Instalaciones Fotovoltaicas Conectadas a Red
17.1 Introducción a las Instalaciones Conectadas a Red
Los sistemas fotovoltaicos conectados a red han sido posibles gracias a la liberalización del mercado eléctrico, con la posibilidad de que cualquiera, cumpliendo unos requisitos técnicos y administrativos, pueda vender energía eléctrica a la red. Estos sistemas tienen una configuración muy simple debido a la ausencia de acumulación. Su competitividad viene dada por la relación entre el coste y el precio del kWh generado.
La configuración básica de una instalación fotovoltaica conectada a red consta de un generador fotovoltaico y un inversor que inyecta la energía generada directamente a la red de la compañía eléctrica. La energía producida se vierte íntegramente a la red, y el propietario de la instalación recibe una remuneración económica por la energía inyectada.
17.2 Configuración del Sistema
La configuración básica de una instalación fotovoltaica conectada a red es muy sencilla:
GENERADOR FOTOVOLTAICO → INVERSOR → RED COMPAÑÍA ELÉCTRICA
Componentes principales:
1. Campo fotovoltaico (generador)
2. Inversor (convierte CC en CA)
3. Armario de corriente continua
4. Armario de corriente alterna
5. Contadores de energía
6. Protecciones eléctricas
7. Cableado eléctrico
17.3 El Campo Fotovoltaico
A) Asociación de Módulos
Los módulos fotovoltaicos se asocian en serie para formar cadenas (strings) que alcanzan la tensión de trabajo del inversor. Las cadenas se conectan en paralelo en el armario de corriente continua para alcanzar la potencia total del generador.
Número máximo de módulos en serie:
Nº máx = Voc inversor / Voc módulo
(Se toma el entero inferior por seguridad)
Número mínimo de módulos en serie:
Nº mín = Vmín inversor / Vmax módulo
(Se toma el entero superior por seguridad)
Ejemplo:
Inversor: Vmáx = 1000V, Vmín = 200V
Módulo: Voc = 45V, Vmpp = 37V
Nº máx = 1000/45 = 22,22 → 22 módulos
Nº mín = 200/37 = 5,4 → 6 módulos
B) El Módulo como Elemento Constructivo
Los módulos fotovoltaicos no solo son generadores eléctricos, sino que también pueden utilizarse como elementos constructivos en edificios, sustituyendo elementos convencionales de la envolvente del edificio (tejas, fachadas, lucernarios, etc.).
Esta integración arquitectónica tiene ventajas adicionales:
- ✓ Sustituyen materiales de construcción convencionales
- ✓ Mejoran el aislamiento térmico del edificio
- ✓ Mejoran la estética arquitectónica
- ✓ Reducen la carga térmica del edificio
17.4 Dimensionado del Generador Fotovoltaico
1. Energía producida al mes:
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerador · PR · (nº días del mes) / GCEM
Donde:
- Ex: Energía producida el mes x en kWh
- kx: Factor de corrección de inclinación
- Gdm(0): Irradiación sobre superficie horizontal (kWh/m²)
- Ppgenerador: Potencia pico del campo generador (kWp)
- PR: Performance Ratio (factor de rendimiento, típicamente 0,8)
- GCEM: 1 kW/m² (irradiancia en condiciones estándar)
2. Estimación anual:
Eanual = Σ Ex (suma de la energía de cada mes)
3. Elección del inversor:
Pinversor = Ppgenerador × PR
(El rendimiento del inversor disminuye con la diferencia de potencia)
4. Número de paneles necesarios:
Nº paneles = Pinversor / Ppanel
17.5 El Inversor
A) Características del Inversor
El inversor es el elemento que convierte la corriente continua procedente del generador fotovoltaico en corriente alterna para inyectarla a la red. Los inversores modernos son de onda senoidal pura, de muy alto rendimiento y buenas prestaciones.
- ✓ Rendimiento: Superior al 95-98%
- ✓ Forma de onda: Senoidal pura
- ✓ Seguimiento MPPT: Seguimiento del punto de máxima potencia
- ✓ Aislamiento galvánico: Separación galvánica entre CC y CA
- ✓ Protecciones: Múltiples protecciones integradas
B) Potencia del Inversor
Para conexión a red:
Pinversor ≈ Ppgenerador × PR
(PR ≈ 0,8-0,85)
Consideraciones:
- El inversor debe trabajar cerca de su potencia nominal
- Sobredimensionar excesivamente reduce el rendimiento
- Subdimensionar limita la producción en horas punta
Ejemplo:
Ppgenerador = 100 kWp
Pinversor = 100 × 0,85 = 85 kW
Seleccionar inversor de 85-100 kW
17.6 Armarios Eléctricos
A) Armario de Corriente Continua
El armario de corriente continua agrupa las protecciones del lado de corriente continua:
- ✓ Seccionadores: Para cada cadena de módulos
- ✓ Fusibles: Protección contra sobrecorrientes
- ✓ Varistores: Protección contra sobretensiones transitorias
- ✓ Diodos de bloqueo: Evitan corrientes inversas
- ✓ Seccionador general: Corte general del generador
B) Armario de Corriente Alterna
El armario de corriente alterna agrupa las protecciones del lado de corriente alterna:
- ✓ Interruptor magnetotérmico: Protección contra sobrecargas y cortocircuitos
- ✓ Interruptor diferencial: Protección contra contactos indirectos
- ✓ Interruptor automático de interconexión: Desconexión ante falta de red
- ✓ Relé de enclavamiento: Seguridad adicional
- ✓ Contadores: Medición de energía inyectada
17.7 Contadores de Energía
El generador fotovoltaico necesita dos contadores ubicados entre el inversor y la red:
- ✓ Contador de producción: Cuantifica la energía generada e inyectada en la red para su remuneración
- ✓ Contador de consumo: Cuantifica el pequeño consumo del inversor en ausencia de radiación solar
El suministro de electricidad al edificio se realiza desde la red eléctrica, con su propio contador, siendo una instalación totalmente independiente y en paralelo con la instalación fotovoltaica.
