في ألمانيا، مع تزايد تطبيق الطاقة الشمسية بسرعة، لم يعد المزيد والمزيد من المثبتين والمستخدمين النهائيين يهتمون بالقضايا الأساسية ولكن يواجهون تحديات أكثر عملية في تكامل النظام. واحدة من المشاكل التي يتم الإشارة إليها بشكل متكرر هي:
هل يمكن لـ محول الطاقة الأوتوماتيكي ثنائي الطاقة (ATS) ربط العاكس الكهروضوئي والشبكة في آن واحد والحفاظ على تشغيل النظام بشكل مستقر؟
لماذا أصبح هذا التكوين أكثر شيوعًا في ألمانيا؟
هيكل الطاقة في ألمانيا يتحول بسرعة نحو التوليد الموزع. يصبح كل من المستخدمين السكنيين والتجاريين بشكل متزايد يجمعون أنظمة الطاقة الشمسية مع الشبكة لتحقيق إمداد طاقة مستقر.
في هذا التطبيق، يتم استخدام ATS عادةً لإدارة مصدرين للطاقة:
- الطاقة الأساسية: مخرج العاكس الكهروضوئي
- طاقة الانت backup: الشبكة الكهربائية
هذا التكوين يسمح باستخدام الطاقة الشمسية بPriority while switching automatically to the grid when PV generation is insufficient, ensuring continuity of power supply. ومع ذلك، فإن طريقة عمل ATS تحدد أنه لا يمكنه ربط كلا مصدرين للطاقة في نفس الوقت.
مشكلات عملية عند توصيل Bطاقة Backup Power محول التحويل لكلا من PV والشبكة في آن واحد
الحماية من الانعزال
يجب أن يمتثل العاكس الكهروضوئي المتصل بالشبكة لمعايير السلامة، وواحدة من وظائفه المهمة هي الحماية من الانعزال. ببساطة، عندما يتم فصل الطاقة عن الشبكة، يجب على العاكس التوقف عن تصريف الطاقة خلال فترة زمنية محددة (عادةً بضع مللي ثانية إلى ثانيتين). يتم ذلك لمنع العاكس من مواصلة إمداد الطاقة للشبكة وتجنب خطر الصعق الكهربائي للعمال الذين يصلحون الشبكة.
إذا كان المحول الأوتوماتيكي يربط العاكس والشبكة على الحمل في نفس الوقت، وكانت الشبكة في حالة انقطاع الطاقة، فإن العاكس سيرسل الطاقة مرة أخرى إلى جانب الشبكة. هذه الحالة ستؤدي إلى فشل الحماية من الانعزال، مما يؤدي إلى مخاطر السلامة. حتى إذا حاول ATS توصيل مصدرين الطاقة في نفس الوقت خلال التشغيل العادي، فإن العاكس سيقوم بالإبلاغ عن خطأ أو الإغلاق بسبب اكتشاف جهد غير طبيعي.
تزامن الطور
تقدم الشبكة تيار متناوب، والذي له ثلاث معلمات رئيسية: الجهد، التردد، والطور. الطور في الشبكة ثابت، بينما يحدد العاكس الكهروضوئي العامل بشكل مستقل طوره الخاص. إذا تم ربط مصدرين للطاقة المتناوبة بخصائص طور مختلفة مباشرةً معًا، تتشكل حلقة بينهما، مما يولد تيار تدفق كبير. يمكن أن تؤدي هذه الزيادة إلى تلف المكونات الداخلية للعاكس وقد تتسبب في انقطاع القواطع. في الحالات الشديدة، يمكن أن تخلق قوسًا.
حتى عندما يعمل العاكس في وضع الربط بالشبكة، فإنه يتتبع بفاعلية طور الشبكة. إذا كان ATS يربط كلا من العاكس والشبكة إلى الحمل في نفس الوقت، فإن العاكس يكتشف إشارتين جهد مختلفتين في نفس الوقت، مما يمكن أن يعطل منطق التحكم الخاص به.
غرض التصميم ل Bطاقة Backup Power محول الطاقة
يجب أن يُعلم أن ATS مخصص لاختيار مصادر الطاقة، وليس دمجها. وظيفته هي التبديل بين مصادر الطاقة، وليس السماح لمصدرين بالطاقة بالعمل في وقت واحد. إذا تم إجبار ATS على الاتصال بين مدخلين في نفس الوقت، فإن ذلك يتطلب دوائر استشعار وتحكم إضافية للتزامن، وهي غير متوفرة في المنتجات القياسية.
