Что такое Clever SCT и для чего он используется?

Clever SCT — это контроллер, управляющий переключением трансформаторов тока сетевого инвертора, который работает в составе высокоэффективной гибридно-сетевой солнечной электростанции (ГССЭ) совместно с батарейным инвертором (ГССЭ намного более эффективна, по сравнению с использованием классической батарейной системы с МРРТ-контроллером). Батарейный инвертор должен поддерживать режим заряда АКБ реверсными токами сетевого инвертора (например МАП HYBRID,DOMINATOR или TITANATOR компании Микроарт) и иметь релейный выход управления по напряжению АКБ (можно так же использовать внешнее реле управления). Сетевой инвертор должен располагаться за батарейным (со стороны нагрузки). В составе системы может использоваться любой сетевой инвертор с поддержкой режима ограничения экспорта с помощью трансформаторов тока. Для некоторых сетевых инверторов этот функционал входит в базовую поставку, для других является отдельно приобретаемой опцией. Подробно прочитать описание работы гибридно-сетевой солнечной электростанции, как ее правильно рассчитать и настроить, можно на странице ГССЭ.

Clever SCT — это модульная система, состоящая из однофазного модуля с контроллером SCT-1 и модуля расширения SCТ-2 для 3-х фазной системы.

SCT-1: Это самостоятельное устройство, используемое для управления одним однофазным сетевым инвертором. Если в однофазной гибридно-сетевой солнечной электростанции используется несколько сетевых инверторов, то SCT-1 устанавливается по одному на каждый инвертор.

SCТ-2: Это модуль расширения для 3Ф-конфигурации, работающий под управлением модуля SCT-1. Таким образом для каждого 3Ф сетевого инвертора устанавливается по одному модулю SCT-1 и SCT-2.

Как работает базовая схема гибридно-сетевой солнечной электростанции?

Ниже приведена типовая схема однофазной гибридно-сетевой солнечной электростанции:

При наличии промышленной сети, сетевой инвертор первым приоритетом замещает потребление дома, стремясь сделать потребление от сети около нулевым. Если при этом остались избытки выработки от солнца, гибридный инвертор вторым приоритетом направляет их на заряд АКБ. Если АКБ полностью заряжены, а у сетевого инвертора еще есть избытки, то в зависимости от установленной конфигурации системы и ее настроек, третьим приоритетом она может поступить следующим образом:

1. Отдать избытки в сеть. Это возможно, если система подключена к сети как объект микрогенерации.
2. Направить избытки на выделенных потребителей. Например на нагрев воды для ГВС или бассейна, на заряд электромобиля, водородный накопитель и т.п. Для этого в системе должны быть установлены соответствующие дополнительные устройства.
3. Если же избытки невозможно использовать, сетевой инвертор ограничит выработку ровно на величину потребления и далее будет работать в режиме «следования за нагрузкой».

В этой схеме, если требуется ограничение выработки, сетевой инвертор ограничивает ее используя специальный встроенный механизм — трансформатор тока(ТТ), установленный в условной точке подключения к сети. Таким образом он получает информацию о значении тока и его направлении. И если отдача в сеть запрещена или ограничена — он будет автоматически уменьшать выработку согласно настроенных значений. Это очень точный и плавный механизм регулирования выработки.

Совсем другой механизм ограничения выработки используется  при отключении промышленной сети. Как видно из схемы, сетевой инвертор находится за батарейным инвертором, т.о. при отключении внешней сети батарейный инвертор мгновенно переключается в режим генерации и становится опорным синусом для сетевого. В результате электроснабжение нагрузки не прекращается, а сетевой инвертор продолжает выработку электроэнергии от Солнца. Но в этом режиме в точке установки ТТ нет тока, и сетевой инвертор всегда будет считать, что избытков нет и нужно работать на полной мощности. В результате, если АКБ полностью заряжены и других потребителей избытков не будет, во избежание перезаряда АКБ нужно будет ограничивать выработку сетевого инвертора другим способом. Классический метод в данном случае — это частотное регулирование. Дело в том, что все сетевые инверторы строго контролирует параметры сети и если они выходят за допустимые значения, то срабатывает аварийная защита — инвертор уменьшает выработку или полностью прекращает работу. Этот аварийный механизм и используется в алгоритме «частотного редуктора»: гибридный инвертор плавно поднимает частоту тока, а сетевой инвертор, видя это, начинает уменьшать выработку. Так происходит вплоть до достижения стоп-частоты, которая зависит от выбранного в сетевом инверторе профиля сети. После ее достижения сетевой инвертор на некоторое время уходит в ошибку и полностью прекращает генерацию. Так как это аварийный механизм,  регулирование мощности происходит не плавно а ступенями, которые зависят от многих факторов. В результате инвертор не следует за нагрузкой как в случае регулирования при помощи ТТ, а то ее превышает — вызывая дальнейший заряд АКБ, то ее не покрывает — начиная разряд АКБ. Если избытков много, то эта «агония» в конце-концов приводит к достижению стоп-частоты и аварийной остановке сетевого инвертора. Этот механизм неэффективен и довольно стрессов как для обоих инверторов, так и для потребителей — многие из них при повышении частоты начинают сбоить и могут совсем отключиться или даже выйти из строя. Но самое главное — слишком частые набросы/сбросы  тока сокращают срок службы самого дорогого компонента системы — АКБ. Есть еще важный момент — для правильного взаимодействия сетевого и батарейного инвертора они обязательно должны быть правильно настроены: батарейный инвертор по напряжению или SOC АКБ должен отрабатывать диапазон изменения частоты с установленной стоп-частотой, а сетевой инвертор должен иметь профиль сети, который правильно на эти изменения частоты реагирует.

Как работает Clever SCT?

Ниже приведена схема гибридно-сетевой солнечной электростанции с контроллером трансформаторов тока Clever SCT:

Логика работы Clever-SCT следующая: как только напряжение АКБ достигает заданного уровня Uup, гибридный инвертор (или другое устройство) подают команду и контроллер ТТ, используя специальный алгоритм, «мягко» переключает сетевой инвертор с внешнего ТТ (установленного в условной точке подключения сети) на второй, установленный за гибридным инвертором. В результате, сетевой инвертор ограничивает свою мощность строго пропорционально потреблению и далее работает в режиме плавного регулирования («следования за нагрузкой»). Через некоторое время, напряжение АКБ плавно опускается до Udown, и контроллер ТТ переключает сетевой инвертор на внешний ТТ, вновь начиная заряд АКБ. Данный цикл повторяется несколько раз, пока АКБ полностью не зарядятся и к сетевому инвертору будет постоянно подключен внутренний ТТ. Когда солнечной энергии начинает не хватать для питания нагрузки(например вечером), начинается разряд АКБ и после достижения  Udown контроллер возвращается на внешний ТТ. Система остается в таком положении, пока вновь не появятся избытки генерации от Солнца и АКБ будут заряжены до Uup.

При этом нет необходимости использовать частотное регулирование — и при наличии сети, и при ее отсутствии, управление сетевым инвертором происходит плавно и эффективно.