17.8 Protecciones Eléctricas
A) Protecciones frente a Sobreintensidades
Condiciones:
Ib ≤ In ≤ Iadm
Icd ≤ 1,45 × Iadm
Donde:
- Ib: Intensidad de diseño del circuito
- In: Intensidad nominal del interruptor
- Iadm: Máxima intensidad admisible del cable
- Icd: Intensidad de ajuste (desconexión) del interruptor
Para fusibles:
Ib ≤ In ≤ 0,9 × Iadm
Tensión nominal del fusible ≥ V operación de la línea
Intensidad nominal del fusible ≥ Imax de la línea
Icortocircuito max del fusible ≥ Imax cortocircuito línea
B) Protección contra Cortocircuitos
I² · t ≤ Icu
Donde:
- I: Intensidad de disparo
- t: Tiempo de despeje
- Icu: Máxima intensidad de cortocircuito soportada por el cable
- Icu = k² · S²
- k: Valor de corrección del material del cable
· 115 para conductor de cobre aislado con PVC
· 143 para conductor de cobre aislado con XLPE o EPR
· 94 para conductores de aluminio
- S: Sección del conductor en mm²
Condición del poder de corte:
PdC ≥ Isc,máx
PdC: Poder de corte del dispositivo de protección
Isc,máx: Máxima intensidad de cortocircuito prevista
C) Protección contra Sobretensiones
Las sobretensiones pueden ser de origen atmosférico (rayos) o de maniobra. Se protegen mediante varistores (protectores contra sobretensiones transitorias) y tomas de tierra.
D) Protección frente a Contactos Directos e Indirectos
Según el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT), se deben incluir protecciones para evitar contactos directos e indirectos:
- ✓ Contactos directos: Barreras, obstáculos, aislamiento
- ✓ Contactos indirectos: Interruptor diferencial, puesta a tierra
17.9 Cableado Eléctrico
Caídas de tensión máximas:
- Generador → Inversor: 1,5%
- Inversor → Punto de conexión: 0,5%
- Total: 2%
Fórmula de sección:
S = (2 · L · I) / (σ · e)
Donde:
- S: Sección del conductor (mm²)
- L: Longitud del conductor (m)
- I: Intensidad que circula (A)
- σ: Conductividad del material (m/Ω·mm²)
· Cobre: 56 m/Ω·mm²
· Aluminio: 35 m/Ω·mm²
- e: Caída de tensión admisible (V)
Ejemplo:
L = 50 m, I = 20 A, σ = 56, e = 3V (1,5% de 200V)
S = (2 × 50 × 20) / (56 × 3) = 11,9 mm²
Seleccionar sección comercial: 16 mm²
17.10 Cálculo de la Energía Producida
A) Caracterización Energética
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerador · PR · (nº días) / GCEM
Performance Ratio (PR):
PR = ηinversor · ηcableado · ηmódulos · ηotros
PR típico = 0,8 (80%)
Factores que influyen en el PR:
- Rendimiento del inversor: 95-98%
- Pérdidas en cableado: 1-2%
- Pérdidas por dispersión de parámetros: 2-3%
- Pérdidas por temperatura: 5-10%
- Pérdidas por suciedad: 2-5%
- Pérdidas por sombras: 0-5%
B) Valores de los Parámetros
Irradiación anual en España:
- Norte: 1200-1400 kWh/m²
- Centro: 1500-1700 kWh/m²
- Sur: 1700-1900 kWh/m²
Performance Ratio:
- PR mínimo aceptable: 0,75
- PR típico: 0,80
- PR óptimo: 0,85
Energía específica:
- Norte: 1000-1200 kWh/kWp·año
- Centro: 1300-1500 kWh/kWp·año
- Sur: 1500-1700 kWh/kWp·año
17.11 Análisis de Rentabilidad
Coste de la instalación:
Coste = Ppgenerador × Coste/Wp
Coste típico: 0,8-1,2 €/Wp (2024)
Ingresos anuales:
Ingresos = Eanual × Precio/kWh
Valor Actual Neto (VAN):
VAN = -Inversión + Σ [Ingresos/(1+i)^t]
Donde i = tasa de descuento, t = año
Plazo de recuperación:
PR = Inversión / Ingresos anuales
Ejemplo:
Instalación: 100 kWp
Coste: 100.000 € (1 €/Wp)
Producción: 150.000 kWh/año
Precio venta: 0,10 €/kWh
Ingresos: 15.000 €/año
PR = 100.000 / 15.000 = 6,67 años
17.12 Normativa Aplicable
| Normativa | Descripción |
|---|---|
| RD 1663/2000 | Conexión de instalaciones fotovoltaicas a la red de baja tensión |
| RD 2818/1998 | Producción de energía eléctrica por instalaciones renovables |
| REBT | Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión |
| ITC-BT-40 | Instalaciones de generación fotovoltaica |
| UNE-EN 61727 | Características de la interfaz de conexión a red |
17.13 Instalación Típica Conectada a Red
Una instalación típica conectada a red consta de los siguientes elementos:
- ✓ Campo fotovoltaico: Módulos montados sobre estructura
- ✓ Armario de CC: Protecciones del lado de continua
- ✓ Inversor: Conversión CC/CA
- ✓ Armario de CA: Protecciones del lado de alterna
- ✓ Contadores: Medición de energía
- ✓ Conexión a red: Punto de conexión con la compañía
17.14 Centrales Fotovoltaicas
Las centrales fotovoltaicas son instalaciones de gran potencia conectadas a la red, generalmente en el rango de 100 kW a varios MW.
