インバータの技術開発方向

太陽光発電産業が台頭する以前は、インバーターやインバーター技術は主に鉄道輸送や電力供給などの産業に適用されていました。太陽光発電産業の台頭後、太陽光発電インバーターは新エネルギー発電システムの中核機器となり、誰もが知るようになりました。特に欧米の先進国では、省エネと環境保護の流行により、太陽光発電市場が早期に発展し、特に家庭用太陽光発電システムが急速に発展しました。多くの国で家庭用インバーターは家電製品として利用されており、普及率も高くなっています。

太陽光発電用インバータは、太陽光発電モジュールで発電された直流電流を交流電流に変換し、系統に供給します。インバータの性能と信頼性は、発電における電力品質と発電効率を左右します。そのため、太陽光発電用インバータは太陽光発電システム全体の中核を担っています。
その中で、系統連系インバータはすべてのカテゴリーで大きな市場シェアを占めており、すべてのインバータ技術の発展の始まりでもあります。 他のタイプのインバータと比較して、系統連系インバータは技術的に比較的単純で、太陽光発電の入力と系統出力に重点を置いています。 安全で信頼性が高く、効率的で高品質の出力電力が、このようなインバータの焦点となっています。 技術指標。 さまざまな国で策定された系統連系太陽光発電インバータの技術条件では、上記の点が標準の共通測定ポイントになっていますが、もちろん、パラメータの詳細は異なります。 系統連系インバータの場合、すべての技術要件は、分散型発電システムの系統連系要件を満たすことに中心を置いており、より多くの要件は、インバータに対する系統連系要件、つまりトップダウン要件から来ています。 電圧、周波数仕様、電力品質要件、安全性、障害発生時の制御要件など。また、系統連系インバーターは、どのように系統に接続するか、どの電圧レベルの電力系統に組み込むかなど、系統連系インバーターは常に系統の要件を満たす必要があり、発電システムの内部要件から生じるものではありません。また、技術的な観点から非常に重要な点は、系統連系インバーターが「系統連系発電」であるということです。つまり、系統連系条件を満たしたときに発電します。太陽光発電システム内のエネルギー管理の問題に組み込むため、シンプルです。発電する電気のビジネスモデルと同じくらいシンプルです。海外の統計によると、建設・運用されている太陽光発電システムの90%以上は系統連系太陽光発電システムであり、系統連系インバーターが使用されています。

系統連系インバータとは対照的な種類のインバータがオフグリッドインバータです。オフグリッドインバータとは、インバータの出力が系統連系されず、負荷に接続され、負荷に直接電力を供給することを意味します。オフグリッドインバータの用途は限られており、主に遠隔地で系統連系条件が整わない、系統連系条件が悪い、あるいは自家発電・自家消費が求められる場合などに用いられます。オフグリッドシステムは「自家発電・自家消費」を重視しています。オフグリッドインバータの用途が少ないため、技術研究開発もほとんど行われていません。オフグリッドインバータの技術条件に関する国際規格も少なく、研究開発もますます少なくなり、縮小傾向にあります。しかし、オフグリッドインバータの機能と関連する技術は単純ではなく、特にエネルギー貯蔵バッテリーとの連携では、システム全体の制御と管理が系統接続インバータよりも複雑です。オフグリッドインバータ、太陽光発電パネル、バッテリー、負荷などの機器で構成されるシステムは、すでに単純なマイクログリッドシステムであると言えます。唯一の点は、システムが系統に接続されていないことです。

実際には、オフグリッドインバーター双方向インバータの開発の基礎です。双方向インバータは、実際には系統連系インバータとオフグリッドインバータの技術的特徴を組み合わせたもので、ローカル電力供給ネットワークまたは発電システムに使用されます。電力網と並列に使用する場合。現在、このタイプのアプリケーションは多くありませんが、このタイプのシステムはマイクログリッド開発のプロトタイプであるため、将来の分散型発電のインフラストラクチャと商用運用モードと一致しています。そして将来のローカライズされたマイクログリッドアプリケーション。実際、太陽光発電が急速に発展し成熟している一部の国や市場では、家庭や小規模エリアでのマイクログリッドの適用がゆっくりと発展し始めています。同時に、地方自治体は、家庭をユニットとするローカル発電、貯蔵、消費ネットワークの開発を奨励し、自家用のための新エネルギー発電と電力網からの不足部分を優先しています。そのため、双方向インバータは、バッテリーの充放電制御、系統連系／非系統連系運転戦略、負荷への信頼性の高い電力供給戦略など、より多くの制御機能とエネルギー管理機能を考慮する必要があります。つまり、双方向インバータは、系統や負荷の要件のみを考慮するのではなく、システム全体の観点から、より重要な制御・管理機能を担うことになります。

電力網の発展方向の一つとして、新エネルギー発電を中核として構築される地域的な発電・配電・電力消費ネットワークは、将来マイクログリッドの主要な発展方式の一つとなるでしょう。このモードでは、地域マイクログリッドは大規模グリッドとインタラクティブな関係を形成し、マイクログリッドはもはや大規模グリッド上で密接に運用されるのではなく、より独立して、つまりアイランドモードで運用されます。地域の安全性を満たし、信頼性の高い電力消費を優先するために、系統連系運転モードは、地域の電力が豊富であるか、外部の電力網から引き出す必要がある場合にのみ形成されます。現在、さまざまな技術と政策の未熟な状況により、マイクログリッドは大規模に適用されておらず、少数の実証プロジェクトのみが稼働しており、これらのプロジェクトのほとんどは系統に接続されています。マイクログリッドインバータは、双方向インバータの技術的特徴を組み合わせ、重要なグリッド管理機能を担っています。これは、インバータ、制御、管理を統合した典型的な統合制御およびインバータ統合機です。ローカルエネルギー管理、負荷制御、バッテリー管理、インバータ、保護などの機能を担い、マイクログリッドエネルギー管理システム（MGEMS）とともにマイクログリッド全体の管理機能を完成させ、マイクログリッドシステムを構築するための中核設備となります。インバータ技術の開発における最初の系統接続インバータと比較して、純粋なインバータ機能から分離し、マイクログリッドの管理と制御の機能を持ち、システムレベルからいくつかの問題に注意を払って解決しました。エネルギー貯蔵インバータは、双方向の反転、電流変換、バッテリーの充放電を提供します。マイクログリッド管理システムは、マイクログリッド全体を管理します。接触器A、B、Cはすべてマイクログリッド管理システムによって制御され、孤立した島でも動作できます。マイクログリッドの安定性と重要な負荷の安全な動作を維持するために、電源に応じて非クリティカルな負荷を随時遮断します。