ทิศทางการพัฒนาเทคนิคของอินเวอร์เตอร์

ก่อนที่อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์จะเติบโต เทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์หรืออินเวอร์เตอร์ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ระบบขนส่งทางรางและแหล่งจ่ายไฟฟ้าเป็นหลัก หลังจากอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์เติบโต อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ก็กลายมาเป็นอุปกรณ์หลักในระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานใหม่ และทุกคนคุ้นเคยกันดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศที่พัฒนาแล้วในยุโรปและสหรัฐอเมริกา ตลาดพลังงานแสงอาทิตย์จึงพัฒนาเร็วขึ้นเนื่องจากแนวคิดเรื่องการประหยัดพลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อมที่ได้รับความนิยม โดยเฉพาะระบบพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับครัวเรือนที่พัฒนาอย่างรวดเร็ว ในหลายประเทศ อินเวอร์เตอร์สำหรับครัวเรือนถูกใช้เป็นเครื่องใช้ในครัวเรือน และมีอัตราการเจาะตลาดสูง

อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะแปลงกระแสตรงที่สร้างโดยโมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นกระแสสลับแล้วป้อนเข้าสู่กริด ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอินเวอร์เตอร์จะกำหนดคุณภาพไฟฟ้าและประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของการผลิตไฟฟ้า ดังนั้นอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จึงเป็นแกนหลักของระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ทั้งหมด
อินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดนั้นครองส่วนแบ่งการตลาดหลักในทุกหมวดหมู่ และยังเป็นจุดเริ่มต้นของการพัฒนาเทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์ทั้งหมดอีกด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับอินเวอร์เตอร์ประเภทอื่นแล้ว อินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดนั้นมีเทคโนโลยีที่ค่อนข้างเรียบง่าย โดยเน้นที่อินพุตและเอาต์พุตของโซลาร์เซลล์ พลังงานเอาต์พุตที่ปลอดภัย เชื่อถือได้ มีประสิทธิภาพ และคุณภาพสูงได้กลายเป็นจุดสนใจของอินเวอร์เตอร์ดังกล่าว ตัวบ่งชี้ทางเทคนิค ในเงื่อนไขทางเทคนิคสำหรับอินเวอร์เตอร์โซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อกับกริดซึ่งกำหนดขึ้นในประเทศต่างๆ จุดดังกล่าวข้างต้นได้กลายเป็นจุดวัดทั่วไปของมาตรฐาน แน่นอนว่ารายละเอียดของพารามิเตอร์นั้นแตกต่างกัน สำหรับอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริด ข้อกำหนดทางเทคนิคทั้งหมดจะเน้นที่การตอบสนองข้อกำหนดของกริดสำหรับระบบผลิตไฟฟ้าแบบกระจาย และข้อกำหนดอื่นๆ มาจากข้อกำหนดของกริดสำหรับอินเวอร์เตอร์ นั่นคือ ข้อกำหนดจากบนลงล่าง เช่น แรงดันไฟฟ้า ข้อกำหนดความถี่ ข้อกำหนดคุณภาพไฟฟ้า ความปลอดภัย ข้อกำหนดการควบคุมเมื่อเกิดข้อผิดพลาด และวิธีการเชื่อมต่อกับกริด, ระดับแรงดันไฟฟ้าของกริดไฟฟ้าที่จะรวมเข้า ฯลฯ ดังนั้นอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดจะต้องตอบสนองความต้องการของกริดเสมอ ไม่ได้มาจากข้อกำหนดภายในของระบบผลิตไฟฟ้า และจากมุมมองทางเทคนิค จุดที่สำคัญมากคืออินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดคือ "การผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับกริด" นั่นคือมันผลิตไฟฟ้าเมื่อตรงตามเงื่อนไขที่เชื่อมต่อกับกริด เข้าสู่ประเด็นการจัดการพลังงานภายในระบบโฟโตวอลตาอิค ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่าย ง่ายพอๆ กับรูปแบบธุรกิจของไฟฟ้าที่ผลิต ตามสถิติต่างประเทศ ระบบโฟโตวอลตาอิคมากกว่า 90% ที่ถูกสร้างและใช้งานเป็นระบบโฟโตวอลตาอิคที่เชื่อมต่อกับกริด และใช้อินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริด

