Сетевой инвертор для бизнеса 10–100 кВт: как выбрать
Сетевой инвертор для предприятия выбирают по шести признакам: мощность относительно панелей, число независимых трекеров MPPT под геометрию кровли, входное напряжение и токи, возможность ограничить выдачу в сеть, встроенная защита и мониторинг. Седьмой вопрос — где его разместить. Цена за киловатт у моделей одного класса близка, а ошибка в любом из этих пунктов обходится дороже разницы в цене: либо потерянной выработкой, либо переделкой.
Мощность: считать от панелей и от потребления
Мощность инвертора обычно берут меньше суммарной мощности панелей. Типичное соотношение — панелей в 1,1–1,3 раза больше. Причина в том, что панели почти никогда не выдают паспортную мощность: в жару они теряют на нагреве, угол падения лучей редко идеален, часть энергии уходит в кабелях. Инвертор, равный панелям по мощности, большую часть года работал бы недогруженным.
Пример: панелей на 60 кВт, запас 1,2 — инвертор на 60 ÷ 1,2 = 50 кВт. В редкие часы, когда панели дают больше 50 кВт, инвертор срезает вершину. Годовые потери на таком срезе обычно невелики, а экономия на инверторе и стороне переменного тока — ощутима. На кровле, где панели разложены на восток и запад, запас можно брать ближе к верхней границе: пики двух половин не совпадают по времени.
Вторая привязка — потребление. Предприятию выгодно, чтобы вся выработка расходовалась на месте. Годовая выработка считается по удельной: 60 кВт панелей под оптимальным углом дадут в Москве 60 × 973 ≈ 58 400 кВт·ч в год, в Краснодаре — 60 × 1 240 = 74 400 кВт·ч. На плоской кровле с малым углом наклона цифра будет ниже. Как сопоставить выработку с графиком нагрузки, разобрано в статье об экономике станции для предприятия.
MPPT и стринги: расчёт на примере
Каждый трекер MPPT ищет оптимальный режим для подключённых к нему цепочек. Правило одно: на один трекер — только одинаковые цепочки, с равным числом панелей, одной ориентацией и одинаковым затенением. Разные скаты, восточная и западная половины, зона с тенью от парапета — на разные трекеры. Чем сложнее кровля, тем больше трекеров нужно.
Длину цепочки ограничивает максимальное входное напряжение инвертора. Считают по напряжению холостого хода панели на самом сильном морозе. Условный пример: панель 550 Вт, напряжение холостого хода 50 В, температурный коэффициент напряжения −0,27 %/°C, расчётный минимум −30 °C, вход инвертора рассчитан на 1 000 В.
- Разница с условиями испытаний (25 °C): 55 °C. Напряжение вырастет на 55 × 0,27 ≈ 14,9 %.
- Напряжение панели на морозе: 50 × 1,149 ≈ 57,4 В.
- Максимум панелей в цепочке: 1 000 ÷ 57,4 ≈ 17,4, то есть 17. С запасом берём 16: 16 × 57,4 ≈ 918 В.
- Семь цепочек по 16 панелей — 112 панелей, или 112 × 550 = 61,6 кВт.
- Соотношение с инвертором на 50 кВт: 61,6 ÷ 50 ≈ 1,23.
Затем проверяют обратную границу: в жару напряжение цепочки падает и должно оставаться внутри рабочего диапазона трекера. И ток: если на один трекер заведены две цепочки параллельно, ток удваивается и должен укладываться в максимальный ток входа. При трёх и более параллельных цепочках на одном входе нужны предохранители — когда именно, описано в статье о предохранителях в стрингах. Точные значения напряжения, диапазона и токов берут из паспортов панели и инвертора.
Один большой инвертор или несколько
Сетевые инверторы легко работают группой: каждый синхронизируется с сетью сам, связи между ними не требуется. Поэтому станцию на 100 кВт можно собрать как на одном инверторе, так и на двух или четырёх.
| Вариант | Плюсы | Минусы | Когда выбирать |
|---|---|---|---|
| Один инвертор на всю мощность | ниже цена за киловатт, один щит, меньше коммутации | отказ останавливает всю станцию; все цепочки тянутся в одну точку | компактная кровля простой формы |
| Два-три инвертора | при отказе одного станция продолжает работать частично; больше трекеров | больше автоматов и кабеля на стороне переменного тока | несколько зон кровли, важна непрерывность |
| Много небольших инверторов | короткие трассы постоянного тока, легко заменить один | выше цена за киловатт, больше точек обслуживания | несколько зданий или разнесённые поля панелей |
Модели по мощности собраны в разделе сетевых инверторов.