- ✓ Inversores centrales: Inversores de gran potencia (50-100 kW)
- ✓ Transformadores: Elevación de tensión para conexión a red
- ✓ Sistema de seguimiento: Seguidores de uno o dos ejes
- ✓ Sistema de monitorización: Control y supervisión remota
- ✓ Protecciones: Protecciones de media y baja tensión
17.15 Casos Prácticos de Solener
Solener ha realizado numerosas instalaciones conectadas a red:
- ✓ Cubierta solar de 32 kW: Para riego fotovoltaico
- ✓ Instalación de 100 kW: Inversor central de 100 kW
- ✓ Instalaciones en cubierta: Integración arquitectónica
- ✓ Instalaciones en suelo: Centrales fotovoltaicas
17.16 Mantenimiento de Instalaciones Conectadas a Red
- ✓ Módulos fotovoltaicos: Limpieza, inspección visual
- ✓ Inversor: Verificación de parámetros, limpieza
- ✓ Cajas de conexión: Inspección de conexiones
- ✓ Caminos de cables: Inspección de cableado
- ✓ Protecciones: Verificación de protecciones
- ✓ Contadores: Verificación de contadores
17.17 Garantías
- ✓ Módulos fotovoltaicos: 25 años de rendimiento, 10-12 años de producto
- ✓ Inversor: 5 años de garantía
- ✓ Estructura: 10 años de garantía
- ✓ Instalación: 2 años de garantía
17.18 Aspectos Ambientales
Las instalaciones fotovoltaicas conectadas a red tienen un impacto ambiental positivo:
- ✓ Reducción de emisiones: Evita emisiones de CO₂
- ✓ Energía limpia: Energía renovable y sostenible
- ✓ Integración arquitectónica: Integración en edificios
- ✓ Reciclaje: Los módulos son reciclables
Emisiones evitadas:
CO₂ evitado = Eanual × Factor emisión
Factor emisión red española ≈ 0,3 kg CO₂/kWh
Ejemplo:
Instalación: 100 kWp
Producción: 150.000 kWh/año
CO₂ evitado = 150.000 × 0,3 = 45.000 kg CO₂/año
= 45 toneladas CO₂/año
17.1 Introduction aux Installations Connectées au Réseau
Les systèmes photovoltaïques connectés au réseau ont été possibles grâce à la libéralisation du marché électrique, avec la possibilité que quiconque, remplissant certaines exigences techniques et administratives, puisse vendre de l'énergie électrique au réseau. Ces systèmes ont une configuration très simple en raison de l'absence d'accumulation.
La configuration de base d'une installation photovoltaïque connectée au réseau se compose d'un générateur photovoltaïque et d'un onduleur qui injecte l'énergie générée directement au réseau de la compagnie électrique.
17.2 Configuration du Système
GÉNÉRATEUR PHOTOVOLTAÏQUE → ONDULEUR → RÉSEAU COMPAGNIE ÉLECTRIQUE
Composants principaux:
1. Champ photovoltaïque (générateur)
2. Onduleur (convertit CC en CA)
3. Armoire de courant continu
4. Armoire de courant alternatif
5. Compteurs d'énergie
6. Protections électriques
7. Câblage électrique
17.3 Le Champ Photovoltaïque
Nombre maximum de modules en série:
Nº máx = Voc onduleur / Voc module
Nombre minimum de modules en série:
Nº mín = Vmin onduleur / Vmax module
17.4 Dimensionnement du Générateur Photovoltaïque
1. Énergie produite au mois:
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgénérateur · PR · (nº jours) / GCEM
2. Estimation annuelle:
Eannuel = Σ Ex
3. Choix de l'onduleur:
Ponduleur = Ppgénérateur × PR
17.5 L'Onduleur
Pour connexion au réseau:
Ponduleur ≈ Ppgénérateur × PR
(PR ≈ 0,8-0,85)
17.6 Armoires Électriques
- ✓ Armoire de CC: Protections du côté continu
- ✓ Armoire de CA: Protections du côté alternatif
17.7 Compteurs d'Énergie
- ✓ Compteur de production: Quantifie l'énergie générée
- ✓ Compteur de consommation: Quantifie la consommation de l'onduleur
17.8 Protections Électriques
Ib ≤ In ≤ Iadm
Icd ≤ 1,45 × Iadm
17.9 Câblage Électrique
S = (2 · L · I) / (σ · e)
17.10 Calcul de l'Énergie Produite
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgénérateur · PR · (nº jours) / GCEM
Performance Ratio (PR):
PR = ηonduleur · ηcâblage · ηmodules · ηautres
PR typique = 0,8 (80%)
17.11 Analyse de Rentabilité
Coût de l'installation:
Coût = Ppgénérateur × Coût/Wp
Coût typique: 0,8-1,2 €/Wp (2024)
Revenus annuels:
Revenus = Eannuel × Prix/kWh
Valeur Actuelle Nette (VAN):
VAN = -Investissement + Σ [Revenus/(1+i)^t]
17.12 Normative Applicable
| Normative | Description |
|---|---|
| RD 1663/2000 | Connexion d'installations photovoltaïques au réseau de basse tension |
| REBT | Règlement Électrotechnique de Basse Tension |
17.13 Installation Typique Connectée au Réseau
- ✓ Champ photovoltaïque: Modules montés sur structure
- ✓ Armoire de CC: Protections du côté continu
- ✓ Onduleur: Conversion CC/CA
- ✓ Armoire de CA: Protections du côté alternatif
- ✓ Compteurs: Mesure d'énergie
- ✓ Connexion au réseau: Point de connexion avec la compagnie
17.14 Centrales Photovoltaïques
- ✓ Onduleurs centraux: Onduleurs de grande puissance (50-100 kW)
- ✓ Transformateurs: Élévation de tension pour connexion au réseau
- ✓ Système de suivi: Suiveurs d'un ou deux axes
- ✓ Système de monitorisation: Contrôle et supervision à distance
17.15 Cas Pratiques de Solener
- ✓ Couverture solaire de 32 kW: Pour irrigation photovoltaïque
- ✓ Installation de 100 kW: Onduleur central de 100 kW
17.16 Maintenance des Installations Connectées au Réseau
- ✓ Modules photovoltaïques: Nettoyage, inspection visuelle
- ✓ Onduleur: Vérification de paramètres, nettoyage
- ✓ Boîtes de connexion: Inspection de connexions
17.17 Garanties
- ✓ Modules photovoltaïques: 25 ans de rendement, 10-12 ans de produit
- ✓ Onduleur: 5 ans de garantie
- ✓ Structure: 10 ans de garantie
17.18 Aspects Environnementaux
Émissions évitées:
CO₂ évité = Eannuel × Facteur émission
Facteur émission réseau espagnol ≈ 0,3 kg CO₂/kWh
Exemple:
Installation: 100 kWp
Production: 150.000 kWh/an
CO₂ évité = 150.000 × 0,3 = 45.000 kg CO₂/an
= 45 tonnes CO₂/an
17.1 Introduction to Grid-Connected Installations
Grid-connected photovoltaic systems have been made possible by the liberalization of the electricity market, with the possibility that anyone, meeting certain technical and administrative requirements, can sell electrical energy to the grid. These systems have a very simple configuration due to the absence of storage.
