentes: Relé de proteção contra sobretensões permanentes (RPS)
• Proteção contra curto-circuitos: Fusíveis ou interruptores automáticos
• Proteção diferencial: Para instalações de maior potência
• Interruptor automático magnetotérmico: Proteção contra sobrecargas e curto-circuitos
• Interruptor diferencial: Proteção contra contatos diretos e indiretos

Proteção Contra Ilha (Anti-Islanding)

A proteção contra ilha é fundamental para garantir que a instalação fotovoltaica se desconecte automaticamente quando se produz um corte na rede elétrica, evitando que a instalação continue injetando energia a uma rede que se supõe desconectada (situação perigosa para os operários que trabalham na rede).

• Detecção ativa e passiva de ilha
• Tempo de desconexão < 5 segundos
• Obrigatório segundo normativa EN 50549-1
• Verificação periódica obrigatória

17.6 Normativa Aplicável em Espanha

As instalações fotovoltaicas conectadas à rede estão reguladas por uma extensa normativa que garante a segurança, a qualidade do suprimento e a integração na rede elétrica.

Normativa Básica

Requisitos de Conexão Segundo RD 244/2019

• Autoconsumo sem excedentes: Não requer comunicação à distribuidora
• Autoconsumo com excedentes acolhidos a compensação:
  • Comunicação à distribuidora
  • Contrato de acesso com a distribuidora
  • Contrato de compensação com o comercializador
  • Potência máxima: 100 kW (simplificado) ou sem limite
• Autoconsumo com excedentes não acolhidos a compensação:
  • Inscrição no RAIPRE
  • Projeto técnico visado
  • Contrato de representação

17.7 Dimensionamento do Sistema

O dimensionamento de uma instalação fotovoltaica conectada à rede requer considerar múltiplos fatores para garantir um desenho ótimo e rentável.

Passo 1: Determinar o Consumo

Deve-se analisar o consumo elétrico da instalação para dimensionar adequadamente a instalação fotovoltaica.

• Análise de faturas elétricas (últimos 12 meses)
• Perfil de consumo horário (se possível)
• Identificação de consumos críticos
• Estimativa de consumos futuros

Passo 2: Calcular a Energia Produzida

Passo 3: Escolha do Inversor

Passo 4: Configuração de Painéis em Série

Passo 5: Configuração de Ramos em Paralelo

Passo 6: Verificação Final

• Verificar que a potência total instalada é coerente com o consumo
• Verificar que a configuração série-paralelo é correta
• Verificar que as intensidades estão dentro dos limites do inversor
• Verificar que as tensões estão dentro dos limites do inversor
• Verificar que o ratio de sobredimensionamento é adequado

17.8 Instalação do Sistema

A instalação de uma instalação fotovoltaica conectada à rede deve ser realizada seguindo as boas práticas e a normativa vigente.

Fase 1: Preparação do Terreno e Estruturas

• Acondicionamento do terreno para suportes sobre base de concreto
• Estudo da estrutura existente (cobertura, fachada, solo)
• Cálculo de cargas e verificação estrutural
• Instalação de estruturas com inclinação e orientação ótimas
• Impermeabilização em coberturas (se necessário)

Fase 2: Instalação de Painéis Fotovoltaicos

• Colocação de painéis fotovoltaicos sobre as estruturas
• Fixação mecânica segundo instruções do fabricante
• Conexão de painéis em série até completar cada ramo
• Verificação de polaridade e tensões
• Instalação de diodos by-pass (se necessário)

Fase 3: Instalação do Cabeamento

• Sulcos para canalização de condutores elétricos
• Arquetas para ajuda a introdução de condutores
• Instalação de canalizações (tubos, bandejas, etc.)
• Tendido de condutores CC (cabo solar homologado)
• Tendido de condutores CA
• Seção do condutor segundo tabela de intensidades máximas
• Verificação de isolamento e continuidade

Fase 4: Instalação de Proteções

• Quadro de mando e proteção CC:
  • Interruptor-seccionador CC
  • Fusíveis DC por ramo
  • Varistores (proteção contra sobretensões)
  • Proteção contra sobretensões permanentes
• Quadro de proteção CA:
  • Interruptor automático magnetotérmico
  • Interruptor diferencial
  • Proteção contra sobretensões (SPD tipo 2)
  • Proteção contra falta de fase