Ограничение выдачи в сеть
В рабочие дни предприятие обычно потребляет всю выработку. В выходные и праздники нагрузка падает, и станция начинает отдавать энергию в сеть. Упрощённый порядок продажи излишков — микрогенерация — действует только для объектов до 15 кВт. Для станции большей мощности выдача в сеть — отдельный вопрос, который решается с сетевой организацией, и чаще всего проще её исключить.
Для этого инвертор должен поддерживать ограничение выдачи по сигналу внешнего счётчика или датчиков тока на вводе: он снижает мощность так, чтобы на вводе оставалось небольшое потребление из сети. При выборе проверьте три вещи:
- функция есть у модели и работает с группой инверторов, если их несколько;
- в комплекте или отдельно доступен совместимый счётчик с трансформаторами тока на ток вашего ввода;
- от счётчика на вводе до инверторов можно проложить кабель связи.
Если выдачу ограничивать приходится часто, станция переразмерена для этого объекта. Лучше понять это на этапе расчёта по графику потребления, чем на втором году работы.
Защита: что встроено, а что ставят снаружи
В коммерческих сетевых инверторах, как правило, уже есть выключатель постоянного тока, контроль сопротивления изоляции, контроль тока утечки, защита от обратной полярности и защита от работы на отключённую сеть. У многих моделей встроены и устройства защиты от импульсных перенапряжений на входе панелей. Что именно встроено и какого класса — указано в паспорте, и это нужно сверить, чтобы не дублировать и не пропустить.
Снаружи в любом случае ставят:
- автоматический выключатель на стороне переменного тока под ток инвертора;
- УЗИП на стороне переменного тока в щите подключения;
- дополнительные УЗИП постоянного тока возле панелей, если трасса до инвертора длинная;
- заземление и уравнивание потенциалов конструкции, рам и корпуса.
Мониторинг и размещение
Для бизнеса мониторинг — не удобство, а условие окупаемости: остановившийся инвертор на 50 кВт в июне в Москве недодаёт около 61,6 × 131,1 ÷ 30 ≈ 270 кВт·ч в день. Нужны три вещи: все инверторы в одном кабинете, уведомления об ошибках и конкретный сотрудник, который их получает. Полезно, чтобы приложение показывало ток каждой цепочки отдельно — так отстающую находят без выезда на кровлю.
Размещение. Инвертор на 50 кВт при КПД около 98 % выделяет порядка 50 × 0,02 = 1 кВт тепла. В тесной электрощитовой без вентиляции это быстро приводит к перегреву и снижению мощности. Модели с уличной степенью защиты корпуса ставят снаружи: на северной стене, под навесом, в зоне, закрытой от посторонних. Масса таких инверторов — десятки килограммов, основание и крепёж должны на неё рассчитываться. Общие правила выбора места — в статье о размещении инвертора.
Что сверить в паспорте перед заказом
| Параметр | С чем сверить |
|---|---|
| Номинальная мощность выхода | мощность панелей ÷ 1,1–1,3; разрешённая мощность ввода |
| Максимальная мощность панелей | суммарная мощность ваших цепочек |
| Максимальное входное напряжение | напряжение цепочки на расчётном морозе |
| Рабочий диапазон MPPT | напряжение цепочки в жару |
| Число MPPT и входов на трекер | число зон кровли и цепочек |
| Максимальный ток на трекер | ток панели, умноженный на число параллельных цепочек |
| Ограничение выдачи | наличие функции и совместимого счётчика |
| Встроенная защита | состав щитов постоянного и переменного тока |
| Степень защиты, масса, охлаждение | место установки |
Частые вопросы
Будет ли сетевая станция питать предприятие при отключении сети?
Нет. Сетевой инвертор при пропаже сети отключается. Для резерва нужен накопитель с собственным инвертором — об этом статья о промышленных накопителях.
Можно ли добавить накопитель к сетевой станции позже?
Да. Накопитель подключается на стороне переменного тока и работает рядом с существующими инверторами. Сетевую часть при этом не переделывают.
Что будет, если панелей поставить больше, чем в 1,3 раза к мощности инвертора?
Инвертор будет чаще срезать вершину, и потери вырастут. Важнее другое: нельзя превышать максимальную мощность панелей, входное напряжение и ток, указанные в паспорте, — это уже вопрос сохранности оборудования и гарантии.
Сколько трекеров нужно на простую плоскую кровлю?
Если все панели смотрят в одну сторону и тени нет, хватит минимального числа. Запас по трекерам нужен при схеме «восток — запад», парапетах, надстройках и разных углах наклона.