Regulacja mocy zgodnie z zasadą prądu całkowitego

Jeśli w 3-fazowym podłączeniu do sieci zainstalowany zostanie SMA Energy System Home z 1-fazowym inwerterem wyspowym lub falownikiem hybrydowym, regulacja mocy odbywa się na zasadzie prądu całkowitego. Także w przypadku symetrycznego zasilania 3-fazowego Sunny Tripower Smart Energy należy zastosować zasadę prądu całkowitego, ponieważ 1-fazowe odbiorniki prądu powodują niesymetryczny rozkład mocy na przewodach zewnętrznych.

Warunek: zbilansowane wartości liczników

Przy 3-fazowym podłączeniu do sieci i instalacji fotowoltaicznej z falownikiem 1-fazowym, fizycznie zasilane samodzielnie wygenerowaną energią słoneczną są tylko te odbiorniki, które są podłączone do tego samego przewodu zewnętrznego. Nadwyżka energii elektrycznej, której ci odbiorniki nie potrzebują, jest wprowadzana do sieci. Jednocześnie na jednym z dwóch pozostałych przewodów zewnętrznych może być wymagana moc, którą trzeba będzie zakupić z sieci. Aby zminimalizować złożoność rozliczeń, skupiono się na bilansowym podejściu do przepływów energii, zamiast na podejściu fazowym. Tak zwane liczniki bilansujące rozliczają energię elektryczną doprowadzoną do jednego przewodu zewnętrznego względem dwóch pozostałych przewodów zewnętrznych. Mocy fazowej pobieranej z sieci nadawany jest znak ujemny, a mocy fazowej oddawanej do sieci znak dodatni, a następnie są one sumowane do mocy całkowitej. Dzięki temu liczniki elektroniczne zachowują się tak samo jak liczniki konwencjonalne. W ten sposób wszystkie odbiorniki w domu mogą być zasilane samodzielnie wygenerowaną energią słoneczną, a tylko różnica między bieżącą produkcją a bieżącym zużyciem jest wprowadzana do sieci lub kupowana. Zbilansowana wartość licznika nie pozwala jednak uzyskać informacji o przepływach mocy i kierunkach poszczególnych faz.

Sunny Home Manager 2.0 oraz SMA Energy Meter dostarczają zbilansowane wartości pomiarowe. Instalacja musi zostać przeprowadzona za licznikiem rozliczeniowym w tej samej ścieżce zasilania.

W SMA Energy System Home falownik z akumulatorem lub hybrydowy przejmuje tymczasowe magazynowanie energii elektrycznej we wszystkich 3 fazach podłączenia do sieci. System magazynowania energii wykorzystuje zbilansowane wartości SMA Energy Meter lub Sunny Home Manager 2.0 dla ilości energii oddanej do sieci i pobranej z sieci w celu regulacji mocy zgodnie z zasadą prądu całkowitego. W zależności od lokalnych wymagań operatora sieci, interwał pomiarowy SMA Energy Meter lub Sunny Home Manager 2.0 należy ustawić od 1000 ms do 200 ms.

Realizację zasady prądu całkowitego wyjaśniono poniżej dla 3 przykładowych sytuacji związanych z SMA Energy System Home.

Sytuacja 1:

Inwerter sieciowy wyspowy ładuje akumulator.

Jest poranek. O wschodzie słońca instalacja fotowoltaiczna zaczyna zasilanie i po chwili osiąga moc elektryczną 4 kW. Odbiorniki elektryczne są jeszcze wyłączone.

Najpierw instalacja elektryczna oddaje całą moc fotowoltaiczną do publicznej sieci elektroenergetycznej przez fazę 1. Inwerter wyspowy rozpoznaje oddawanie energii do sieci, włącza się bezzwłocznie i wykorzystuje moc fotowoltaiczną 4 kW do ładowania akumulatora.

Oznacza to, że do publicznej sieci elektroenergetycznej nie trafia już moc zbilansowana.