อินเวอร์เตอร์ประเภทหนึ่งที่ตรงข้ามกับอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดคืออินเวอร์เตอร์แบบออฟกริด อินเวอร์เตอร์แบบออฟกริดหมายถึงเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์ไม่ได้เชื่อมต่อกับกริด แต่เชื่อมต่อกับโหลดซึ่งขับเคลื่อนโหลดโดยตรงเพื่อจ่ายพลังงาน อินเวอร์เตอร์แบบออฟกริดมีการใช้งานเพียงไม่กี่อย่าง โดยส่วนใหญ่อยู่ในพื้นที่ห่างไกลบางแห่งที่ไม่มีสภาพแวดล้อมที่เชื่อมต่อกับกริด สภาพแวดล้อมที่เชื่อมต่อกับกริดไม่ดี หรือมีความจำเป็นต้องผลิตไฟฟ้าเองและใช้ไฟฟ้าเอง ระบบออฟกริดเน้นที่ "การผลิตไฟฟ้าเองและใช้ไฟฟ้าเอง" " เนื่องจากอินเวอร์เตอร์นอกระบบมีการใช้งานไม่มากนัก จึงมีการวิจัยและการพัฒนาด้านเทคโนโลยีเพียงเล็กน้อย มีมาตรฐานสากลสำหรับเงื่อนไขทางเทคนิคของอินเวอร์เตอร์นอกระบบเพียงไม่กี่มาตรฐาน ซึ่งทำให้การวิจัยและการพัฒนาอินเวอร์เตอร์ประเภทนี้ลดน้อยลงเรื่อยๆ และมีแนวโน้มว่าอินเวอร์เตอร์ประเภทนี้จะหดตัวลง อย่างไรก็ตาม ฟังก์ชันของอินเวอร์เตอร์นอกระบบและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องนั้นไม่ง่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ร่วมกับแบตเตอรี่สำรองพลังงาน การควบคุมและการจัดการระบบทั้งหมดจะซับซ้อนกว่าอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริด ควรกล่าวว่าระบบที่ประกอบด้วยอินเวอร์เตอร์นอกระบบ แผงโซลาร์เซลล์ แบตเตอรี่ โหลด และอุปกรณ์อื่นๆ เป็นระบบไมโครกริดที่เรียบง่ายอยู่แล้ว ประเด็นเดียวคือระบบไม่ได้เชื่อมต่อกับกริด

ในความเป็นจริง,อินเวอร์เตอร์แบบออฟกริดเป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาอินเวอร์เตอร์แบบสองทิศทาง อินเวอร์เตอร์แบบสองทิศทางผสมผสานคุณสมบัติทางเทคนิคของอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดและอินเวอร์เตอร์นอกกริดเข้าด้วยกัน และใช้ในเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟในพื้นที่หรือระบบผลิตไฟฟ้า เมื่อใช้งานควบคู่ไปกับกริดไฟฟ้า แม้ว่าปัจจุบันจะไม่มีการใช้งานประเภทนี้มากนัก แต่เนื่องจากระบบประเภทนี้เป็นต้นแบบของการพัฒนาไมโครกริด แต่ก็สอดคล้องกับโครงสร้างพื้นฐานและโหมดการดำเนินการเชิงพาณิชย์ของการผลิตไฟฟ้าแบบกระจายในอนาคต และการใช้งานไมโครกริดในพื้นที่ในอนาคต ในความเป็นจริง ในบางประเทศและตลาดที่โฟโตวอลตาอิกส์กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วและครบถ้วน การใช้งานไมโครกริดในครัวเรือนและพื้นที่ขนาดเล็กเริ่มพัฒนาอย่างช้าๆ ในขณะเดียวกัน รัฐบาลท้องถิ่นสนับสนุนการพัฒนาเครือข่ายการผลิตไฟฟ้า การจัดเก็บ และการบริโภคในท้องถิ่นโดยมีครัวเรือนเป็นหน่วย โดยให้ความสำคัญกับการผลิตไฟฟ้าพลังงานใหม่สำหรับใช้เอง และส่วนที่ไม่เพียงพอจากกริดไฟฟ้า ดังนั้นอินเวอร์เตอร์แบบสองทิศทางจึงต้องพิจารณาฟังก์ชันการควบคุมและฟังก์ชันการจัดการพลังงานเพิ่มเติม เช่น การควบคุมการชาร์จและปล่อยแบตเตอรี่ กลยุทธ์การทำงานที่เชื่อมต่อกับกริด/นอกกริด และกลยุทธ์การจ่ายไฟที่เชื่อถือได้ของโหลด โดยรวมแล้ว อินเวอร์เตอร์แบบสองทิศทางจะทำหน้าที่ควบคุมและจัดการที่สำคัญยิ่งขึ้นจากมุมมองของระบบทั้งหมด แทนที่จะพิจารณาเฉพาะข้อกำหนดของกริดหรือโหลดเท่านั้น