The basic configuration of a grid-connected photovoltaic installation consists of a photovoltaic generator and an inverter that injects the generated energy directly into the grid of the electricity company.
17.2 System Configuration
PHOTOVOLTAIC GENERATOR → INVERTER → ELECTRICITY COMPANY GRID
Main components:
1. Photovoltaic field (generator)
2. Inverter (converts DC to AC)
3. DC switchboard
4. AC switchboard
5. Energy meters
6. Electrical protections
7. Electrical wiring
17.3 The Photovoltaic Field
Maximum number of modules in series:
Nº max = Voc inverter / Voc module
Minimum number of modules in series:
Nº min = Vmin inverter / Vmax module
17.4 Sizing of the Photovoltaic Generator
1. Energy produced per month:
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (no. days) / GCEM
2. Annual estimation:
Eannual = Σ Ex
3. Inverter selection:
Pinverter = Ppgenerator × PR
17.5 The Inverter
For grid connection:
Pinverter ≈ Ppgenerator × PR
(PR ≈ 0.8-0.85)
17.6 Electrical Switchboards
- ✓ DC switchboard: Protections on the DC side
- ✓ AC switchboard: Protections on the AC side
17.7 Energy Meters
- ✓ Production meter: Quantifies the generated energy
- ✓ Consumption meter: Quantifies the inverter consumption
17.8 Electrical Protections
Ib ≤ In ≤ Iadm
Icd ≤ 1.45 × Iadm
17.9 Electrical Wiring
S = (2 · L · I) / (σ · e)
17.10 Calculation of Energy Produced
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (no. days) / GCEM
Performance Ratio (PR):
PR = ηinverter · ηwiring · ηmodules · ηothers
Typical PR = 0.8 (80%)
17.11 Profitability Analysis
Installation cost:
Cost = Ppgenerator × Cost/Wp
Typical cost: 0.8-1.2 €/Wp (2024)
Annual income:
Income = Eannual × Price/kWh
Net Present Value (NPV):
NPV = -Investment + Σ [Income/(1+i)^t]
17.12 Applicable Regulations
| Regulation | Description |
|---|---|
| RD 1663/2000 | Connection of photovoltaic installations to the low voltage grid |
| REBT | Low Voltage Electrotechnical Regulation |
17.13 Typical Grid-Connected Installation
- ✓ Photovoltaic field: Modules mounted on structure
- ✓ DC switchboard: Protections on the DC side
- ✓ Inverter: DC/AC conversion
- ✓ AC switchboard: Protections on the AC side
- ✓ Meters: Energy measurement
- ✓ Grid connection: Connection point with the company
17.14 Photovoltaic Power Plants
- ✓ Central inverters: High power inverters (50-100 kW)
- ✓ Transformers: Voltage elevation for grid connection
- ✓ Tracking system: One or two axis trackers
- ✓ Monitoring system: Remote control and supervision
17.15 Solener Practical Cases
- ✓ 32 kW solar roof: For photovoltaic irrigation
- ✓ 100 kW installation: 100 kW central inverter
17.16 Maintenance of Grid-Connected Installations
- ✓ Photovoltaic modules: Cleaning, visual inspection
- ✓ Inverter: Parameter verification, cleaning
- ✓ Connection boxes: Connection inspection
17.17 Warranties
- ✓ Photovoltaic modules: 25 years performance, 10-12 years product
- ✓ Inverter: 5 years warranty
- ✓ Structure: 10 years warranty
17.18 Environmental Aspects
Avoided emissions:
CO₂ avoided = Eannual × Emission factor
Spanish grid emission factor ≈ 0.3 kg CO₂/kWh
Example:
Installation: 100 kWp
Production: 150,000 kWh/year
CO₂ avoided = 150,000 × 0.3 = 45,000 kg CO₂/year
= 45 tons CO₂/year
17.1 مقدمة عن المنشآت المتصلة بالشبكة
أصبحت الأنظمة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة ممكنة بفضل تحرير سوق الكهرباء، مع إمكانية أن أي شخص، يستوفي بعض المتطلبات الفنية والإدارية، يمكنه بيع الطاقة الكهربائية للشبكة. هذه الأنظمة لها تكوين بسيط جدًا بسبب عدم وجود تخزين.
يتكون التكوين الأساسي لمنشأة كهروضوئية متصلة بالشبكة من مولد كهروضوئي وعاكس يقوم بحقن الطاقة المولدة مباشرة في شبكة شركة الكهرباء.
