Принцип работы системы электроснабжения

В отличие от принципов электроснабжения в «классической» энергетике, где процессы производства и потребления энергии совпадают по времени, в возобновляемой энергетике питание нагрузки происходит за счёт преобразования электроэнергии запасенной в аккумуляторах из постоянного в переменный ток. При этом подзарядка батарей происходит, когда есть ветер или солнечное излучение.

В системе электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии следует выделить три различных процесса:

Генерация электроэнергии. В установках на базе возобновляемых источников энергии, как правило, выработка электроэнергии и её потребление не совпадают по времени: фотоэлементы вырабатывают электроэнергию днем, когда все на работе, а вечером наоборот – выработка энергии практически отсутствует, а потребление возрастает; выдаваемая ветроэлектростанцией мощность поддаётся прогнозированию только на уровне среднемесячных значений.

На схеме указаны:

1. фотоэлектрический модуль

2. контроллер заряда аккумуляторных батарей

3. аккумулятор

4. инвертер

Накопление электроэнергии. Аккумуляторные батареи предназначены для перераспределения энергии в течение дня или нескольких суток. Так ветроагрегат при хорошем ветре может за ночь зарядить аккумуляторы, заряда которых потом хватит на несколько дней.

Преобразование электроэнергии. Важным показателем в энергосистеме является качество электроэнергии. Отклонение напряжения и частоты от номинальных значений отрицательно сказывается на сроке службы электроприборов.

Вспомогательное оборудование.

Для нормального функционирования в системе электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии необходимо следующее оборудование:

Контроллер заряда АБ – устройство предназначенное для поддержания тока и напряжения необходимого для заряда аккумуляторных батарей. В системах солнечной энергетики применяются специализированные контроллеры заряда, выполняющие также функцию контроллера солнечных батарей, а именно обеспечивают работу оборудования в оптимальном режиме. То есть, контроллер заряда АБ регулирует значения тока и напряжения как на входе, так и на выходе, обеспечивая правильный режим заряда аккумуляторов и оптимальный режим работы фотоэлектрических панелей.

Инвертер – устройство, преобразующее постоянный ток в переменный. Фотоэлектрические панели и аккумуляторные батареи вырабатывают постоянный ток, а большинство потребителей электроэнергии напротив рассчитаны на напряжение 220В при частоте 50Гц. Часто инвертеры объединяют несколько функций: преобразуют постоянный ток в переменный, являются контроллерами заряда, обеспечивают защиту АБ от перезаряда и переразряда, выполняют роль балластной нагрузки для ВЭУ, выполняют функции АВР. Существуют 2 типа инвертеров, отличающихся по типу выходного сигнала: чистая синусоида и модифицированная синусоида. Первые отличаются более высокой стоимостью, но позволяют питать любые нагрузки, даже чувствительные к качеству электроэнергии. Вторые отличаются меньшей стоимостью, но не могут питать индуктивную нагрузку: устройства с электродвигателями и трансформаторами.

Аккумуляторные батареи – устройства, предназначенные для накопления электроэнергии. В системах основанных на возобновляемых источниках энергии как правило применяются свинцово-кислотные необслуживаемые аккумуляторные батареи типа AGM – с абсорбированным электролитом. Такие батареи способны к достаточно глубокому разряду без потери качества и рассчитаны на большое количество циклов заряда/разряда. Стартерные автомобильные батареи не подходят для использования в системах электроснабжения на базе ВИЭ, так как не рассчитаны на большое число циклов заряд-разряд, и поэтому быстро выходят из строя.