Fase 5: Conexão do Inversor

• Instalação do inversor (uma ou várias unidades segundo potência)
• Conexão do lado CC ao quadro de proteções CC
• Conexão do lado CA ao quadro de proteções CA
• Conexão à terra (obrigatória)
• Conexão do sistema de monitorização
• Distância mínima entre proteções e inversor

Fase 6: Conexão à Rede e Puesta em Serviço

• Conexão ao quadro geral da instalação
• Instalação de contadores (geração e consumo)
• Verificação de proteções e sincronização
• Provas de funcionamento
• Verificação da proteção contra ilha
• Elaboração de boletim de instalação
• Tramitação ante a distribuidora e o comercializador

17.9 Inversores Centrais Solener

Para grandes instalações fotovoltaicas, Solener dispõe de inversores centrais de última geração instalados em armários que incorporam todos os elementos de proteção em CC e CA.

Características Principais

• Potências: Desde 50 kW até inversores centrais de vários MW
• Proteções integradas: Proteções CC e CA completas integradas no armário
• Conexão simplificada: Sumamente sencilla, reduzindo tempos de instalação
• Sumável em potência: Possibilidade de unir vários inversores (ex: 3 × 100 kW = 300 kW)
• Monitorização avançada: Sistema de monitorização integrado com comunicação remota
• Alta eficiência: Rendimento > 98%
• Múltiplos MPPT: Múltiplos rastreadores MPPT independentes

Vantagens dos Inversores Centrais

• Maior eficiência que inversores string
• Menor custo por kW instalado
• Manutenção mais simples
• Maior confiabilidade
• Menor número de componentes
• Instalação mais rápida

17.10 Monitorização do Sistema

A monitorização do sistema é fundamental para garantir um funcionamento ótimo e detectar possíveis incidências de forma rápida.

Parâmetros a Monitorizar

• Produção energética:
  • Produção instantânea (kW)
  • Produção diária (kWh)
  • Produção mensal e anual
  • Produção por ramo ou string
• Parâmetros elétricos:
  • Tensão DC (entrada do inversor)
  • Corrente DC
  • Tensão AC (saída do inversor)
  • Corrente AC
  • Frequência
  • Potência ativa, reativa e aparente
  • Fator de potência
• Estado do sistema:
  • Estado do inversor (espera, funcionamento, erro)
  • Alarmes e avarias
  • Temperatura do inversor
  • Tempo de funcionamento

Sistemas de Monitorização

• Monitorização local: Display no inversor
• Monitorização remota: Portal web e aplicativo móvel
• Monitorização avançada: Sistemas SCADA para grandes instalações
• Alertas: Notificações por email ou SMS ante incidências

17.11 Manutenção do Sistema

A manutenção periódica é fundamental para garantir o correto funcionamento e a máxima produção da instalação.

Manutenção Preventiva

• Limpeza de painéis:
  • Limpeza periódica para eliminar pó, sujeira e excrementos de aves
  • Frequência: 1-2 vezes ao ano (segundo entorno)
  • Utilizar água desmineralizada
• Inspeção visual:
  • Verificar estado de painéis (gretas, descoloração)
  • Verificar estado de conexões
  • Verificar estado de estruturas
  • Verificar ausência de sombras novas
• Verificações elétricas:
  • Medição de tensões e correntes
  • Verificação de isolamento
  • Verificação de proteções
  • Termografia infravermelha (anual)

Frequência de Manutenção

17.12 Rentabilidade Econômica

A rentabilidade econômica de uma instalação fotovoltaica conectada à rede depende de múltiplos fatores.

Fatores que Influem na Rentabilidade

• Custo da instalação (investimento inicial)
• Produção energética anual
• Preço da energia elétrica
• Compensação de excedentes
• Subvenções e ajudas
• Custos de manutenção
• Vida útil da instalação

Cálculo da Rentabilidade

Exemplo de Rentabilidade

Está demonstrado que o regadio de 2 ou 3 Has. de vinhedo com um sistema de bombeamento se amortiza em menos de dois anos ao preço atual dos insumos. Um sistema fotovoltaico de 2 kWp (3 CV) de potência nominal pode aumentar sua produção em um 500%, o que pode supor um período de amortização inferior a dois anos.

17.13 Casos Práticos

Caso Prático 1: Instalação Doméstica 5 kWp

Caso Prático 2: Instalação Comercial 50 kWp

Caso Prático 3: Horta Solar 500 kWp

17.14 Considerações de Segurança

A segurança é um aspecto fundamental no desenho, instalação e manutenção das instalações fotovoltaicas conectadas à rede.