17.2 تكوين النظام
المولد الكهروضوئي ← العاكس ← شبكة شركة الكهرباء
المكونات الرئيسية:
1. الحقل الكهروضوئي (المولد)
2. العاكس (يحول DC إلى AC)
3. خزانة التيار المستمر
4. خزانة التيار المتردد
5. عدادات الطاقة
6. الحماية الكهربائية
7. الأسلاك الكهربائية
17.3 الحقل الكهروضوئي
الحد الأقصى لعدد الوحدات على التوالي:
Nº max = Voc العاكس / Voc الوحدة
الحد الأدنى لعدد الوحدات على التوالي:
Nº min = Vmin العاكس / Vmax الوحدة
17.4 تحجيم المولد الكهروضوئي
1. الطاقة المنتجة في الشهر:
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (عدد الأيام) / GCEM
2. التقدير السنوي:
Eannual = Σ Ex
3. اختيار العاكس:
Pinverter = Ppgenerator × PR
17.5 العاكس
لاتصال الشبكة:
Pinverter ≈ Ppgenerator × PR
(PR ≈ 0.8-0.85)
17.6 خزانات الكهرباء
- ✓ خزانة DC: حماية من جانب التيار المستمر
- ✓ خزانة AC: حماية من جانب التيار المتردد
17.7 عدادات الطاقة
- ✓ عداد الإنتاج: يقيس الطاقة المولدة
- ✓ عداد الاستهلاك: يقيس استهلاك العاكس
17.8 الحماية الكهربائية
Ib ≤ In ≤ Iadm
Icd ≤ 1.45 × Iadm
17.9 الأسلاك الكهربائية
S = (2 · L · I) / (σ · e)
17.10 حساب الطاقة المنتجة
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (عدد الأيام) / GCEM
نسبة الأداء (PR):
PR = ηinverter · ηwiring · ηmodules · ηothers
PR النموذجي = 0.8 (80%)
17.11 تحليل الربحية
تكلفة المنشأة:
Cost = Ppgenerator × Cost/Wp
التكلفة النموذجية: 0.8-1.2 €/Wp (2024)
الدخل السنوي:
Income = Eannual × Price/kWh
صافي القيمة الحالية (NPV):
NPV = -Investment + Σ [Income/(1+i)^t]
17.12 اللوائح المعمول بها
| اللوائح | الوصف |
|---|---|
| RD 1663/2000 | اتصال المنشآت الكهروضوئية بشبكة الجهد المنخفض |
| REBT | اللوائح الكهروتقنية للجهد المنخفض |
17.13 المنشأة النموذجية المتصلة بالشبكة
- ✓ الحقل الكهروضوئي: الوحدات المركبة على الهيكل
- ✓ خزانة DC: حماية من جانب التيار المستمر
- ✓ العاكس: تحويل DC/AC
- ✓ خزانة AC: حماية من جانب التيار المتردد
- ✓ العدادات: قياس الطاقة
- ✓ اتصال الشبكة: نقطة الاتصال مع الشركة
17.14 محطات الطاقة الكهروضوئية
- ✓ العواكس المركزية: عواكس عالية الطاقة (50-100 كيلوواط)
- ✓ المحولات: رفع الجهد لاتصال الشبكة
- ✓ نظام التتبع: أجهزة تتبع بمحور واحد أو محورين
- ✓ نظام المراقبة: التحكم والإشراف عن بعد
17.15 الحالات العملية لـ Solener
- ✓ سقف شمسي 32 كيلوواط: للري الكهروضوئي
- ✓ منشأة 100 كيلوواط: عاكس مركزي 100 كيلوواط
17.16 صيانة المنشآت المتصلة بالشبكة
- ✓ الوحدات الكهروضوئية: التنظيف، الفحص البصري
- ✓ العاكس: التحقق من المعلمات، التنظيف
- ✓ صناديق التوصيل: فحص التوصيلات
17.17 الضمانات
- ✓ الوحدات الكهروضوئية: 25 عامًا من الأداء، 10-12 عامًا للمنتج
- ✓ العاكس: 5 سنوات ضمان
- ✓ الهيكل: 10 سنوات ضمان
17.18 الجوانب البيئية
الانبعاثات المتجنبة:
CO₂ avoided = Eannual × Emission factor
عامل انبعاث الشبكة الإسبانية ≈ 0.3 كجم CO₂/كيلوواط ساعة
مثال:
المنشأة: 100 كيلوواط ذروة
الإنتاج: 150,000 كيلوواط ساعة/سنة
CO₂ المتجنب = 150,000 × 0.3 = 45,000 كجم CO₂/سنة
= 45 طن CO₂/سنة
17.1 مقدمهای بر تأسیسات متصل به شبکه
سیستمهای فتوولتائیک متصل به شبکه به لطف آزادسازی بازار الکتریکی ممکن شدهاند، با این امکان که هر کسی، با رعایت برخی الزامات فنی و اداری، میتواند انرژی الکتریکی را به شبکه بفروشد. این سیستمها به دلیل عدم وجود ذخیرهسازی، پیکربندی بسیار سادهای دارند.
پیکربندی اساسی یک تأسیس فتوولتائیک متصل به شبکه از یک مولد فتوولتائیک و یک اینورتر تشکیل شده است که انرژی تولید شده را مستقیماً به شبکه شرکت الکتریکی تزریق میکند.
