Electrónica de potencia a nivel de módulo: innovaciones clave y tendencias emergentes
Actualmente, inversores monofásicos siguen siendo la solución técnica dominante en los sistemas distribuidos, pero todavía hay dos grandes puntos débiles en las operaciones fotovoltaicas en este escenario. Por un lado, dado que la tensión continua de la barra colectora tras la conexión en serie de múltiples componentes es de hasta 600V~1500V, existen grandes riesgos en la operación y el mantenimiento, la lucha contra incendios, etc. Por otro lado, la eficiencia de generación de energía de todo el sistema se verá inevitablemente afectada por factores como el sombreado de un solo componente.
Para resolver este problema, surgió el MLPE. Electrónica de potencia a nivel de módulo mejora eficazmente la seguridad y la eficiencia de generación de energía de los sistemas fotovoltaicos mediante el control de los componentes individuales (unos 15% más que los métodos tradicionales), y se está incorporando cada vez más en FV distribuida.
Índice
¿Qué es la electrónica de potencia a nivel de módulo?
La electrónica de potencia a nivel de módulo hace referencia a los equipos electrónicos de potencia que pueden realizar un control preciso de uno o varios módulos fotovoltaicos en un sistema solar fotovoltaico. Principalmente implementa funciones como inversión, monitorización, optimización de potencia y apagado, y realiza funciones en módulos fotovoltaicos. Control fino. La serie de productos existente incluye tres soluciones: microinversor, optimizador y desconexión a nivel de componentes.
Existen dos vías principales hacia la tecnología de electrónica de potencia a nivel de módulo:
1) Sustituya directamente el inversor string por un microinversor. La tensión continua del sistema suele ser inferior a 80 V. Tiene la mayor seguridad y eficiencia de generación de energía, ocupa poco espacio y es de instalación flexible. El coste por vatio es de unos 0,5~1,8 yuanes/W, lo que resulta adecuado para el control de costes. Sistemas distribuidos pequeños y medianos que son insensibles y tienen altos requisitos de seguridad y generación de energía;
2) Configurar un dispositivo de optimización/apagado para cada componente de la cadena fotovoltaica con el fin de lograr un apagado rápido a nivel de componente, eliminar la alta tensión de CC en situaciones críticas y reducir los riesgos de funcionamiento y mantenimiento; al mismo tiempo, la potencia de los componentes puede ajustarse en tiempo real, mejorando así la eficiencia global de generación de energía. El coste por vatio es de unos 0,35 yuanes/W, y a medida que aumenta la capacidad del sistema, el coste por vatio disminuye gradualmente, por lo que tiene más ventajas en sistemas medianos y grandes.
Ventajas de las soluciones de electrónica de potencia a nivel de módulo
- Eliminar los riesgos para la seguridad
El rápido crecimiento de la electrónica de potencia a nivel de módulo se debe al aumento de los requisitos políticos en materia de seguridad de los sistemas de generación de energía fotovoltaica. El aumento de la proporción de energía fotovoltaica distribuida ha dado lugar a frecuentes problemas de seguridad, y la seguridad se ha convertido inevitablemente en un factor sistémico que los gobiernos locales y los usuarios deben tener en cuenta. La tensión de CC acumulada de toda la cadena de cadenas fotovoltaicas puede alcanzar una alta tensión de 600 V~1500 V, lo que da lugar a dos importantes riesgos para la seguridad: "En respuesta a este tipo de riesgo para la seguridad, muchos países de todo el mundo han promulgado sucesivamente reglamentos o normas obligatorias, exigiendo que las tensiones de los componentes se reduzcan a un rango seguro en un corto período de tiempo. Estados Unidos fue el primer país en proponer el concepto de desconexión a nivel de componente y en aplicar la normativa obligatoria pertinente. Posteriormente, Canadá, Alemania, México, Australia y otros países han introducido sucesivamente políticas y normativas. Las soluciones de electrónica de potencia a nivel de módulo se convertirán gradualmente en la norma para la fotovoltaica distribuida global. - Mejorar la eficiencia de generación de energía del sistema
En los sistemas fotovoltaicos que utilizan inversores centralizados o en cadena, una vez que un módulo provoca una caída de potencia por avería, sombreado, etc., se reducirá la potencia de salida de toda la cadena de módulos. Dado que la electrónica de potencia a nivel de módulo puede lograr un ajuste refinado de la potencia de salida a nivel de componente, aún puede lograr una mayor generación de potencia y ampliar el tiempo de generación de potencia incluso en condiciones de iluminación deficientes. Según los cálculos de las empresas pertinentes, en las mismas condiciones, en comparación con los sistemas de inversores tradicionales, los sistemas que utilizan la electrónica de potencia a nivel de módulo pueden aumentar la generación de potencia en 5-25%.
