Инвертор солнечных панелей — это в проекте солнечной электростанции компонент, о котором после панелей следует говорить больше всего, но которому часто уделяют меньше всего внимания. Какими бы качественными ни были панели, если вырабатываемая ими энергия проходит через неправильно рассчитанный преобразователь, это приводит к потерям на объекте. После нашей статьи, где мы подробно рассмотрели принцип работы и типы устройства, что такое инвертор, в этом руководстве мы полностью сосредоточимся на выборе: пошагово разберём, по каким критериям следует оценивать мощность, соотношение DC/AC, количество MPPT-входов, КПД, степень защиты, гарантию и мониторинг.

Почему выбор инвертора определяет эффективность системы?

Каждый киловатт-час, произведённый солнечной энергетической системой, обязательно проходит через инвертор. Поэтому характеристики устройства напрямую влияют на всю систему. Если проблема в одной строке панелей обычно ограничивается этой строкой, то потери, связанные с инвертором, затрагивают весь объект.

Последствия неправильного выбора на объекте проявляются тремя способами. Первый — это потери из-за клиппинга: устройство недостаточной мощности не может передать на выход пиковую выработку в полдень и ограничивает излишек. Второй — потери при частичной нагрузке: слишком мощное устройство большую часть дня работает значительно ниже своей номинальной мощности, а поскольку при низкой нагрузке КПД снижается, годовая выработка оказывается ниже ожидаемой. Третий — время простоя: если устройство бренда со слабой сервисной сетью выходит из строя и приходится ждать запасные части, объект может оставаться без выработки неделями.

У этих трёх факторов есть общее свойство: ни один из них не заметен в день монтажа. Все они проявляются в отчёте о выработке за первый год. Поэтому выбор инвертора — это инженерное решение, которое необходимо принимать уже на этапе коммерческого предложения; исправление ошибки впоследствии потребует замены устройства.

Мощность инвертора и соотношение DC/AC в зависимости от мощности системы

Отправной точкой выбора является суммарная мощность устанавливаемых панелей. Однако здесь часто возникает распространённое заблуждение: считается, что мощность инвертора должна в точности соответствовать мощности панелей. На практике это не так.

Панели выдают паспортную мощность только в лабораторных условиях (инсоляция 1000 Вт/м², температура ячейки 25 °C). На реальном объекте такие условия возникают лишь в течение небольшой части года. Фактическая кривая выработки начинается утром с низкого уровня, повышается к полудню и снова снижается к вечеру. Поэтому установленную мощность панелей обычно выбирают несколько выше мощности инвертора. Это соотношение называется соотношением DC/AC и рассчитывается по следующей формуле:

Соотношение DC/AC = Общая мощность панелей (kWp) ÷ Номинальная AC-мощность инвертора (kW)

Например, если для 12 kWp панелей выбран инвертор мощностью 10 kW, соотношение составляет 1,2. Правильный диапазон этого значения не является фиксированным; он зависит от профиля солнечной радиации на объекте, ориентации панелей и от того, является ли система фиксированной или следящей.

Последняя строка таблицы требует особого внимания. Система слежения за солнцем На объектах с такой системой панели следуют за солнцем в течение всего дня, поэтому кривая выработки формирует широкое плато вместо узкого пика, сосредоточенного около полудня. Устройство гораздо дольше работает вблизи номинальной мощности. Высокое соотношение DC/AC, выбранное по привычным правилам для фиксированных систем, на объекте с трекерами может привести к клиппингу в течение нескольких часов около полудня. Поэтому для проектов с системами слежения это соотношение необходимо рассчитывать отдельно.

Чтобы оценить годовую выработку вашей системы, вы можете воспользоваться нашим инструментом расчёта солнечной энергии и ознакомиться с логикой расчёта в нашей статье как выполняется расчёт солнечной энергии .

MPPT-вход — это канал, через который инвертор может независимо управлять строкой панелей; число MPPT-входов показывает количество таких каналов. При выборе важно учитывать следующее: все панели, подключённые к одному MPPT-входу, вынуждены работать в общей рабочей точке. То есть если одна панель в группе затенена, производительность остальных панелей этого канала также снижается.

Поэтому количество MPPT-входов определяется физической конфигурацией крыши или участка. Практическое правило: каждую группу панелей, которая работает в отличающихся условиях, следует подключать к отдельному входу. Основные причины различного поведения:

• Поверхности крыши с разной ориентацией (восточная и западная стороны достигают пика в разное время)
• Участки с различными углами наклона
• Зоны, затеняемые дымоходами, лифтовыми шахтами, деревьями или соседними зданиями
• Строки с разным количеством панелей и, соответственно, разным напряжением

На крыше с одной ориентацией и без препятствий обычно достаточно двух MPPT-входов. Для крыш сложной формы, с несколькими ориентациями или источниками затенения требуется три и более входов. При планировании размещения панелей как правильно располагать солнечные панели критерии ориентации и угла наклона, приведённые в нашей статье, также во многом определяют необходимое количество MPPT-входов.