17.2 پیکربندی سیستم
مولد فتوولتائیک ← اینورتر ← شبکه شرکت الکتریکی
اجزای اصلی:
1. میدان فتوولتائیک (مولد)
2. اینورتر (DC را به AC تبدیل میکند)
3. تابلوی جریان مستقیم
4. تابلوی جریان متناوب
5. شمارندههای انرژی
6. حفاظتهای الکتریکی
7. سیمکشی الکتریکی
17.3 میدان فتوولتائیک
حداکثر تعداد ماژولها به صورت سری:
Nº max = Voc اینورتر / Voc ماژول
حداقل تعداد ماژولها به صورت سری:
Nº min = Vmin اینورتر / Vmax ماژول
17.4 اندازهگیری مولد فتوولتائیک
1. انرژی تولید شده در ماه:
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (تعداد روزها) / GCEM
2. تخمین سالانه:
Eannual = Σ Ex
3. انتخاب اینورتر:
Pinverter = Ppgenerator × PR
17.5 اینورتر
برای اتصال به شبکه:
Pinverter ≈ Ppgenerator × PR
(PR ≈ 0.8-0.85)
17.6 تابلوهای الکتریکی
- ✓ تابلوی DC: حفاظت از سمت جریان مستقیم
- ✓ تابلوی AC: حفاظت از سمت جریان متناوب
17.7 شمارندههای انرژی
- ✓ شمارنده تولید: انرژی تولید شده را اندازهگیری میکند
- ✓ شمارنده مصرف: مصرف اینورتر را اندازهگیری میکند
17.8 حفاظت الکتریکی
Ib ≤ In ≤ Iadm
Icd ≤ 1.45 × Iadm
17.9 سیمکشی الکتریکی
S = (2 · L · I) / (σ · e)
17.10 محاسبه انرژی تولید شده
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (تعداد روزها) / GCEM
نسبت عملکرد (PR):
PR = ηinverter · ηwiring · ηmodules · ηothers
PR معمول = 0.8 (80%)
17.11 تحلیل سودآوری
هزینه تأسیس:
Cost = Ppgenerator × Cost/Wp
هزینه معمول: 0.8-1.2 €/Wp (2024)
درآمد سالانه:
Income = Eannual × Price/kWh
ارزش فعلی خالص (NPV):
NPV = -Investment + Σ [Income/(1+i)^t]
17.12 مقررات قابل اجرا
| مقررات | توضیحات |
|---|---|
| RD 1663/2000 | اتصال تأسیسات فتوولتائیک به شبکه ولتاژ پایین |
| REBT | مقررات الکتروتکنیکی ولتاژ پایین |
17.13 تأسیس نمونه متصل به شبکه
- ✓ میدان فتوولتائیک: ماژولهای نصب شده روی سازه
- ✓ تابلوی DC: حفاظت از سمت جریان مستقیم
- ✓ اینورتر: تبدیل DC/AC
- ✓ تابلوی AC: حفاظت از سمت جریان متناوب
- ✓ شمارندهها: اندازهگیری انرژی
- ✓ اتصال به شبکه: نقطه اتصال با شرکت
17.14 نیروگاههای فتوولتائیک
- ✓ اینورترهای مرکزی: اینورترهای توان بالا (50-100 کیلووات)
- ✓ ترانسفورماتورها: افزایش ولتاژ برای اتصال به شبکه
- ✓ سیستم ردیابی: ردیابهای یک یا دو محوره
- ✓ سیستم نظارت: کنترل و نظارت از راه دور
17.15 موارد عملی Solener
- ✓ سقف خورشیدی 32 کیلووات: برای آبیاری فتوولتائیک
- ✓ تأسیس 100 کیلووات: اینورتر مرکزی 100 کیلووات
17.16 نگهداری تأسیسات متصل به شبکه
- ✓ ماژولهای فتوولتائیک: تمیز کردن، بازرسی بصری
- ✓ اینورتر: تأیید پارامترها، تمیز کردن
- ✓ جعبههای اتصال: بازرسی اتصالات
17.17 گارانتیها
- ✓ ماژولهای فتوولتائیک: 25 سال عملکرد، 10-12 سال محصول
- ✓ اینورتر: 5 سال گارانتی
- ✓ سازه: 10 سال گارانتی
17.18 جنبههای زیست محیطی
انتشارات اجتناب شده:
CO₂ avoided = Eannual × Emission factor
عامل انتشار شبکه اسپانیا ≈ 0.3 کیلوگرم CO₂/کیلووات ساعت
مثال:
تأسیس: 100 کیلووات ذروه
تولید: 150,000 کیلووات ساعت/سال
CO₂ اجتناب شده = 150,000 × 0.3 = 45,000 کیلوگرم CO₂/سال
= 45 تن CO₂/سال
17.1 Introdução às Instalações Conectadas à Rede
Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede foram possíveis graças à liberalização do mercado elétrico, com a possibilidade de que qualquer pessoa, cumprindo alguns requisitos técnicos e administrativos, possa vender energia elétrica à rede. Estes sistemas têm uma configuração muito simples devido à ausência de acumulação.
A configuração básica de uma instalação fotovoltaica conectada à rede consiste em um gerador fotovoltaico e um inversor que injeta a energia gerada diretamente na rede da companhia elétrica.