ทิศทางการพัฒนาอย่างหนึ่งของโครงข่ายไฟฟ้าคือการสร้างเครือข่ายการผลิตไฟฟ้า การจ่ายไฟฟ้า และการใช้พลังงานในพื้นที่โดยใช้การผลิตไฟฟ้าพลังงานใหม่เป็นแกนหลัก ซึ่งเป็นหนึ่งในวิธีการพัฒนาหลักของไมโครกริดในอนาคต ในโหมดนี้ ไมโครกริดในพื้นที่จะสร้างความสัมพันธ์แบบโต้ตอบกับโครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ และไมโครกริดจะไม่ทำงานอย่างใกล้ชิดกับโครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่อีกต่อไป แต่จะทำงานอย่างอิสระมากขึ้น นั่นคือในโหมดเกาะ เพื่อตอบสนองความปลอดภัยของภูมิภาคและให้ความสำคัญกับการใช้พลังงานที่เชื่อถือได้ โหมดการทำงานที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อพลังงานในพื้นที่มีมากมายหรือจำเป็นต้องดึงมาจากโครงข่ายไฟฟ้าภายนอก ในปัจจุบัน เนื่องจากเงื่อนไขที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะของเทคโนโลยีและนโยบายต่างๆ ไมโครกริดจึงไม่ได้ถูกนำมาใช้ในระดับใหญ่ และมีโครงการสาธิตเพียงไม่กี่โครงการเท่านั้นที่ดำเนินการอยู่ และโครงการเหล่านี้ส่วนใหญ่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์ไมโครกริดผสมผสานคุณสมบัติทางเทคนิคของอินเวอร์เตอร์แบบสองทิศทางและทำหน้าที่จัดการโครงข่ายไฟฟ้าที่สำคัญ เป็นเครื่องควบคุมและอินเวอร์เตอร์แบบบูรณาการทั่วไปที่รวมอินเวอร์เตอร์ การควบคุม และการจัดการ ทำหน้าที่จัดการพลังงานในพื้นที่ การควบคุมโหลด การจัดการแบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ การป้องกัน และฟังก์ชันอื่นๆ ทำหน้าที่จัดการไมโครกริดทั้งหมดร่วมกับระบบการจัดการพลังงานไมโครกริด (MGEMS) และจะเป็นอุปกรณ์หลักสำหรับการสร้างระบบไมโครกริด เมื่อเปรียบเทียบกับอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดตัวแรกในการพัฒนาเทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์แล้ว อินเวอร์เตอร์นี้ได้แยกออกจากฟังก์ชันอินเวอร์เตอร์บริสุทธิ์และทำหน้าที่จัดการและควบคุมไมโครกริด โดยให้ความสำคัญและแก้ไขปัญหาบางอย่างจากระดับระบบ อินเวอร์เตอร์กักเก็บพลังงานให้การกลับทิศทางสองทาง การแปลงกระแส และการชาร์จและปล่อยแบตเตอรี่ ระบบการจัดการไมโครกริดจัดการไมโครกริดทั้งหมด คอนแทคเตอร์ A, B และ C ทั้งหมดได้รับการควบคุมโดยระบบการจัดการไมโครกริดและสามารถทำงานบนเกาะที่แยกจากกัน ตัดโหลดที่ไม่สำคัญตามแหล่งจ่ายไฟเป็นระยะๆ เพื่อรักษาเสถียรภาพของไมโครกริดและการทำงานที่ปลอดภัยของโหลดที่สำคัญ