- Control inteligente y preciso
Otra gran ventaja de la electrónica de potencia a nivel de módulo es la supervisión precisa de los componentes individuales. En los escenarios de inversores centralizados y de string, cuando falla un componente, el personal de operación y mantenimiento tiene que realizar inspecciones a gran escala para localizar el componente defectuoso, lo que lleva mucho tiempo. Los productos actuales de electrónica de potencia a nivel de módulo pueden lograr un posicionamiento rápido a nivel de componente mediante sistemas de monitorización remota, lo que puede minimizar el tiempo de parada de los sistemas fotovoltaicos y mejorar enormemente la eficiencia de operación y mantenimiento. - Expansión flexible, funcionamiento y mantenimiento de bajo coste
Los sistemas fotovoltaicos distribuidos se instalan sobre todo en los tejados de edificios residenciales, industriales y comerciales. La longitud, las especificaciones y la orientación de las cadenas son relativamente flexibles, y la capacidad de un solo hogar también varía mucho. Se pueden aprovechar al máximo las ventajas de la electrónica de potencia a nivel de módulo, como el "diseño modular y plug-and-play". espacio, se adapta a diferentes direcciones y ángulos de instalación, y reduce el umbral de instalación y ampliación. Durante el proceso de funcionamiento y mantenimiento, como la electrónica de potencia a nivel de módulo es independiente y está conectada a la red en paralelo, se puede sustituir y reparar un solo inversor sin interrumpir toda la red. sistema fotovoltaico.
Escenarios de aplicación de la tecnología de electrónica de potencia a nivel de módulo
- Fotovoltaica en tejados: para los sistemas fotovoltaicos en tejados, donde suele haber sombras o una iluminación desigual, la tecnología de electrónica de potencia a nivel de módulo puede maximizar la eficiencia de generación de energía de los módulos fotovoltaicos.
- Terrenos complejos: En entornos de terreno complejo, la tecnología MLPE puede hacer frente mejor a módulos fotovoltaicos de diferentes pendientes y orientaciones, mejorando la eficiencia de generación de energía de todo el sistema.
Mantenimiento de centrales fotovoltaicas: Para las centrales fotovoltaicas a gran escala, las funciones de aislamiento de fallos y monitorización en tiempo real de la tecnología MLPE ayudan a reducir los costes de mantenimiento y a mejorar la eficiencia del funcionamiento y el mantenimiento.
- Monitorización a nivel de módulo: La tecnología MLPE puede proporcionar monitorización de datos de cada módulo fotovoltaico para facilitar la gestión del funcionamiento del sistema y la optimización del rendimiento.
- Lugares con altos requisitos de seguridad: En algunos lugares con requisitos de seguridad de alta tensión y corriente, como escuelas, hospitales, etc., la tecnología MLPE puede proporcionar soluciones de generación de energía fotovoltaica más seguras y fiables.
Tendencias del sector de la electrónica de potencia a nivel de módulo
- "Alta corriente" y "alta potencia" aportan ventajas económicas
La innovación tecnológica conlleva directamente una mejora sustancial del rendimiento de los productos. La actualización de nuevos circuitos de topología de refuerzo de CC y algoritmos de control de software impulsa el desarrollo de productos "uno a nueve" y permite la entrada de grandes corrientes. La tecnología "uno a nueve" conecta un único microinversor a múltiples componentes fotovoltaicos. Al tiempo que garantiza que cada componente logre la conversión CA-CC mediante una entrada independiente, también reutiliza algunos dispositivos (transformadores, terminales de CA, etc.) para reducir ampliamente el coste del microinversor. El coste por vatio del inversor ayuda a mejorar el rendimiento del coste del producto. A medida que aumenta la potencia de los módulos fotovoltaicos de apoyo, la potencia nominal de salida de los inversores de electrónica de potencia a nivel de módulo también sigue aumentando. El aumento de la potencia de un solo módulo mejora la compatibilidad del producto, lo que conduce directamente a la ampliación de los escenarios de aplicación y el alcance de los productos MLPE, y acelera la penetración continuada del producto.
- "Alta corriente" y "alta potencia" aportan ventajas económicas
- La "inteligencia" mejora en gran medida la eficacia del funcionamiento y el mantenimiento
La aplicación inteligente de MLPE puede supervisar con precisión componentes individuales en tiempo real. Con una mayor integración de la tecnología inteligente, una vez que el sistema falla, el personal de operación y mantenimiento sólo tiene que localizarlo rápidamente a través de la interfaz de monitorización a nivel de componentes y realizar operaciones remotas para resolver el problema. Todo el proceso realiza una gestión inteligente, mejora continuamente la eficiencia de la operación y el mantenimiento y garantiza la seguridad del sistema de extremo a extremo. - La "integración" puede convertirse en una tendencia de desarrollo a medio y largo plazo
A medio y largo plazo, para reducir la demanda de materias primas y componentes y reducir los costes de montaje, integración y operación y mantenimiento, la integración directa de componentes electrónicos de potencia a nivel de módulo en módulos fotovoltaicos se ha convertido en una nueva posibilidad. A juzgar por la dinámica actual del mercado, la integración de MLPE y componentes puede convertirse en una tendencia dominante de desarrollo de productos en el futuro.
Miel
Hola, soy Honey. Tanto si estás interesado en utilizar baterías de litio en tu próximo proyecto de bricolaje como si trabajas en el sector de las energías renovables, mi blog es un recurso inestimable que puede ayudarte a estar al día de los últimos avances en este campo en rápida evolución.
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