Tecnologia de fundo do otimizador de tensão

A produção de módulos fotovoltaicos individuais é geralmente insuficiente para suprir a procura real de energia, pelo que o arranjo de módulos fotovoltaicos deve ser formado em série e paralelo para satisfazer os requisitos do projeto. Ao selecionar módulos fotovoltaicos para formar um arranjo, é comum verificar-se que a potência de saída após a ligação em série e paralelo é inferior à soma da potência de saída dos módulos individuais devido a parâmetros elétricos inconsistentes dos módulos em série e paralelo, sombreamento parcial ou intermitente ou envelhecimento do grupo de strings. O termo técnico para isto é chamado de perda por desequilíbrio. À medida que os anos de funcionamento da central fotovoltaica aumentam, a geração real de energia de toda a central será afetada em diferentes graus. O sistema tradicional de geração de energia fotovoltaica centralizada causa perdas de energia incalculáveis ​​no arranjo dos módulos fotovoltaicos devido a fatores imprevistos, como edifícios vizinhos, posição das nuvens e tamanho dos obstáculos próximos. Por conseguinte, nos últimos anos, investigadores nacionais e estrangeiros têm conduzido diversas pesquisas e explorações globais sobre o problema do ponto de máxima potência (MPPT) em arranjos fotovoltaicos com múltiplos picos de potência causados ​​por sombreamento localizado, obtendo resultados notáveis. No entanto, é ainda impossível fazer com que todos os módulos fotovoltaicos operem nos seus respetivos pontos de máxima potência, e a perda de potência total do grupo de strings causada pelo sombreamento localizado não foi completamente solucionada. Para sistemas centralizados de geração de energia fotovoltaica, como existe apenas um elo de conversão de energia CC-CC, o controlo deve considerar tanto o seguimento do ponto de máxima potência do painel solar como a garantia da amplitude, fase e grau de sinusóide da tensão de saída da rede. O controlo é relativamente complexo. O variador tem múltiplas entradas e utiliza o mesmo MPPT. A diferença entre os módulos fotovoltaicos nos ramos em série e em paralelo não pode ser identificada, o que reduz significativamente a eficiência da geração de energia. Assim sendo, o sistema revela-se ineficaz para lidar com a perda de energia provocada pela discrepância dos parâmetros dos módulos fotovoltaicos ou pela variação das condições de radiação solar. Ao mesmo tempo, se a corrente não corresponder na ligação em série, isto fará com que os módulos fotovoltaicos individuais no conjunto sejam polarizados inversamente, formando pontos quentes quando o conjunto está a funcionar num determinado estado. Se a tensão não corresponder na ligação em paralelo, isto fará com que o conjunto de componentes opere num determinado estado. Os pontos quentes e as correntes circulantes farão com que os componentes individuais na ligação série-paralelo consumam energia e podem reduzir a vida útil dos componentes. Especialmente quando o conjunto de componentes fotovoltaicos não consegue operar sob iluminação uniforme, a perda por desequilíbrio é ainda maior. O componente pode desviar a corrente da bateria anormal através do díodo de bypass na caixa de junção, reduzindo parcialmente a perda de energia causada pelo desequilíbrio de corrente entre as baterias ou componentes, mas não elimina o problema de correspondência de corrente causado por qualquer componente de bateria de baixa corrente no grupo de baterias.

A melhoria na geração de energia do Otimizador de Tensão está intimamente relacionada com a situação real da central. Por exemplo, as taxas de melhoria de grandes centrais eléctricas e de centrais fotovoltaicas distribuídas em terreno plano e sem obstáculos são diferentes. As taxas de melhoria da instalação de otimizadores de tensão em centrais fotovoltaicas recém-operacionais e em centrais ligadas à rede há alguns anos também são diferentes. Assim sendo, é necessário realizar experiências em cenários reais e acumular dados para análise de grupos de strings, o que pode fornecer uma referência útil para a operação otimizada da central. O ganho anual de produção fotovoltaica após a adição do otimizador apresenta diferentes taxas de melhoria sob diferentes condições de irradiação. Devido às características inconsistentes dos módulos fotovoltaicos no arranjo, os problemas de desequilíbrio de corrente são facilmente causados, resultando numa diminuição significativa da eficiência global de geração de energia do sistema. Para resolver este problema, a indústria propôs uma arquitetura de array com otimizadores de tensão, que oferece uma nova forma de resolver o problema de desequilíbrio de corrente dos módulos em série do array fotovoltaico. O otimizador de tensão pode ser integrado diretamente no módulo de bateria como um conjunto completo de equipamento de energia quando o módulo de bateria sai da fábrica, ou pode ser instalado separadamente no módulo de bateria. Para a indústria, é mais económico utilizar um otimizador de tensão integrado nos componentes da bateria em centrais fotovoltaicas recentemente construídas. Para a modernização e transformação de centrais fotovoltaicas antigas, é necessário instalar otimizadores de tensão adicionais nos componentes originais. O modo de funcionamento seguro ou o seguimento do ponto de máxima potência (MPPT) são essenciais.

A alternância entre o modo de funcionamento normal e o modo de repouso é uma questão que tem de ser considerada. Quer se trate de manutenção, arranque ou instalação, é necessário alternar entre o modo de funcionamento normal e o modo de segurança para garantir a segurança dos trabalhadores ou dos proprietários.