عكس الطاقة الهجينة متعدد MPPT - حل لتنوع اتجاهات الطاقة الشمسية

في الظروف المثالية، فإن أفضل اتجاه للسقف للألواح الشمسية يكون عادةً موجهًا نحو الجنوب، حيث أنه يحقق أقصى تعرض للشمس طوال اليوم. ومع ذلك، فإن تصميم تخطيط الألواح الشمسية في العالم الحقيقي يتأثر بشكل كبير بـ عوامل مختلفة، مثل القيود الموروثة في اتجاه سقف المبنى، والعوائق المحتملة في الجوار، واختلافات في ميل السقف، وغيرها من المتغيرات التي تدخل في الاعتبار.

لـ تلبية توجهات اللوحات المتنوعة ومعالجة التحديات التي تفرضها القيود البيئية والهيكلية، يتطلب الأمر حلولاً مرنة وقابلة للتكيف، مما يؤدي إلى الطلب على محولات هجينة متعددة MPPT.

 

 

ما هو العاكس الهجين متعدد نقاط الطاقة القصوى (MPPT)

يأخذ العاكس الهجين متعدد MPPT تكنولوجيا تتبع نقطة القدرة القصوى خطوة إلى الأمام من خلال دمج عدة متتبعات MPP للتعامل مع الطاقة من عدة سلاسل/مصفوفات أو اتجاهات الألواح الشمسية بشكل مستقل.

هذا يعني أنه حتى إذا كانت لديك ألواح تواجه اتجاهات مختلفة أو بزاويا ميل متفاوتة، يمكن للمحول تحسين كل مجموعة بشكل منفصل، م maximizing إنتاجك الطاقة الكلية.

 

تطبيق العاكس الهجين ذو MPPT المزدوج في نظام الألواح الشمسية الموجهة شرق-غرب

أحد التطبيقات الأكثر شيوعًا لمحوّلات MPPT الهجينة المتعددة هو في أنظمة الألواح الشمسية ذات الاتجاه الشرقي الغربي. يعني الاتجاه الشرقي الغربي أن الألواح الشمسية الخاصة بك موزعة عبر جانبي السقف – جانب يواجه الشرق والجانب الآخر يواجه الغرب. يمكن أن تكون هذه تحديًا لمحوّلات MPPT الفردية، حيث يمكنها تحسين اتجاه واحد فقط في كل مرة.

على النقيض من ذلك، فإن العواكس الهجينة ذات MPPT المزدوجة، القادرة على تتبع نقطتي أقصى طاقة في وقت واحد، تثبت أنها تغير قواعد اللعبة.

على سبيل المثال، فإن POW-HVM10.2M مزود بـ نظامي MPPT بمدى جهد واسع (90-450 فولت DC)، مما يسمح بتقسيم مجموعة الألواح الشمسية إلى جزئين منفصلين (أقصى قدرة لمجموعة الألواح الشمسية: 5400 واط/5400 واط)، كل منهما متصل بقناة MPPT.

إعداد العاكس ثنائي MPPT - درس فيديو

 

إذا وصلت إحدى مجموعات الألواح الشمسية إلى الحد الأدنى من جهد البدء (90 فولت)، فإن نظام تتبع نقطة القدرة القصوى يبدأ في العمل، مستخرجًا وموصلًا أقصى طاقة متاحة وفقًا للإشعاع الشمسي في ذلك اليوم، بشكل مستقل عن مجموعة الوحدات الأخرى.

هنا، سنستكشف كيف يقومون بزيادة إنتاج الطاقة في هذا الإعداد المحدد.

في الساعات الأولى من اليوم، عندما تشرق الشمس من الشرق، تستفيد الألواح الشمسية المواجهة للشرق من أشعة الشمس المباشرة والمكثفة، حيث تصل إلى نقطة قدرتها القصوى (MPP). من ناحية أخرى، لم تتلق الألواح المواجهة للغرب بعد أشعة الشمس المباشرة وتعمل بكفاءة أقل.

في منتصف النهار، تتلقى كل من الألواح الشرقية والغربية أشعة الشمس المباشرة، وتعمل العاكسات ذات MPPT المزدوجة على زيادة إنتاج الطاقة من الجانبين. إنها تتكيف مع الظروف المتغيرة في الوقت الحقيقي، مما يضمن توليد طاقة متوازن وفعال.

عندما تغرب الشمس في الغرب، يتحول التركيز إلى الألواح المواجهة للغرب لزيادة توليد الطاقة. في الوقت نفسه، يتم ضبط الألواح الشرقية للعمل بكفاءة في ظروف الإضاءة المنخفضة.

التفاعل الديناميكي بين توجيه الألواح وقدرات MPPT المزدوجة يعزز الكفاءة العامة للنظام.