استنادًا إلى النقاط الثلاثة أعلاه، القياسية ATS غير مناسب لربط المحولات الشمسية والشبكة في وقت واحد.
توضيح المفاهيم الخاطئة الشائعة حول محولات الطاقة ودمج الطاقة الشمسية
المفهوم الخاطئ 1: كلما كان تبديل ATS أسرع، كان أفضل، دون النظر في خصائص الحمل
التبديل السريع يقلل من مدة فقد الطاقة، لكن ليس كل الأحمال مناسبة للتبديل السريع للغاية. تتطلب بعض الأحمال من نوع المحرك تأخيرًا قصيرًا قبل إعادة التشغيل بعد فقد الطاقة؛ وإلا، قد يتسبب الفرق في المرحلة بين الجهد المتبقي ومصدر الطاقة المستعاد في حدوث زيادة. بالإضافة إلى ذلك، تحتاج المحولات إلى بعض الوقت للاستجابة عند الانتقال من وضع الربط بالشبكة إلى وضع عدم الربط. إذا كان ATS يتبدل بسرعة كبيرة، فقد يتصل الحمل قبل أن يستقر المحول في مخرجه، مما يمكن أن يتسبب في إيقاف المحول بشكل وقائي. لذا، يجب أن تتناسب سرعة التبديل لـ ATS مع خصائص كل من المحول والحمل، بدلاً من السعي وراء السرعة فقط.
المفهوم الخاطئ 2: الجهد الشمسي غير مستقر، و الكهرباء Power محول الطاقة سيضبط الجهد تلقائيًا
لا يتمتع مفتاح التحويل بقدرة تنظيم الجهد. إنما يقوم فقط بالكشف عما إذا كان الجهد في النطاق المحدد ويقرر ما إذا كان سيتبدل مصدر الطاقة وفقًا لذلك. إذا كان خرج الطاقة الشمسية غير مستقر، فلن يقوم ATS “بتصحيح” الجهد. إن الاستقرار الفعلي للجهد هو مسؤولية أجهزة حماية الجهد الأخرى، وليس ATS.
المفهوم الخاطئ 3: طالما أنه تم تثبيت ATS، فلن يتعرض النظام الشمسي لفقد الطاقة
يمكن لـ ATS التبديل بين مصادر الطاقة، لكنه لا يضمن انتقال الطاقة بسلاسة. خصوصًا في الأنظمة الكهروضوئية، عندما يكون خرج المحول غير مستقر أو تكون تأخيرات التبديل محددة لفترة طويلة جدًا، يمكن أن تحدث انقطاعات طاقة قصيرة. لذلك، يعمل ATS على تحسين موثوقية إمدادات الطاقة ولكن لا يقضي تمامًا على فقد الطاقة.
المفهوم الخاطئ 4: يمكن استخدام أي ATS مباشرة في نظام الطاقة الشمسية
ليس جميع ATSs مناسبة للتطبيقات الكهروضوئية. تم تصميم بعض ATSs العادية فقط للتبديل بين الشبكة والمولد ولديها قدرة ضعيفة أو عدم قدرة على التعرف على إشارة خرج المحول. لذلك، في النظام الكهروضوئي، يجب استخدام حل ATS متناسب مع احتياجات الطاقة الشمسية.
المفهوم الخاطئ 5: يمكن لـ ATS حل جميع مشاكل التوافق في نظام الطاقة الشمسية
ATS هو مجرد مكون تبديل واحد داخل النظام. لا يمكنه حل مشاكل التوافق المتعلقة بالمحول، الشبكة، الجهد، التردد، وعوامل أخرى. إذا لم يكن النظام المصمم بشكل صحيح - على سبيل المثال، إذا لم تتطابق نطاقات الجهد أو إذا كانت الأسلاك غير قياسية - حتى استخدام ATS لن يضمن التشغيل المستقر. إن الاستقرار الحقيقي يأتي من تصميم النظام الشامل، وليس من جهاز واحد.
Conclusion
إذًا، هل يمكن أن يتصل ATS بكل من المحول الشمسي والشبكة في نفس الوقت؟ الإجابة هي لا.
The محول الطاقة الأوتوماتيكي الذي تنتجه YRO يركز على تبديل الطاقة. لقد خضع لاختبارات مختبرية متعددة ويمكنه إتمام عملية التبديل بثبات تحت التيار المحدد، دون خطر لحام الاتصال أو سوء الاتصال. بالنسبة للأنظمة التي تتطلب تبديل طاقة احتياطية مستقرة، فإن المحول الأوتوماتيكي الذي تبيعه YRO يوفر ضمانًا موثوقًا.