Riscos Elétricos

• Risco de contato direto: Contato com partes ativas do sistema
• Risco de contato indireto: Contato com massas postas acidentalmente em tensão
• Risco de arco elétrico: Formação de arcos elétricos em manobras
• Risco de incêndio: Por curto-circuitos ou sobreaquecimento

Medidas de Segurança

• Utilizar EPI adequados (luvas dielétricas, óculos, etc.)
• Desconectar o sistema antes de intervir
• Verificar ausência de tensão
• Sinalizar a zona de trabalho
• Trabalhar sempre com pelo menos duas pessoas
• Formação específica em risco elétrico

17.15 Meio Ambiente e Sustentabilidade

As instalações fotovoltaicas conectadas à rede contribuem significativamente à sustentabilidade medioambiental.

Benefícios Medioambientais

• Redução de emissões de CO₂
• Redução de emissões de outros poluentes (SO₂, NOx, partículas)
• Economia de recursos fósseis
• Contribuição à luta contra a mudança climática
• Energia limpa e renovável

Cálculo da Redução de Emissões

17.16 Resumo do Capítulo 17

17.1 并网简介

并网光伏装置(也称为"自消费带剩余装置"或"太阳能园")代表了光伏太阳能最广泛的应用之一。与孤立装置不同,这些装置将太阳能电池板产生的所有或部分能量直接注入传统电网,无需储能系统(电池)。

近年来,由于光伏材料价格的下降、逆变器效率的提高以及有利于自消费和分布式发电的监管框架的发展,这些装置经历了显著增长。

Solener并网逆变器是最新一代的"注入"设备,通过高精度MPPT(Maximum Power Point Tracking)系统不断从光伏发电机中提取最大功率,并将其注入电网,自动与电网的频率和电压同步。

17.2 并网装置类型

存在不同形式的并网光伏装置,每种都有其特定的特性:

A) 无剩余自消费

光伏装置的设计使得产生的所有能量被装置即时消耗。不向电网注入能量。

• 优点: 不需要连接程序或补偿
• 限制: 需要认证的防注入系统
• 应用: 小型住宅装置

B) 带剩余和补偿的自消费

装置可以向电网注入剩余,这些剩余在电费中得到经济补偿。

• 优点: 允许更大的安装功率
• 补偿: 高达100%的剩余
• 应用: 住宅和商业装置
• 要求: 与营销商的补偿合同

C) 不受补偿的自消费带剩余

装置向电网注入剩余,并以小时价格在电力市场出售。

• 优点: 可以出售所有能量
• 要求: 在RAIPRE注册
• 应用: 更高功率的装置

D) 纯发电装置(太阳能园)

所有产生的能量都注入电网。没有与装置相关的消费。

• 应用: 大型光伏电站
• 制度: 补偿性(拍卖或特定补偿制度)
• 功率: 从千瓦到数百兆瓦

17.3 系统配置

系统基本组件

并网光伏装置由以下主要组件组成:

• 光伏发电机: 串联和并联连接的太阳能电池板组
• 注入逆变器: 将直流电转换为交流电并与电网同步
• 直流保护面板: 直流侧保护
• 交流保护面板: 交流侧保护
• 发电计量器: 测量注入电网的能量
• 消费计量器: 测量从电网消耗的能量
• 监控系统: 性能监控

基本连接图

主要特性

• 无储能电池(成本和维护更低)
• 直接注入电网
• 与电网自动同步
• 光伏发电机的持续MPPT跟踪
• 从1千瓦到数兆瓦的中央逆变器
• 实时性能监控

17.4 注入逆变器运行

逆变器是控制整个系统运行的核心组件。它具有智能控制系统,允许完全自动化和优化运行。

运行顺序

• 夜晚: 保持停止监控电压值。此状态下的消耗极小(现代逆变器中< 1W)。
• 黎明: 场电压增加,启动
• 连接: 当电压和频率正确时,开始注入
• 运行: 持续注入光伏场的电流
• 断开: 黄昏时,当场电压降至最低阈值以下,逆变器从电网断开并返回等待状态。

MPPT跟踪(Maximum Power Point Tracking)