17.2 Configuração do Sistema
GERADOR FOTOVOLTAICO → INVERSOR → REDE COMPANHIA ELÉTRICA
Componentes principais:
1. Campo fotovoltaico (gerador)
2. Inversor (converte CC em CA)
3. Armário de corrente contínua
4. Armário de corrente alternada
5. Contadores de energia
6. Proteções elétricas
7. Cabeamento elétrico
17.3 O Campo Fotovoltaico
Número máximo de módulos em série:
Nº máx = Voc inversor / Voc módulo
Número mínimo de módulos em série:
Nº mín = Vmin inversor / Vmax módulo
17.4 Dimensionamento do Gerador Fotovoltaico
1. Energia produzida ao mês:
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (nº dias) / GCEM
2. Estimação anual:
Eannual = Σ Ex
3. Escolha do inversor:
Pinversor = Ppgenerator × PR
17.5 O Inversor
Para conexão à rede:
Pinversor ≈ Ppgenerator × PR
(PR ≈ 0,8-0,85)
17.6 Armários Elétricos
- ✓ Armário de CC: Proteções do lado contínuo
- ✓ Armário de CA: Proteções do lado alternado
17.7 Contadores de Energia
- ✓ Contador de produção: Quantifica a energia gerada
- ✓ Contador de consumo: Quantifica o consumo do inversor
17.8 Proteções Elétricas
Ib ≤ In ≤ Iadm
Icd ≤ 1,45 × Iadm
17.9 Cabeamento Elétrico
S = (2 · L · I) / (σ · e)
17.10 Cálculo da Energia Produzida
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (nº dias) / GCEM
Performance Ratio (PR):
PR = ηinversor · ηcabeamento · ηmódulos · ηoutros
PR típico = 0,8 (80%)
17.11 Análise de Rentabilidade
Custo da instalação:
Custo = Ppgenerator × Custo/Wp
Custo típico: 0,8-1,2 €/Wp (2024)
Receitas anuais:
Receitas = Eannual × Preço/kWh
Valor Atual Líquido (VAN):
VAN = -Investimento + Σ [Receitas/(1+i)^t]
17.12 Normativa Aplicável
| Normativa | Descrição |
|---|---|
| RD 1663/2000 | Conexão de instalações fotovoltaicas à rede de baixa tensão |
| REBT | Regulamento Eletrotécnico de Baixa Tensão |
17.13 Instalação Típica Conectada à Rede
- ✓ Campo fotovoltaico: Módulos montados sobre estrutura
- ✓ Armário de CC: Proteções do lado contínuo
- ✓ Inversor: Conversão CC/CA
- ✓ Armário de CA: Proteções do lado alternado
- ✓ Contadores: Medição de energia
- ✓ Conexão à rede: Ponto de conexão com a companhia
17.14 Centrais Fotovoltaicas
- ✓ Inversores centrais: Inversores de grande potência (50-100 kW)
- ✓ Transformadores: Elevação de tensão para conexão à rede
- ✓ Sistema de seguimento: Seguidores de um ou dois eixos
- ✓ Sistema de monitorização: Controle e supervisão remota
17.15 Casos Práticos de Solener
- ✓ Cobertura solar de 32 kW: Para irrigação fotovoltaica
- ✓ Instalação de 100 kW: Inversor central de 100 kW
17.16 Manutenção de Instalações Conectadas à Rede
- ✓ Módulos fotovoltaicos: Limpeza, inspeção visual
- ✓ Inversor: Verificação de parâmetros, limpeza
- ✓ Caixas de conexão: Inspeção de conexões
17.17 Garantias
- ✓ Módulos fotovoltaicos: 25 anos de rendimento, 10-12 anos de produto
- ✓ Inversor: 5 anos de garantia
- ✓ Estrutura: 10 anos de garantia
17.18 Aspectos Ambientais
Emissões evitadas:
CO₂ evitado = Eannual × Fator emissão
Fator emissão rede espanhola ≈ 0,3 kg CO₂/kWh
Exemplo:
Instalação: 100 kWp
Produção: 150.000 kWh/ano
CO₂ evitado = 150.000 × 0,3 = 45.000 kg CO₂/ano
= 45 toneladas CO₂/ano
17.1 并网装置简介
并网光伏系统之所以成为可能,要归功于电力市场的自由化,任何满足某些技术和行政要求的人都可以 向电网出售电能。这些系统由于没有储能,配置非常简单。
并网光伏装置的基本配置由一个光伏发电机和一个逆变器组成,逆变器将产生的电能直接注入电力 公司的电网。
17.2 系统配置
光伏发电机 → 逆变器 → 电力公司电网
主要组件:
1. 光伏场(发电机)
2. 逆变器(将DC转换为AC)
3. 直流开关柜
4. 交流开关柜
5. 电能表
6. 电气保护
7. 电气布线
17.3 光伏场
串联模块的最大数量:
Nº max = Voc逆变器 / Voc模块
串联模块的最小数量:
Nº min = Vmin逆变器 / Vmax模块
17.4 光伏发电机的尺寸确定
1. 每月产生的能量:
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (天数) / GCEM
2. 年度估算:
Eannual = Σ Ex
3. 逆变器选择:
Pinverter = Ppgenerator × PR
17.5 逆变器
对于并网:
Pinverter ≈ Ppgenerator × PR
(PR ≈ 0.8-0.85)
17.6 电气开关柜
- ✓ 直流开关柜: 直流侧的保护
- ✓ 交流开关柜: 交流侧的保护
17.7 电能表
- ✓ 生产表: 量化产生的能量
- ✓ 消费表: 量化逆变器的消耗
17.8 电气保护
Ib ≤ In ≤ Iadm
Icd ≤ 1.45 × Iadm
17.9 电气布线
S = (2 · L · I) / (σ · e)
17.10 产生的能量计算
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (天数) / GCEM
性能比(PR):
PR = ηinverter · ηwiring · ηmodules · ηothers
典型PR = 0.8 (80%)
17.11 盈利能力分析
装置成本:
Cost = Ppgenerator × Cost/Wp
典型成本: 0.8-1.2 €/Wp (2024)
年收入:
Income = Eannual × Price/kWh
净现值(NPV):
NPV = -Investment + Σ [Income/(1+i)^t]
17.12 适用法规
| 法规 | 描述 |
|---|---|
| RD 1663/2000 | 光伏装置与低压电网的连接 |
| REBT | 低压电气法规 |
17.13 典型的并网装置
- ✓ 光伏场: 安装在结构上的模块
- ✓ 直流开关柜: 直流侧的保护
- ✓ 逆变器: DC/AC转换
- ✓ 交流开关柜: 交流侧的保护
- ✓ 电表: 能量测量
- ✓ 电网连接: 与公司的连接点
17.14 光伏电站
- ✓ 中央逆变器: 大功率逆变器(50-100 kW)
- ✓ 变压器: 升压用于并网
- ✓ 跟踪系统: 单轴或双轴跟踪器
- ✓ 监控系统: 远程控制和监督
17.15 Solener实际案例
- ✓ 32 kW太阳能屋顶: 用于光伏灌溉
- ✓ 100 kW装置: 100 kW中央逆变器
17.16 并网装置的维护
- ✓ 光伏模块: 清洁,目视检查
- ✓ 逆变器: 参数验证,清洁
- ✓ 连接盒: 连接检查
17.17 保修
- ✓ 光伏模块: 25年性能,10-12年产品
- ✓ 逆变器: 5年保修
- ✓ 结构: 10年保修
17.18 环境方面
避免的排放:
CO₂ avoided = Eannual × Emission factor
西班牙电网排放因子 ≈ 0.3 kg CO₂/kWh
示例:
装置: 100 kWp
生产: 150,000 kWh/年
避免的CO₂ = 150,000 × 0.3 = 45,000 kg CO₂/年
= 45吨CO₂/年
17.1 Введение в установки, подключенные к сети
Фотоэлектрические системы, подключенные к сети, стали возможными благодаря либерализации рынка электроэнергии, с возможностью того, что любой, соблюдая определенные технические и административные требования, может продавать электрическую энергию в сеть. Эти системы имеют очень простую конфигурацию из-за отсутствия накопления.