Sytuacja 2:

Odbiorniki elektryczne wykorzystują całą moc fotowoltaiczną.

Jest południe. Akumulator jest całkowicie naładowany. Instalacja fotowoltaiczna udostępnia moc na poziomie 4 kW. Odbiornik w fazie 1 bezpośrednio wykorzystuje energię elektryczną systemu fotowoltaicznego, który w konsekwencji oddaje do publicznej sieci elektroenergetycznej 2 kW. Elektryczne odbiorniki w fazie 2 i 3 pobierają swoją moc o wartości 1 kW każdy z publicznej sieci elektroenergetycznej.

Daje to następującą całkowitą moc na liczniku dwukierunkowym dla energii oddanej do sieci i pobranej z sieci:

Przy podejściu opartym na bilansowaniu nie odbywa się oddawanie energii do sieci i pobieranie energii z sieci. Inwerter wyspowy nie musi ingerować i nie zmienia stanu naładowania akumulatora.

Sytuacja 2a:

SMA EV Charger wykorzystuje jednofazowe wytwarzanie energii fotowoltaicznej do szybszego ładowania pojazdu elektrycznego (funkcja boost).

Jest popołudnie. Akumulator jest całkowicie naładowany. Instalacja fotowoltaiczna udostępnia moc na poziomie 4 kW. Odbiorniki elektryczne na fazach L1, L2 i L3 pobierają po 1 kW mocy elektrycznej. Stacja ładowania (SMA EV Charger) ma dodatkowe zapotrzebowanie na moc elektryczną 6 kW na fazie L1. Dzięki funkcji boost ładowarki SMA EV Charger zapotrzebowanie na moc stacji ładowania może zostać przynajmniej częściowo pokryte przez bezpośrednie wykorzystanie mocy elektrycznej instalacji fotowoltaicznej, przy jednoczesnym zachowaniu normatywnie wymaganej maksymalnej granicy asymetrii obciążenia w punkcie podłączenia do sieci. Daje to następującą całkowitą moc na liczniku dwukierunkowym dla energii oddanej do sieci i pobranej z sieci:

Publiczna sieć elektroenergetyczna jest początkowo jedynym źródłem dla odbiorników elektrycznych i dostarcza 5 kW. Inwerter wyspowy rozpoznaje pobór energii z sieci, a następnie wykorzystuje do zasilania odbiorników elektrycznych tymczasowo zmagazynowaną energię. Daje to następującą całkowitą moc na liczniku dwukierunkowym dla energii oddanej do sieci i pobranej z sieci:

Energia zmagazynowana w akumulatorze przez inwerter wyspowy nie wystarcza do pełnego zasilania odbiorników elektrycznych. Występuje niski pobór prądu z sieci o wartości 1 kW.

Sytuacja 3:

Inwerter wyspowy zasila odbiorniki elektryczne tymczasowo zmagazynowaną energią.

Jest wieczór. Instalacja fotowoltaiczna nie oddaje prądu do sieci. Elektryczne odbiorniki są włączona i pobierają moc elektryczną na poziomie 2 kW na fazie 1, 1 kW na fazie 2 i 1 kW na fazie 3.

Daje to następującą całkowitą moc na liczniku dwukierunkowym dla energii oddanej do sieci i pobranej z sieci:

Publiczna sieć elektroenergetyczna jest początkowo jedynym źródłem dla odbiorników elektrycznych i dostarcza 4 kW. Inwerter wyspowy rozpoznaje pobór energii z sieci, a następnie wykorzystuje do zasilania odbiorników elektrycznych tymczasowo zmagazynowaną energię.

Daje to następującą całkowitą moc na liczniku dwukierunkowym dla energii oddanej do sieci i pobranej z sieci:

Energia zmagazynowana w akumulatorze przez inwerter wyspowy wystarcza do zasilania odbiorników elektrycznych. Nie odbywa się już pobór energii z sieci.