MPPT系统是允许逆变器不断从光伏发电机中提取最大功率的算法,无论辐照度和温度条件如何。

• 最大功率点的持续跟踪算法
• 自动适应辐照度和温度的变化
• 跟踪效率 > 99%
• 响应时间 < 100毫秒

17.5 保护和安全性

并网逆变器必须包含众多保护,以确保人员安全和电网稳定性。这些保护由现行法规规定。

电网扰动保护

系统电气保护

• 瞬态过电压保护: 直流和交流中的压敏电阻(MOV)
• 永久过电压保护: 永久过电压保护继电器(RPS)
• 短路保护: 保险丝或自动断路器
• 差动保护: 用于更高功率的装置
• 磁热自动断路器: 过载和短路保护
• 差动断路器: 直接和间接接触保护

防孤岛保护

防孤岛保护至关重要,以确保光伏装置在电网发生断电时自动断开,防止装置继续向假设已断开的电网注入能量(对电网工作人员构成危险情况)。

• 主动和被动孤岛检测
• 断开时间 < 5秒
• 根据EN 50549-1法规强制要求
• 强制定期验证

17.6 西班牙适用法规

并网光伏装置由广泛的法规规定,确保安全性、供应质量和电网集成。

基本法规

根据RD 244/2019的连接要求

• 无剩余自消费: 不需要与分销商沟通
• 受补偿的自消费带剩余:
  • 与分销商沟通
  • 与分销商的接入合同
  • 与营销商的补偿合同
  • 最大功率: 100千瓦(简化)或无限制
• 不受补偿的自消费带剩余:
  • 在RAIPRE注册
  • 批准的技术项目
  • 代表合同

17.7 系统尺寸确定

并网光伏装置的尺寸确定需要考虑多个因素,以确保最优和盈利的设计。

步骤1: 确定消费

必须分析装置的电消费,以适当确定光伏装置的尺寸。

• 分析电费(过去12个月)
• 小时消费概况(如果可能)
• 识别关键消费
• 估计未来消费

步骤2: 计算产生的能量

步骤3: 选择逆变器

步骤4: 串联面板配置

步骤5: 并联支路配置

步骤6: 最终验证

• 验证安装的总功率与消费一致
• 验证串联-并联配置正确
• 验证电流在逆变器限制范围内
• 验证电压在逆变器限制范围内
• 验证过度尺寸比适当

17.8 系统安装

并网光伏装置的安装必须遵循良好实践和现行法规。

阶段1: 场地准备和结构

• 混凝土基础上的支架场地准备
• 现有结构研究(屋顶、立面、地面)
• 荷载计算和结构验证
• 以最佳倾斜和方向安装结构
• 屋顶防水(如有必要)

阶段2: 光伏面板安装

• 在结构上放置光伏面板
• 根据制造商说明进行机械固定
• 串联连接面板直到完成每个支路
• 验证极性和电压
• 安装旁路二极管(如有必要)

阶段3: 布线安装

• 用于电气导体通道的沟槽
• 用于帮助引入导体的盒子
• 通道安装(管道、托盘等)
• 铺设直流导体(批准的太阳能电缆)
• 铺设交流导体
• 根据最大电流表的导体部分
• 绝缘和连续性验证

阶段4: 保护安装

• 直流控制和保护面板:
  • 直流开关-隔离开关
  • 每个支路的直流保险丝
  • 压敏电阻(过电压保护)
  • 永久过电压保护
• 交流保护面板:
  • 磁热自动断路器
  • 差动断路器
  • 过电压保护(SPD类型2)
  • 缺相保护

阶段5: 逆变器连接

• 逆变器安装(根据功率一个或多个单元)
• 直流侧连接到直流保护面板
• 交流侧连接到交流保护面板
• 接地连接(强制)
• 监控系统连接
• 保护和逆变器之间的最小距离

阶段6: 电网连接和调试

• 连接到装置的主面板
• 安装计量器(发电和消费)
• 保护和同步验证
• 运行测试
• 防孤岛保护验证
• 编制安装公告
• 与分销商和营销商的处理

17.9 Solener中央逆变器

对于大型光伏装置,Solener拥有安装在机柜中的最新一代中央逆变器,这些机柜包含所有直流和交流保护元件。

主要特性

• 功率: 从50千瓦到数兆瓦的中央逆变器
• 集成保护: 机柜中集成的完整直流和交流保护
• 简化连接: 极其简单,减少安装时间
• 可加功率: 可以组合多个逆变器(例如: 3 × 100千瓦 = 300千瓦)
• 高级监控: 带远程通信的集成监控系统
• 高效率: 性能 > 98%
• 多个MPPT: 多个独立的MPPT跟踪器

