العاكس هو جهاز يُحوّل الطاقة المستمرة إلى طاقة مترددة. تُنتج الخلايا الشمسية كهرباء مستمرة في ضوء النهار وتُخزّن في بطاريات، إلا أن نظام إمداد الطاقة المستمر يعاني من قيود كبيرة، ولا يُمكن تشغيل الأجهزة المنزلية اليومية التي تعمل بالتيار المتردد باستخدام التيار المستمر. لكي يُستخدم توليد الطاقة الكهروضوئية على نطاق واسع في حياتنا اليومية، يُعدّ العاكس الذي يُحوّل الطاقة المستمرة إلى طاقة مترددة أمرًا لا غنى عنه. وباعتباره جزءًا أساسيًا من توليد الطاقة الكهروضوئية، فإن وظيفته الرئيسية هي تحويل الطاقة المستمرة من الوحدات الكهروضوئية إلى طاقة مترددة.
تصنيف
يتم تصنيف محولات الطاقة الكهروضوئية بشكل عام إلى أربع فئات: محولات مركزية، محولات موزعة، محولات سلسلة، ومحولات دقيقة
1. عاكس مركزي
العاكس المركزي هو عاكس PV يربط العديد من سلاسل PV المتوازية بمدخل التيار المستمر لنفس العاكس المركزي، وبعد القيام بتتبع ذروة الطاقة القصوى، يتم بعد ذلك عكسه وتوصيله بالشبكة.
يتراوح نطاق قدرة العاكس المركزي بين 250 كيلوواط و10 ميجاواط، ويتميز بقدرة أحادية عالية وتكلفة منخفضة وتنظيم جيد للشبكة، إلا أنه يتطلب توافقًا جيدًا بين سلاسل الطاقة الكهروضوئية. في حال وجود ضباب أو تظليل جزئي أو عطل في سلسلة الطاقة الكهروضوئية، سيؤثر ذلك على كفاءة النظام الكهروضوئي وسعته الكهربائية. يتميز العاكس المركزي بنطاق جهد تتبع أقصى طاقة أضيق، ومرونة أقل في تكوين الوحدة، وقصر مدة توليد الطاقة، ويتطلب غرفة خاصة مع تهوية وتبديد حراري، وهو مناسب بشكل رئيسي لمحطات الطاقة الكهروضوئية الأرضية المركزية واسعة النطاق ذات الإضاءة الموحدة، وغيرها.
2. العاكس الجماعي
يتراوح نطاق الطاقة بين 1 ميجاوات - 10 ميجاوات، وهو مشابه للعاكس المركزي، ويستخدم بشكل أساسي في محطة الطاقة الأرضية المعقدة واسعة النطاق، والتي يمكن تطبيقها على المشاريع ذات التضاريس المختلفة، مع قدرة عالية على التكيف ومرونة جيدة.
3. عاكس السلسلة
يقوم عاكس الطاقة التسلسلي بتتبع ذروة الطاقة القصوى لعدة مجموعات (عادةً من 1 إلى 4 مجموعات) من سلاسل الخلايا الكهروضوئية بشكل فردي، ثم يُوصل بشبكة التيار المتردد بعد عملية العاكس. يتراوح نطاق قدرة عاكس الطاقة التسلسلي بين 1.5 كيلوواط و250 كيلوواط. تكمن ميزة عاكس الطاقة التسلسلي في إمكانية وجود اختلاف في الجهد والتيار بين سلاسل وحدات تتبع الطاقة القصوى المختلفة، فعند تعطل إحدى الوحدات أو تعرضها للظل، سيؤثر ذلك فقط على توليد الطاقة لعدد قليل من سلاسل وحدات تتبع الطاقة القصوى المقابلة لها، دون أي تأثير على النظام ككل.
يتميز العاكس بمجموعة واسعة من أقصى جهد لتتبع الطاقة، وتكوين وحدة مرن ووقت طويل لتوليد الطاقة؛ ويمكن تثبيته مباشرة في الهواء الطلق. وبالمقارنة مع العاكسات المركزية، فإن العاكسات السلسلة أغلى قليلاً وتتطلب قمعًا فنيًا للرنين عندما يتم توصيل عدد كبير من العاكسات السلسلة بالتوازي، والتي تستخدم بشكل أساسي في أنظمة توليد الطاقة الموزعة، ولكن يمكن أيضًا تطبيقها في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية المركزية.