 

مقارنة العاكسات ذات نقطة تتبع واحدة (MPPT) و العاكسات ذات نقاط تتبع متعددة/ثنائية (MPPT)

نظرًا لتعقيد أنظمة الطاقة الشمسية، فإن العاكس متعدد نقاط القدرة القصوى (MPPT) يقدم مزايا إضافية مقارنة بالعاكس ذو نقطة القدرة القصوى الواحدة. إليك نظرة أكثر شمولاً على العواكس الهجينة متعددة نقاط القدرة القصوى، من الضروري مقارنتها بالعاكسات ذات نقطة القدرة القصوى الواحدة:

مرونة التوجهات

تُحسَّن العواكس ذات نقطة تتبع واحدة (Single MPPT Inverters) لتناسب الاتجاهات الموحدة، مثل الألواح الموجهة نحو الجنوب. في المقابل، تتفوق العواكس ذات نقاط تتبع متعددة (Multiple MPPT Inverters) في استيعاب الاتجاهات المختلفة للألواح والزوايا المائلة، مما يجعلها مثالية لتصاميم الأسطح المعقدة مثل الاتجاه الشرقي الغربي.

 

طول سلسلة PV مختلف

كل MPPT يمكنه التعامل فقط مع نوع واحد من الوحدات، لذا يجب أن تكون جميع السلاسل المتصلة بعاكس MPPT واحد من نفس النوع، بينما توفر وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية متعددة MPPT مرونة أكبر لتعديل أطوال السلاسل حسب مساحة السقف.

 

بدء التشغيل منخفض الجهد

عندما تكون الطاقة الإجمالية لمصفوفة الطاقة الشمسية متساوية، بمجرد أن تصل الألواح الشمسية المتصلة بأحد محولات MPPT إلى الحد الأدنى من جهد بدء التشغيل، يقوم المحول ببدء التشغيل بشكل مستقل، بدءًا من تتبع وضبط الجهد والتيار لمجموعة الألواح الشمسية المتصلة.

على النقيض من ذلك، يمكن لـ عكس التيار المتردد أحادي النقطة تتبع نقطة الطاقة القصوى العامة لمجموعة الوحدات بأكملها فقط. قد يؤدي ذلك إلى تقييد إنتاجية المجموعة بأكملها تحت ظروف إضاءة معينة لأن العاكس يمكنه البدء فقط عندما تولد المجموعة بأكملها جهدًا كافيًا.

 

خسائر التظليل

قد تواجه العاكسات ذات نقطة التتبع القصوى الواحدة تحديات عند مواجهة الظل، مما يؤثر على النظام بأكمله. في المقابل، تخفف العاكسات ذات نقاط التتبع القصوى المتعددة هذه المشكلة من خلال تحسين سلاسل الظل بشكل مستقل، مما يضمن الحد الأدنى من التأثير على الكفاءة العامة.

 

خسائر عدم التطابق

تشير خسائر عدم التطابق إلى الانخفاض في إجمالي إنتاج الطاقة في نظام الطاقة الشمسية عندما تظهر الألواح كفاءات متفاوتة أو تتأثر بعوامل مختلفة، مما يؤدي إلى أداء دون المستوى الأمثل.

يمكن أن تعاني العاكسات ذات نقطة تتبع واحدة (Single MPPT) من خسائر عدم التطابق بسبب اختلاف كفاءات الألواح. تقلل العاكسات متعددة نقاط التتبع (Multiple MPPT) من خسائر عدم التطابق من خلال تحسين كل مجموعة من الألواح بشكل مستقل.

 

خسائر التدهور

قد تكون العواكس ذات نقطة تعقب واحدة (Single MPPT) أقل فعالية في إدارة تدهور إنتاج الطاقة مع مرور الوقت. تعمل العواكس متعددة/ثنائية نقطة تعقب (Multiple/Dual MPPT) على تقليل خسائر التدهور من خلال تحسين كل سلسلة بشكل مستقل، مما يتكيف مع تغييرات أداء الألواح.

 

فوائد العاكس الهجين ذو MPPT المزدوج/المتعدد

في الختام، تتجلى مزايا العاكس ذو MPPT المزدوج/المتعدد من حيث توليد الكهرباء في النظام بشكل أساسي في الجوانب التالية:

إنتاج الطاقة المعزز

تتيح مدخلات MPPT المزدوجة/المتعددة لمحولك استخراج أقصى طاقة من كل سلسلة أو اتجاه، مما يعزز بشكل كبير إنتاج الطاقة لديك.

 

القدرة على التكيف مع التوجهات المتنوعة

يمكن لعواكس الهجين ذات MPPT المزدوجة/المتعددة التعامل مع الألواح الشمسية التي تواجه اتجاهات مختلفة (مثل الاتجاه الشرقي الغربي) أو الألواح ذات زوايا الميل المتنوعة، مما يجعلها مناسبة لتخطيطات الأسطح المعقدة.

 

تحسين موثوقية النظام

إذا كانت سلسلة واحدة أو مجموعة من الألواح مظللة أو تعاني من انخفاض في الأداء، يمكن للمحول التعويض عن ذلك من خلال تحسين السلاسل الأخرى، مما يضمن موثوقية النظام بشكل عام.

 

المراقبة المتقدمة والتحسين

تصميم MPPT المتعدد يعزز قدرات المراقبة، حيث يقدم بيانات في الوقت الحقيقي لكل مجموعة من الألواح. هذه المعلومات التفصيلية تمكن من تتبع دقيق، واستكشاف فعال للأخطاء، وتحسين، مما يؤدي إلى تحسين الأداء العام للنظام.