中央逆变器的优势

• 比串逆变器更高的效率
• 每千瓦安装成本更低
• 更简单的维护
• 更高的可靠性
• 更少的组件
• 更快的安装

17.10 系统监控

系统监控对于确保最佳运行和快速检测可能的事件至关重要。

要监控的参数

• 能源生产:
  • 瞬时生产(kW)
  • 每日生产(kWh)
  • 每月和每年生产
  • 每个支路或串的生产
• 电气参数:
  • 直流电压(逆变器输入)
  • 直流电流
  • 交流电压(逆变器输出)
  • 交流电流
  • 频率
  • 有功、无功和视在功率
  • 功率因数
• 系统状态:
  • 逆变器状态(等待、运行、错误)
  • 警报和故障
  • 逆变器温度
  • 运行时间

监控系统

• 本地监控: 逆变器上的显示器
• 远程监控: Web门户和移动应用
• 高级监控: 大型装置的SCADA系统
• 警报: 通过电子邮件或SMS的事件通知

17.11 系统维护

定期维护对于确保正确运行和装置的最大生产至关重要。

预防性维护

• 面板清洁:
  • 定期清洁以去除灰尘、污垢和鸟粪
  • 频率: 每年1-2次(根据环境)
  • 使用去离子水
• 目视检查:
  • 验证面板状态(裂缝、变色)
  • 验证连接状态
  • 验证结构状态
  • 验证没有新的阴影
• 电气验证:
  • 测量电压和电流
  • 验证绝缘
  • 验证保护
  • 红外热成像(年度)

维护频率

17.12 经济盈利性

并网光伏装置的经济盈利性取决于多个因素。

影响盈利性的因素

• 装置成本(初始投资)
• 年度能源生产
• 电价
• 剩余补偿
• 补贴和援助
• 维护成本
• 装置使用寿命

盈利性计算

盈利性示例

事实证明,在当前投入价格下,使用泵送系统灌溉2或3公顷葡萄园在不到两年的时间内摊销。额定功率为2 kWp(3马力)的光伏系统可以将其产量提高500%,这可能意味着摊销期不到两年。

17.13 实际案例

实际案例1: 5 kWp住宅装置

实际案例2: 50 kWp商业装置

实际案例3: 500 kWp太阳能园

17.14 安全考虑

安全性是并网光伏装置设计、安装和维护的基本方面。

电气风险

• 直接接触风险: 与系统带电部分接触
• 间接接触风险: 与意外带电的质量接触
• 电弧风险: 操作中电弧的形成
• 火灾风险: 由于短路或过热

安全措施

• 使用适当的个人防护设备(介电手套、护目镜等)
• 在干预前断开系统
• 验证不存在电压
• 标记工作区域
• 始终至少与两人一起工作
• 电气风险特定培训

17.15 环境和可持续性

并网光伏装置对环境可持续性做出重大贡献。

环境效益

• 减少CO₂排放
• 减少其他污染物排放(SO₂、NOx、颗粒物)
• 节省化石资源
• 为应对气候变化做出贡献
• 清洁和可再生能源

排放减少计算

17.16 第17章摘要

17.1 Введение в подключение к сети

Сетевые фотоэлектрические установки (также называемые "установки самопотребления с излишками" или "солнечные сады") представляют одно из наиболее распространенных применений фотоэлектрической солнечной энергии. В отличие от изолированных установок, эти установки инжектируют всю или часть энергии, производимой солнечными панелями, непосредственно в обычную электрическую сеть, без необходимости систем накопления (батареи).

Эти установки испытали spectaculaire рост в последние годы благодаря снижению цен на фотоэлектрические материалы, увеличению эффективности инверторов и эволюции нормативной базы, которая благоприятствует самопотреблению и распределенной генерации.

Инверторы Solener для подключения к сети являются оборудованием "инжектор" последнего поколения, которое постоянно извлекает максимальную мощность из фотоэлектрического генератора через системы MPPT (Maximum Power Point Tracking) высокой точности, и инжектирует ее в электрическую сеть, автоматически синхронизируясь с частотой и напряжением сети.

17.2 Типы установок, подключенных к сети

Существуют различные модальности фотоэлектрических установок, подключенных к электрической сети, каждая со своими специфическими характеристиками:

А) Самопотребление без излишков

Фотоэлектрическая установка спроектирована так, что вся производимая энергия мгновенно потребляется установкой. В электрическую сеть не инжектируется энергия.