4. العاكس الصغير
يقوم المحول الصغير بتتبع ذروة الطاقة القصوى لكل وحدة PV بشكل فردي، ثم بعد عكسها، يتم توصيلها بشبكة التيار المتردد.
يتراوح نطاق قدرة المحولات الدقيقة عادةً بين 4 كيلوواط و4. وتكمن ميزة المحولات الدقيقة في إمكانية التحكم في أقصى قدرة لكل وحدة على حدة، مما يُحسّن الكفاءة الكلية في حال وجود تظليل جزئي أو اختلاف في أداء الوحدة. كما أن المحولات الدقيقة لا تحتوي إلا على بضع عشرات من الفولتات من جهد التيار المستمر، وهي متصلة جميعها بالتوازي لتقليل مخاطر السلامة، وهي مكلفة ويصعب صيانتها في حال تعطلها.
وظائف العاكس
1. وظيفة التشغيل والإيقاف التلقائي
بعد شروق الشمس، تزداد شدة الإشعاع الشمسي تدريجيًا، وتزداد طاقة خرج مجموعة الألواح الكهروضوئية، ويبدأ العاكس بالعمل تلقائيًا عند وصوله إلى طاقة الخرج المطلوبة. مع غروب الشمس تدريجيًا، تنخفض طاقة خرج مجموعة الألواح الكهروضوئية، ويقترب خرج العاكس من الصفر، ويكون في وضع الاستعداد.
2. وظيفة تأثير مكافحة الجزر
في عملية توليد الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة، نظرًا لأن نظام توليد الطاقة الكهروضوئية ونظام الطاقة يعملان بالتوازي، فعندما تكون الشبكة العامة خارج الطاقة بسبب حدوث خلل، إذا لم يتمكن نظام توليد الطاقة الكهروضوئية من التوقف عن العمل أو الانفصال عن نظام الطاقة، فسوف يستمر في توفير الطاقة لخط إخراج الطاقة والاتصال بالحمل المحلي في حالة تشغيل مستقلة، وتسمى حالة التشغيل هذه بتأثير الجزيرة.
يحتوي العاكس على دائرة حماية داخلية مضادة للجزيرة، والتي تكتشف الجهد والتردد للشبكة المراد توصيلها في الوقت الفعلي، وتقارنها بقيم الجهد والتردد المحددة مسبقًا في الوقت الفعلي، إذا كانت القيم الفعلية المكتشفة ضمن نطاق معقول، سيعمل العاكس بشكل طبيعي؛ وإلا، فإنه سيفصل التيار ويوقف الإخراج في الوقت المقابل وفقًا للقيم المقاسة المختلفة، ويبلغ عن الخطأ.
3. وظيفة التحكم في تتبع نقطة الطاقة القصوى
تقنية MPPT هي التقنية الأساسية للعاكس، وهي تشير إلى قدرة العاكس على تتبع وتحديد أقصى طاقة خرج للوحدة (المصفوفة المربعة) لحظيًا. تتأثر طاقة خرج وحدات الطاقة الكهروضوئية بعوامل مختلفة، مثل الإشعاع ودرجة الحرارة، ولا تُنتج دائمًا الطاقة الاسمية المُصنّفة. تتمثل مهمة العاكس في تتبع أقصى طاقة يمكن للوحدات إنتاجها لحظيًا في كل حالة لحظية، وذلك لزيادة توليد الطاقة إلى أقصى حد.
من خلال قياس التيار والجهد والطاقة، يحدد العاكس العلاقة بين نقطة التشغيل الحالية ونقطة الذروة، ويضبط الجهد (أو التيار) بذكاء عند نقطة التشغيل لجعله أقرب إلى نقطة ذروة الطاقة، بحيث يعمل نظام الطاقة الكهروضوئية دائمًا بالقرب من نقطة ذروة الطاقة.
