Vor dem Aufstieg der Photovoltaikindustrie wurde die Wechselrichtertechnologie hauptsächlich in Branchen wie dem Schienenverkehr und der Stromversorgung eingesetzt. Mit dem Aufstieg der Photovoltaikindustrie entwickelte sich der Photovoltaik-Wechselrichter zum Kerngerät der neuen Energieerzeugungsanlage und ist jedem vertraut. Insbesondere in den Industrieländern Europas und der USA entwickelte sich der Photovoltaikmarkt aufgrund des weit verbreiteten Konzepts der Energieeinsparung und des Umweltschutzes früher, insbesondere die rasante Entwicklung von Photovoltaikanlagen für Privathaushalte. Haushaltswechselrichter werden in vielen Ländern bereits als Haushaltsgeräte eingesetzt und haben eine hohe Verbreitung.
Der Photovoltaik-Wechselrichter wandelt den von Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um und speist ihn ins Netz ein. Leistung und Zuverlässigkeit des Wechselrichters bestimmen die Stromqualität und den Wirkungsgrad der Stromerzeugung. Daher bildet der Photovoltaik-Wechselrichter das Herzstück der gesamten Photovoltaik-Stromerzeugungsanlage.
Netzgekoppelte Wechselrichter nehmen in allen Kategorien den größten Marktanteil ein und stellen zugleich den Beginn der Entwicklung aller Wechselrichtertechnologien dar. Verglichen mit anderen Wechselrichtertypen ist die Technologie netzgekoppelter Wechselrichter relativ einfach und konzentriert sich auf die Einspeisung von Photovoltaikenergie und die Netzabgabe. Bei solchen Wechselrichtern stehen Sicherheit, Zuverlässigkeit, Effizienz und eine qualitativ hochwertige Ausgangsleistung im Mittelpunkt. Technische Indikatoren. In den technischen Bedingungen für netzgekoppelte Photovoltaik-Wechselrichter, die in verschiedenen Ländern formuliert wurden, sind die oben genannten Punkte zu gemeinsamen Messpunkten der Norm geworden. Die Details der Parameter unterscheiden sich natürlich. Bei netzgekoppelten Wechselrichtern konzentrieren sich alle technischen Anforderungen darauf, die Netzanforderungen für dezentrale Energieerzeugungssysteme zu erfüllen. Weitere Anforderungen ergeben sich aus den Netzanforderungen an die Wechselrichter, d. h. Top-down-Anforderungen, wie z. B. Spannungs- und Frequenzspezifikationen, Anforderungen an die Stromqualität, Sicherheit und Steuerungsanforderungen im Fehlerfall. Da die Netzanbindung, die Einbindung in das Netz mit der erforderlichen Spannung usw. nicht von den internen Anforderungen der Stromerzeugungsanlage abhängen, muss der netzgekoppelte Wechselrichter stets den Netzanforderungen entsprechen. Aus technischer Sicht ist es sehr wichtig, dass der netzgekoppelte Wechselrichter ein „netzgekoppeltes Stromerzeugungssystem“ ist, das heißt, er erzeugt Strom, wenn die Netzanschlussbedingungen erfüllt sind. Die Integration in das Energiemanagement der Photovoltaikanlage ist daher einfach. So einfach wie das Geschäftsmodell der Stromerzeugung. Ausländischen Statistiken zufolge sind über 90 % der errichteten und betriebenen Photovoltaikanlagen netzgekoppelte Photovoltaikanlagen, und es werden netzgekoppelte Wechselrichter verwendet.
Eine Wechselrichterklasse, die den netzgekoppelten Wechselrichtern entgegengesetzt ist, sind Inselwechselrichter. Bei Inselwechselrichtern ist der Ausgang nicht an das Netz, sondern an die Last angeschlossen, die diese direkt mit Strom versorgt. Inselwechselrichter finden nur wenige Anwendungsmöglichkeiten, vor allem in abgelegenen Gebieten, wo kein Netzanschluss besteht, die Netzanbindung schlecht ist oder Eigenerzeugung und Eigenverbrauch erforderlich sind. Inselsysteme legen den Schwerpunkt auf Eigenerzeugung und Eigenverbrauch. „Aufgrund der wenigen Anwendungsmöglichkeiten von netzunabhängigen Wechselrichtern gibt es wenig Forschung und Entwicklung in diesem Bereich. Es gibt nur wenige internationale Normen für die technischen Bedingungen von netzunabhängigen Wechselrichtern, was zu immer weniger Forschung und Entwicklung für solche Wechselrichter führt, mit einer abnehmenden Tendenz. Allerdings sind die Funktionen und die Technologie von netzunabhängigen Wechselrichtern nicht einfach, insbesondere in Verbindung mit Energiespeicherbatterien sind die Steuerung und Verwaltung des gesamten Systems komplizierter als bei netzgekoppelten Wechselrichtern. Es ist zu beachten, dass ein System aus netzunabhängigen Wechselrichtern, Photovoltaikmodulen, Batterien, Lasten und anderen Geräten bereits ein einfaches Mikronetzsystem ist. Der einzige Unterschied besteht darin, dass das System nicht an das Netz angeschlossen ist.