Базовая конфигурация фотоэлектрической установки, подключенной к сети, состоит из фотоэлектрического генератора и инвертора, который впрыскивает сгенерированную энергию непосредственно в сеть электрической компании.
17.2 Конфигурация системы
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР → ИНВЕРТОР → СЕТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОМПАНИИ
Основные компоненты:
1. Фотоэлектрическое поле (генератор)
2. Инвертор (преобразует DC в AC)
3. Щит постоянного тока
4. Щит переменного тока
5. Счетчики энергии
6. Электрические защиты
7. Электрическая проводка
17.3 Фотоэлектрическое поле
Максимальное количество модулей последовательно:
Nº max = Voc инвертор / Voc модуль
Минимальное количество модулей последовательно:
Nº min = Vmin инвертор / Vmax модуль
17.4 Расчет фотоэлектрического генератора
1. Энергия, произведенная в месяц:
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (кол-во дней) / GCEM
2. Годовая оценка:
Eannual = Σ Ex
3. Выбор инвертора:
Pinversor = Ppgenerator × PR
17.5 Инвертор
Для подключения к сети:
Pinversor ≈ Ppgenerator × PR
(PR ≈ 0.8-0.85)
17.6 Электрические щиты
- ✓ Щит DC: Защиты на стороне постоянного тока
- ✓ Щит AC: Защиты на стороне переменного тока
17.7 Счетчики энергии
- ✓ Счетчик производства: Количественно оценивает произведенную энергию
- ✓ Счетчик потребления: Количественно оценивает потребление инвертора
17.8 Электрические защиты
Ib ≤ In ≤ Iadm
Icd ≤ 1.45 × Iadm
17.9 Электрическая проводка
S = (2 · L · I) / (σ · e)
17.10 Расчет произведенной энергии
Ex = kx · Gdm(0) · Ppgenerator · PR · (кол-во дней) / GCEM
Performance Ratio (PR):
PR = ηinversor · ηwiring · ηmodules · ηothers
Типичный PR = 0.8 (80%)
17.11 Анализ рентабельности
Стоимость установки:
Cost = Ppgenerator × Cost/Wp
Типичная стоимость: 0.8-1.2 €/Wp (2024)
Годовой доход:
Income = Eannual × Price/kWh
Чистая приведенная стоимость (NPV):
NPV = -Investment + Σ [Income/(1+i)^t]
17.12 Применимые нормативные акты
| Нормативные акты | Описание |
|---|---|
| RD 1663/2000 | Подключение фотоэлектрических установок к сети низкого напряжения |
| REBT | Электротехнический регламент низкого напряжения |
17.13 Типичная установка, подключенная к сети
- ✓ Фотоэлектрическое поле: Модули, установленные на структуре
- ✓ Щит DC: Защиты на стороне постоянного тока
- ✓ Инвертор: Преобразование DC/AC
- ✓ Щит AC: Защиты на стороне переменного тока
- ✓ Счетчики: Измерение энергии
- ✓ Подключение к сети: Точка подключения с компанией
17.14 Фотоэлектрические электростанции
- ✓ Центральные инверторы: Инверторы большой мощности (50-100 кВт)
- ✓ Трансформаторы: Повышение напряжения для подключения к сети
- ✓ Система слежения: Трекеры с одной или двумя осями
- ✓ Система мониторинга: Дистанционное управление и надзор
17.15 Практические случаи Solener
- ✓ Солнечная крыша 32 кВт: Для фотоэлектрического орошения
- ✓ Установка 100 кВт: Центральный инвертор 100 кВт
17.16 Обслуживание установок, подключенных к сети
- ✓ Фотоэлектрические модули: Очистка, визуальный осмотр
- ✓ Инвертор: Проверка параметров, очистка
- ✓ Соединительные коробки: Проверка соединений
17.17 Гарантии
- ✓ Фотоэлектрические модули: 25 лет производительности, 10-12 лет продукта
- ✓ Инвертор: 5 лет гарантии
- ✓ Структура: 10 лет гарантии
17.18 Экологические аспекты
Избеженные выбросы:
CO₂ avoided = Eannual × Emission factor
Фактор выбросов испанской сети ≈ 0.3 кг CO₂/кВт·ч
Пример:
Установка: 100 кВтп
Производство: 150,000 кВт·ч/год
Избеженный CO₂ = 150,000 × 0.3 = 45,000 кг CO₂/год
= 45 тонн CO₂/год