4. مراقبة السلسلة الذكية
مع تطور التكنولوجيا، يُحقق العاكس مراقبة ذكية لكل سلسلة على حدة، استنادًا إلى مراقبة MPPT الأصلية. بالمقارنة مع مراقبة MPPT، تتميز مراقبة الجهد والتيار في السلسلة بدقة عالية لكل سلسلة فرعية، مما يتيح للمستخدمين الاطلاع بوضوح على بيانات التشغيل الفورية لكل سلسلة.
5. تشخيص المسح الذكي للمنحنى الوريدي
يشير منحنى الجهد/التيار لوحدة الطاقة الكهروضوئية إلى علاقة تناظرية بين تيار خرج وحدة الطاقة الكهروضوئية وجهد خرجها، وقد عبّر عنه الباحثون في شكل منحنى. تتغير منحنيات الجهد/التيار لكل من الوحدات والسلاسل بشكل ملحوظ عند حدوث تظليل أو تلف أو ضعف في الاتصال بالوحدة.
6. تأثير ذكي مضاد لـ PID
تأثير PID لوحدة الطاقة الشمسية هو حالة ينخفض فيها أداء الوحدة تدريجيًا بعد فترة طويلة من التشغيل. يتمثل الضرر المباشر لتأثير PID في تراكم عدد كبير من الشحنات على سطح الخلية، مما يُسبب ظاهرة التخميل على سطح الخلية، مما يُقلل من عامل التعبئة (FF) وجهد الدائرة المفتوحة وتيار الدائرة القصيرة لوحدة الطاقة الشمسية. يؤدي ذلك إلى انخفاض طاقة الخرج لمحطة الطاقة الشمسية، وانخفاض توليد الطاقة، وانخفاض إيراداتها.
7. تبريد الهواء الذكي
قاعدة العشر درجات للأجهزة الإلكترونية تعني أن كل زيادة في درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، يُقلل عمر الجهاز إلى النصف. حاليًا، تعتمد العاكسات عمومًا على تبريد هوائي ذكي، مع مراوح خارجية عالية الأداء، ومستوى حماية يصل إلى IP67، ومستشعرات درجة حرارة مدمجة، ودوائر تشغيل لمراقبة درجة حرارة الجهاز آنيًا وضبط قيمة الحد الأدنى المناسبة. عندما تتجاوز درجة الحرارة قيمة الحد الأدنى، تُشغّل الدائرة المروحة تلقائيًا، وعندما تعود درجة الحرارة إلى وضعها الطبيعي، تُغلق دائرة التشغيل وتتوقف المروحة تدريجيًا عن العمل.
8. اتصال شبكة الاسترداد الذكي
يعمل العاكس تلقائيًا بفضل خاصية الاستعادة الذكية لاتصال الشبكة. يعتمد التشغيل الطبيعي لمحطة الطاقة على عوامل مختلفة، مثل جهد الشبكة، وجهدها، وترددها، وغيرها. قد يكون العاكس في وضع الاستعداد أو متوقفًا لعدم توفر ظروف خرج الشبكة. بمجرد أن يتأكد من أن ظروف التشغيل طبيعية، يستأنف تلقائيًا اتصال الشبكة بعد الاختبار الذاتي، دون الحاجة إلى تدخل بشري مثل إعادة التشغيل وإعادة التشغيل.
9. تعويض القدرة التفاعلية الذكي
يُولّد عاكس الطاقة الكهروضوئية طاقة نشطة فقط في ظروف توليد الطاقة العادية. إذا كان معامل القدرة أقل من متطلبات شركة الشبكة، فستُفرض عليها رسوم نقل طاقة جزائية. عادةً ما يستخدم أصحاب المنشآت التجارية والصناعية أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية في جانب الحمل لضمان وصول معامل القدرة إلى المستوى المطلوب لتجنب رسوم نقل الطاقة.
أين يتم تركيب العاكس؟
1. خيارات التركيب للمشاريع الموزعة الأرضية الشائعة
يمكن تركيب العاكس أسفل سلسلة من الوحدات المجاورة، باستخدام حوامل ثابتة أو باستخدام نظام التثبيت الدائري لتثبيت الجهاز مباشرةً على العمود. يتطلب هذا الخيار مراعاة متانة الحوامل والأعمدة وارتفاع العاكس الكهروضوئي عن الأرض لمنع وضع الجهاز على مستوى منخفض جدًا وغمره بالمياه بسبب الأمطار في الأيام العاصفة.