При выборе также помните, что каждый MPPT-вход имеет собственные ограничения по току и напряжению. Количество строк, которые можно подключить к одному входу, ограничено максимальным входным током, указанным в техническом паспорте устройства; даже если количества входов достаточно, при превышении токового лимита схему подключения необходимо пересмотреть.

Показатели КПД: номинальный и европейский КПД

Высокий процент, выделяемый в каталогах, чаще всего является номинальным (пиковым) КПД, которого устройство достигает только в идеальной точке нагрузки. В реальных условиях время работы в этой точке ограничено. При сравнении устройств основное внимание следует уделять европейскому (Euro) КПД; этот показатель объединяет эффективность устройства при разных уровнях нагрузки с помощью взвешенного среднего и гораздо точнее отражает реальную годовую выработку. Для устройств, предназначенных для рынка США, используется показатель CEC, рассчитанный по схожему принципу.

Даже если два устройства имеют одинаковый номинальный КПД, разница в европейском КПД может достигать половины процентного пункта. Этот показатель отражает, насколько хорошо устройство работает при низкой нагрузке, и может заметно влиять на годовую выработку на объектах с длительными утренними и вечерними периодами.

Ещё один фактор, влияющий на эффективность, — температура. В техническом паспорте каждого устройства указана температура, после которой оно начинает снижать выходную мощность. Это называется derating, и в регионах, где летом температура на объекте превышает 40 °C, он напрямую приводит к потерям выработки. При выборе между двумя устройствами информация о температуре начала derating часто более показательна, чем одно лишь значение КПД.

Сетевая, автономная или гибридная система?

Это решение связано не столько с техническими предпочтениями, сколько с назначением системы, и должно быть принято до оценки остальных критериев; при изменении типа устройства необходимо заново выполнять и расчёт мощности, и схему подключения.

Сетевые системы являются стандартным выбором для крышных солнечных электростанций и проектов собственного потребления для предприятий . В гибридных системах экономическая сторона решения зависит от того, как используется избыточная выработка; по этому вопросу полезной будет наша статья о почасовом взаимозачёте . При выборе автономной системы химия аккумулятора влияет на срок службы не меньше, чем само устройство, поэтому рекомендуем заранее изучить типы аккумуляторов для солнечной энергетики .

Степень защиты IP и диапазон рабочих температур

Степень IP — это двузначный код, показывающий уровень защиты устройства от твёрдых частиц и воды. Первая цифра обозначает защиту от пыли и твёрдых предметов, вторая — защиту от проникновения воды. Если устройство устанавливается на открытом воздухе, этот показатель является обязательным критерием.

Диапазон рабочих температур показывает, при каких температурах окружающей среды устройство может работать без снижения мощности. Учитывая, что в летних условиях Турции температура поверхности крыши может достигать 60 °C, модели с широким температурным диапазоном и высоким порогом derating имеют явное преимущество. Влияние климатических условий на эффективность системы необходимо учитывать не только для панелей, но и для инвертора.

Практическое замечание по монтажу: даже при высокой степени IP установка устройства на стене под прямыми солнечными лучами создаёт ненужную тепловую нагрузку. Затенённое место со свободной циркуляцией воздуха всегда предпочтительнее.

Гарантийный срок и местная сервисная сеть

Если для панелей стандартом являются гарантии производительности на 25–30 лет, то гарантия на инверторы обычно составляет 5–10 лет, а многие производители предлагают платное продление. Такая разница означает, что в течение срока службы системы устройство, вероятно, придётся заменить хотя бы один раз; эти расходы следует учитывать с самого начала инвестиционного планирования.

Доступность сервиса важнее самой продолжительности гарантии. При оценке следует уточнить следующие вопросы:

• Есть ли у бренда в Турции авторизованный технический сервис и запас запасных частей?
• Какой срок реагирования гарантируется в случае неисправности?
• Гарантия распространяется только на устройство или также включает работы и доставку?
• Достаточно ли долго производитель присутствует на рынке, чтобы реально обеспечить заявленный гарантийный срок?

Последний пункт важнее, чем может показаться. Десятилетняя гарантия имеет смысл только в том случае, если производитель продолжает работать и через десять лет. Особенно в проектах солнечных электростанций мегаваттного масштаба ожидание запасной части для одного устройства в течение нескольких недель может привести к существенным потерям выработки.

Поддержка мониторинга

Мониторинг долго считался функцией из категории «желательно иметь», однако сегодня это основной инструмент обнаружения неисправностей. Современные устройства передают данные через Wi-Fi, Ethernet, RS485 или сотовый модуль, а информация отслеживается через веб-панель или мобильное приложение.

При выборе следует проверить, насколько далеко хранится история данных, ведутся ли измерения на уровне строк (string) или только по общему значению, требует ли удалённый мониторинг дополнительной подписки и позволяет ли система экспортировать данные.

Система с измерениями на уровне строк позволяет диагностировать снижение выработки без выезда на объект, поскольку напрямую показывает, в какой части возникла проблема. На практике определить, работают ли панели, часто быстрее всего можно сравнением строк на экране мониторинга. Загрязнение, затенение или отказ одной панели могут быть обнаружены на этом экране за несколько недель до серьёзного снижения производительности.