Tatsächlich,Inselnetz-Wechselrichterbilden die Grundlage für die Entwicklung bidirektionaler Wechselrichter. Bidirektionale Wechselrichter vereinen die technischen Eigenschaften von netzgekoppelten und netzunabhängigen Wechselrichtern und werden in lokalen Stromversorgungsnetzen oder Stromerzeugungssystemen parallel zum Stromnetz eingesetzt. Obwohl es derzeit noch nicht viele Anwendungen dieser Art gibt, ist dieses System, da es sich um einen Prototyp für die Entwicklung von Mikronetzen handelt, bereits auf dem Weg zur Infrastruktur und zum kommerziellen Betrieb der dezentralen Stromerzeugung und zu zukünftigen lokalen Mikronetzanwendungen. In einigen Ländern und Märkten, in denen sich die Photovoltaik schnell und ausgereift entwickelt, entwickelt sich die Anwendung von Mikronetzen in Haushalten und kleinen Gebieten nur langsam. Gleichzeitig fördern die lokalen Behörden den Aufbau lokaler Stromerzeugungs-, -speicher- und -verbrauchsnetze mit Haushalten als Einheiten und geben der Erzeugung von erneuerbarer Energie für den Eigenverbrauch Vorrang, während der unzureichende Anteil aus dem Stromnetz bezogen wird. Daher muss der bidirektionale Wechselrichter mehr Steuerungs- und Energiemanagementfunktionen berücksichtigen, wie z. B. die Steuerung des Ladens und Entladens der Batterie, Strategien für den netzgekoppelten/netzunabhängigen Betrieb und Strategien für eine lastsichere Stromversorgung. Insgesamt übernimmt der bidirektionale Wechselrichter aus Sicht des Gesamtsystems wichtigere Steuerungs- und Managementfunktionen, anstatt nur die Anforderungen des Netzes oder der Last zu berücksichtigen.
Als eine der Entwicklungsrichtungen des Stromnetzes wird der Aufbau eines lokalen Stromerzeugungs-, -verteilungs- und -verbrauchsnetzes mit erneuerbaren Energien als Kern eine der wichtigsten Entwicklungsmethoden des Mikronetzes in der Zukunft sein. In diesem Modus interagiert das lokale Mikronetz mit dem großen Netz und arbeitet nicht mehr eng mit diesem verbunden, sondern unabhängiger, d. h. im Inselbetrieb. Um die Sicherheit der Region zu gewährleisten und einem zuverlässigen Stromverbrauch Priorität einzuräumen, wird der netzgekoppelte Betrieb nur dann aktiviert, wenn lokal ausreichend Strom vorhanden ist oder aus dem externen Stromnetz bezogen werden muss. Aufgrund der Unreife verschiedener Technologien und Richtlinien werden Mikronetze derzeit noch nicht in großem Maßstab eingesetzt. Es gibt nur wenige Demonstrationsprojekte, die meist an das Netz angeschlossen sind. Der Mikronetz-Wechselrichter kombiniert die technischen Merkmale eines bidirektionalen Wechselrichters und übernimmt eine wichtige Funktion im Netzmanagement. Er ist eine typische integrierte Steuerungs- und Wechselrichteranlage, die Wechselrichter, Steuerung und Management vereint. Es übernimmt lokales Energiemanagement, Laststeuerung, Batteriemanagement, Wechselrichter, Schutz und weitere Funktionen. Zusammen mit dem Mikronetz-Energiemanagementsystem (MGEMS) vervollständigt es die Verwaltungsfunktion des gesamten Mikronetzes und ist die Kernausrüstung beim Aufbau eines Mikronetzsystems. Verglichen mit dem ersten netzgekoppelten Wechselrichter in der Entwicklung der Wechselrichtertechnologie wurde die reine Wechselrichterfunktion auf die Verwaltung und Steuerung des Mikronetzes übertragen, wobei einige Probleme auf Systemebene berücksichtigt und gelöst werden. Der Energiespeicher-Wechselrichter bietet bidirektionale Umkehrung, Stromumwandlung sowie Laden und Entladen der Batterie. Das Mikronetz-Managementsystem verwaltet das gesamte Mikronetz. Die Schütze A, B und C werden alle vom Mikronetz-Managementsystem gesteuert und können in isolierten Inseln betrieben werden. Schalten Sie nicht kritische Lasten je nach Stromversorgung von Zeit zu Zeit ab, um die Stabilität des Mikronetzes und den sicheren Betrieb wichtiger Lasten aufrechtzuerhalten.
Veröffentlichungszeit: 10. Februar 2022