• Преимущество: Не требует процедур подключения или компенсации
• Ограничение: Требуется сертифицированная анти-инжекционная система
• Применение: Малые бытовые установки

Б) Самопотребление с излишками и компенсацией

Установка может инжектировать излишки в сеть, которые компенсируются экономически в счете за электричество.

• Преимущество: Позволяет большую установленную мощность
• Компенсация: До 100% излишка
• Применение: Бытовые и коммерческие установки
• Требование: Контракт компенсации с маркетером

В) Самопотребление с излишками, не подпадающими под компенсацию

Установка инжектирует излишки в сеть и продает их на рынке электроэнергии по часовой цене.

• Преимущество: Возможность продать всю энергию
• Требование: Регистрация в RAIPRE
• Применение: Установки с большей мощностью

Г) Установка чистой генерации (Солнечный сад)

Вся производимая энергия инжектируется в сеть. Нет потребления, связанного с установкой.

• Применение: Большие фотоэлектрические растения
• Режим: Возмездный (аукционы или специфический возмездный режим)
• Мощность: От кВт до сотен МВт

17.3 Конфигурация системы

Основные компоненты системы

Фотоэлектрическая установка, подключенная к сети, состоит из следующих основных элементов:

• Фотоэлектрический генератор: Набор солнечных панелей, соединенных последовательно и параллельно
• Инжекторный инвертор: Преобразует постоянный ток в переменный и синхронизирует его с сетью
• Панель защиты DC: Защиты стороны постоянного тока
• Панель защиты AC: Защиты стороны переменного тока
• Счетчик генерации: Измеряет энергию, инжектируемую в сеть
• Счетчик потребления: Измеряет энергию, потребляемую из сети
• Система мониторинга: Мониторинг производительности

Основная схема подключения

Основные характеристики

• Без батарей накопления (меньшая стоимость и обслуживание)
• Прямая инъекция в электрическую сеть
• Автоматическая синхронизация с сетью
• Постоянное отслеживание MPPT фотоэлектрического генератора
• Мощности от 1 кВт до центральных инверторов нескольких МВт
• Мониторинг производительности в реальном времени

17.4 Работа инжекторного инвертора

Инвертор является центральным элементом, который контролирует всю работу системы. Он располагает интеллектуальной системой контроля, которая позволяет полностью автоматизированную и оптимизированную работу.

Последовательность работы

• Ночь: Остается остановленным, контролируя значения напряжения. Потребление в этом состоянии минимально (< 1W в современных инверторах).
• Рассвет: Напряжение поля увеличивается, запускается
• Подключение: Когда напряжение и частота правильные, начинает инжектировать
• Работа: Инжектирует ток фотоэлектрического поля постоянно
• Отключение: На закате, когда напряжение поля падает ниже минимального порога, инвертор отключается от сети и возвращается в состояние ожидания.

Отслеживание MPPT (Maximum Power Point Tracking)

Система MPPT - это алгоритм, который позволяет инвертору постоянно извлекать максимальную мощность из фотоэлектрического генератора, независимо от условий irradiance и температуры.

• Алгоритм постоянного отслеживания точки максимальной мощности
• Автоматическая адаптация к изменениям irradiance и температуры
• Эффективность отслеживания > 99%
• Время ответа < 100 мс

17.5 Защиты и безопасность

Инверторы подключения к сети должны включать многочисленные защиты для гарантии безопасности людей и стабильности электрической сети. Эти защиты регулируются действующей нормативной базой.

Защиты от возмущений сети

Электрические защиты системы

• Защита от переходных перенапряжений: Варисторы (MOV) в DC и AC
• Защита от постоянных перенапряжений: Реле защиты от постоянных перенапряжений (RPS)
• Защита от коротких замыканий: Предохранители или автоматические выключатели
• Дифференциальная защита: Для установок с большей мощностью
• Магнитотермический автоматический выключатель: Защита от перегрузок и коротких замыканий
• Дифференциальный выключатель: Защита от прямых и косвенных контактов

Защита от острова (Anti-Islanding)

Защита от острова фундаментальна для гарантии того, что фотоэлектрическая установка автоматически отключается, когда происходит отключение в электрической сети, предотвращая, что установка продолжает инжектировать энергию в сеть, которая предполагается отключенной (опасная ситуация для работников, работающих на сети).

• Активное и пассивное обнаружение острова
• Время отключения < 5 секунд
• Обязательно согласно нормативной базе EN 50549-1
• Обязательная периодическая проверка

17.6 Применимая нормативная база в Испании

Фотоэлектрические установки, подключенные к сети, регулируются обширной нормативной базой, которая гарантирует безопасность, качество снабжения и интеграцию в электрическую сеть.