2. خطة تركيب المنشآت التجارية والصناعية واسعة النطاق
عادةً ما تكون أسطح المباني التجارية والصناعية الكبيرة مفتوحة، بدون أسقف أو جدران فرعية، حيث يُمكن تعليق محولات الطاقة الكهروضوئية. ولخفض تكاليف الكابلات، من الضروري عادةً صنع حوامل التثبيت بنفسك وتعليق المحولات عليها، مع مراعاة قدرة المحول على تحمل الأحمال وتثبيته، بالإضافة إلى مقاومته للأعاصير في المناطق الساحلية.
3. مخطط تركيب محطة توليد الطاقة على أسطح المنازل الموزعة بشكل مشترك
يجب تركيب عاكس الطاقة الشمسية على الجدار الجنوبي قدر الإمكان، ويجب أن تكون لوحته موجهة نحو الشمال مع تقليل تعرضها لأشعة الشمس. يجب تركيب الجهاز على ارتفاع مناسب من الأرض لمشاهدة شاشة LED وقراءتها. للتركيب الخارجي، يجب تركيب مظلة واقية من المطر والشمس أعلى العاكس لتجنب أشعة الشمس المباشرة وتسرب الماء من خلاله.
4. أنظمة مع محولات دقيقة
يمكن تركيب المحولات الدقيقة مباشرةً على الحامل أسفل الوحدة أو دمجها معها لتحقيق تصميم معياري وتوصيل وتشغيل فوري. تتميز المحولات الدقيقة بحجمها الصغير، ولا تشغل مساحة تركيب مستقلة. التركيب الموزع سهل التكوين، ويمكنه الاستفادة الكاملة من المساحة والتكيف مع التطبيقات ذات اتجاهات وزوايا التركيب المختلفة.
ما هو MPPT؟
يشير MPPT، وهو اختصار لـ Maximum Power Point Tracking، إلى قدرة العاكس على ضبط طاقة خرج مجموعة الخلايا الكهروضوئية وفقًا لدرجات الحرارة المحيطة المختلفة وكثافة الضوء، بحيث تخرج مجموعة الخلايا الكهروضوئية دائمًا الحد الأقصى من الطاقة.
تحت نفس طاقة الإدخال، يؤثر عدد مسارات MPPT للعاكس على توليد الطاقة لمحطة الطاقة الكهروضوئية، خاصةً عندما تكون هناك مشاكل مثل التظليل واتجاه الوحدة المختلفة والأداء غير المتسق للوحدة وما إلى ذلك. كلما طالت عمر المحطة (تحلل الوحدة)، زاد عدد مسارات MPPT، وزادت دقة تتبع المسار الفردي MPPT، وكانت الاستجابة الديناميكية أسرع، والقدرة على التكيف مع التغيرات السريعة في الضوء وتحسين توليد الطاقة.
منتجات العاكسات الدقيقة متوازية تمامًا، ولكل وحدة MPPT مستقلة، ولا يتأثر توليد الطاقة بين الوحدات ببعضها البعض. ونظرًا لعدم وجود تأثير قصر الدائرة، فإن عوامل مثل التظليل والغبار في بعض الوحدات لا تؤثر على توليد الطاقة لسلسلة الوحدات بأكملها، مما يزيد من إنتاجية كل وحدة ويعزز توليد الطاقة في محطة الطاقة.
شركة بولاند للطاقة المتجددة المحدودة، شركة متكاملة للطاقة الجديدة، تُقدم لكم حلولاً متكاملة عالية الجودة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية وأنظمة تخزين الطاقة. بولاند الآن شركة تابعة لشركة CRRC، وهي مسؤولة عن التوسع الخارجي لأعمال CRRC في مجال طاقة الرياح والطاقة الشمسية. نمتلك سلسلة توريد داخلية متكاملة نسبيًا، وشبكة خدمات، وجودة منتجات وتقنيات ممتازة.
بولاند توفر محطة توليد الكهرباء EPC والاستثمار والاستحواذ في محطة توليد الكهرباء.
لا تتردد في الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى أي دعم فني.
بريدي الإلكتروني: marketing@boland-hydroturbine.com
واشنطن: +8613923745989