Основная нормативная база

Требования подключения согласно RD 244/2019

• Самопотребление без излишков: Не требует коммуникации с дистрибьютором
• Самопотребление с излишками, подпадающими под компенсацию:
  • Коммуникация с дистрибьютором
  • Контракт доступа с дистрибьютором
  • Контракт компенсации с маркетером
  • Максимальная мощность: 100 кВт (упрощенный) или без ограничения
• Самопотребление с излишками, не подпадающими под компенсацию:
  • Регистрация в RAIPRE
  • Утвержденный технический проект
  • Контракт представления

17.7 Расчет размеров системы

Расчет размеров фотоэлектрической установки, подключенной к сети, требует рассмотрения множества факторов для гарантии оптимального и прибыльного дизайна.

Шаг 1: Определить потребление

Необходимо проанализировать электрическое потребление установки для адекватного определения размеров фотоэлектрической установки.

• Анализ счетов за электричество (последние 12 месяцев)
• Профиль почасового потребления (если возможно)
• Идентификация критических потреблений
• Оценка будущих потреблений

Шаг 2: Рассчитать производимую энергию

Шаг 3: Выбор инвертора

Шаг 4: Конфигурация панелей последовательно

Шаг 5: Конфигурация ветвей параллельно

Шаг 6: Окончательная проверка

• Проверить, что общая установленная мощность согласована с потреблением
• Проверить, что конфигурация последовательно-параллельная правильная
• Проверить, что токи находятся в пределах инвертора
• Проверить, что напряжения находятся в пределах инвертора
• Проверить, что коэффициент переразмерения адекватный

17.8 Установка системы

Установка фотоэлектрической установки, подключенной к сети, должна выполняться, следуя хорошим практикам и действующей нормативной базе.

Фаза 1: Подготовка площадки и структуры

• Подготовка площадки для опор на бетонном основании
• Изучение существующей структуры (крыша, фасад, грунт)
• Расчет нагрузок и структурная проверка
• Установка структур с оптимальным наклоном и направлением
• Гидроизоляция на крышах (если необходимо)

Фаза 2: Установка фотоэлектрических панелей

• Размещение фотоэлектрических панелей на структурах
• Механическое крепление согласно инструкциям производителя
• Соединение панелей последовательно до завершения каждой ветви
• Проверка полярности и напряжений
• Установка диодов by-pass (если необходимо)

Фаза 3: Установка проводки

• Борозды для канализации электрических проводников
• Коробки для помощи в введении проводников
• Установка канализаций (трубы, лотки и т.д.)
• Прокладка проводников DC (одобренный солнечный кабель)
• Прокладка проводников AC
• Сечение проводника согласно таблице максимальных токов
• Проверка изоляции и непрерывности

Фаза 4: Установка защит

• Панель управления и защиты DC:
  • Выключатель-разъединитель DC
  • Предохранители DC на ветвь
  • Варисторы (защита от перенапряжений)
  • Защита от постоянных перенапряжений
• Панель защиты AC:
  • Магнитотермический автоматический выключатель
  • Дифференциальный выключатель
  • Защита от перенапряжений (SPD тип 2)
  • Защита от отсутствия фазы

Фаза 5: Подключение инвертора

• Установка инвертора (одна или несколько единиц согласно мощности)
• Подключение стороны DC к панели защит DC
• Подключение стороны AC к панели защит AC
• Подключение к земле (обязательное)
• Подключение системы мониторинга
• Минимальное расстояние между защитами и инвертором

Фаза 6: Подключение к сети и пуск в эксплуатацию

• Подключение к главной панели установки
• Установка счетчиков (генерация и потребление)
• Проверка защит и синхронизация
• Испытания работы
• Проверка защиты от острова
• Разработка бюллетеня установки
• Обработка с дистрибьютором и маркетером

17.9 Центральные инверторы Solener

Для больших фотоэлектрических установок Solener располагает центральными инверторами последнего поколения, установленными в шкафах, которые включают все элементы защиты в DC и AC.

Основные характеристики

• Мощности: От 50 кВт до центральных инверторов нескольких МВт
• Интегрированные защиты: Полные защиты DC и AC, интегрированные в шкаф
• Упрощенное подключение: Чрезвычайно простое, сокращающее время установки
• Суммируемое в мощности: Возможность объединить несколько инверторов (пример: 3 × 100 кВт = 300 кВт)
• Продвинутый мониторинг: Интегрированная система мониторинга с удаленной связью
• Высокая эффективность: Производительность > 98%
• Множественные MPPT: Множественные независимые трекеры MPPT

Преимущества центральных инверторов

• Большая эффективность, чем инверторы string
• Меньшая стоимость на кВт установленный
• Более простое обслуживание
• Большая надежность
• Меньшее количество компонентов
• Более быстрая установка

17.10 Мониторинг системы

Мониторинг системы фундаментален для гарантии оптимальной работы и быстрого обнаружения возможных инцидентов.

Параметры для мониторинга

• Производство энергии:
  • Мгновенное производство (кВт)
  • Ежедневное производство (кВт·ч)
  • Ежемесячное и годовое производство
  • Производство на ветвь или string
• Электрические параметры:
  • Напряжение DC (вход инвертора)
  • Ток DC
  • Напряжение AC (выход инвертора)
  • Ток AC
  • Частота
  • Активная, реактивная и кажущаяся мощность
  • Коэффициент мощности
• Состояние системы:
  • Состояние инвертора (ожидание, работа, ошибка)
  • Сигналы тревоги и неисправности
  • Температура инвертора
  • Время работы

Системы мониторинга

• Локальный мониторинг: Дисплей на инверторе
• Удаленный мониторинг: Веб-портал и мобильное приложение
• Продвинутый мониторинг: Системы SCADA для больших установок
• Сигналы тревоги: Уведомления по email или SMS при инцидентах

17.11 Обслуживание системы

Периодическое обслуживание фундаментально для гарантии правильной работы и максимальной производительности установки.

Профилактическое обслуживание

• Очистка панелей:
  • Периодическая очистка для удаления пыли, грязи и помета птиц
  • Частота: 1-2 раза в год (согласно окружению)
  • Использовать деминерализованную воду
• Визуальная инспекция:
  • Проверить состояние панелей (трещины, обесцвечивание)
  • Проверить состояние соединений
  • Проверить состояние структур
  • Проверить отсутствие новых теней
• Электрические проверки:
  • Измерение напряжений и токов
  • Проверка изоляции
  • Проверка защит
  • Инфракрасная термография (годовая)

Частота обслуживания

17.12 Экономическая рентабельность

Экономическая рентабельность фотоэлектрической установки, подключенной к сети, зависит от множества факторов.

Факторы, влияющие на рентабельность

• Стоимость установки (начальные инвестиции)
• Годовое производство энергии
• Цена электроэнергии
• Компенсация излишков
• Субсидии и помощи
• Затраты на обслуживание
• Срок службы установки

Расчет рентабельности

Пример рентабельности

Доказано, что орошение 2 или 3 Га виноградника с системой насоса амортизируется менее чем за два года по текущей цене входных данных. Фотоэлектрическая система мощностью 2 кВтп (3 л.с.) номинальной мощности может увеличить свое производство на 500%, что может означать период амортизации менее двух лет.

17.13 Практические случаи

Практический случай 1: Бытовая установка 5 кВтп

Практический случай 2: Коммерческая установка 50 кВтп

Практический случай 3: Солнечный сад 500 кВтп

17.14 Соображения безопасности

Безопасность является фундаментальным аспектом в дизайне, установке и обслуживании фотоэлектрических установок, подключенных к сети.

Электрические риски

• Риск прямого контакта: Контакт с активными частями системы
• Риск косвенного контакта: Контакт с массами, случайно поставленными под напряжение
• Риск электрической дуги: Образование электрических дуг в маневрах
• Риск пожара: Из-за коротких замыканий или перегрева

Меры безопасности

• Использовать подходящие СИЗ (диэлектрические перчатки, очки и т.д.)
• Отключить систему перед вмешательством
• Проверить отсутствие напряжения
• Сигнализировать рабочую зону
• Работать всегда как минимум с двумя людьми
• Специальная подготовка в электрическом риске

17.15 Окружающая среда и устойчивость

Фотоэлектрические установки, подключенные к сети, значительно способствуют окружающей среде и устойчивости.

Экологические преимущества

• Снижение выбросов CO₂
• Снижение выбросов других загрязнителей (SO₂, NOx, частицы)
• Экономия ископаемых ресурсов
• Вклад в борьбу с изменением климата
• Чистая и возобновляемая энергия

Расчет снижения выбросов

17.16 Резюме Главы 17