เชื่อมต่อโครงข่าย นอกโครงข่าย และไฮบริด: เลือกประเภทอินเวอร์เตอร์ให้เหมาะสม

วิธีที่ง่ายที่สุดในการเลือก inverter ผิด คือมอง on-grid, off-grid และ hybrid เป็นสามระดับของผลิตภัณฑ์เดียวกัน ควรเข้าใจมันในฐานะคำตอบต่อคำถามพื้นฐานกว่า: โครงข่ายไฟฟ้าของ utility ควรมีบทบาทอะไร ระบบที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายที่เชื่อถือได้สามารถพึ่งโครงข่ายนั้นทั้งเป็น electrical reference และเป็นแหล่งพลังงานเมื่อการผลิตในพื้นที่ไม่พอ ระบบที่คาดว่าจะจ่ายโหลดต่อระหว่างไฟดับต้องรักษาแหล่งจ่ายในพื้นที่หลังจาก utility หายไป ส่วนไซต์ที่ไม่มีการเชื่อมต่อ utility ต้องรักษาแหล่งจ่ายในพื้นที่ของตัวเองเป็นการทำงานปกติ สิ่งเหล่านี้คือหน้าที่การทำงานที่ต่างกัน และหมวด inverter ควรตามหน้าที่ ไม่ใช่ตามฉลาก

สำหรับกรณีที่อยู่อาศัยพื้นฐาน on-grid inverter โดยทั่วไปทำงานเมื่อมี utility อยู่ U.S. Department of Energy อธิบายว่า traditional grid-following inverters ใช้สัญญาณโครงข่ายภายนอกเป็น reference สำหรับ waveform AC ที่ผลิตขึ้น ระหว่างการทำงานปกติ rooftop solar สามารถรองรับความต้องการในพื้นที่ ขณะที่บ้านยังเชื่อมต่อกับโครงข่ายเพื่อปรับสมดุล supply และ load เมื่อการผลิตโซลาร์ไม่เพียงพอ เมื่อการผลิตเกินการใช้งานในพื้นที่ ส่วนเกินสามารถส่งกลับเข้าโครงข่ายได้ (energy.gov) พลังงานที่ส่งออกนั้นจะได้รับเงินหรือ bill credit หรือไม่ ขึ้นกับนโยบายและแนวปฏิบัติของ utility และรัฐท้องถิ่น (energy.gov) Inverter ในครัวเรือนสามารถ ride through ความผิดปกติของ voltage หรือ frequency ที่จำกัดได้ แต่จะตัดการเชื่อมต่อเมื่อสภาพโครงข่ายเคลื่อนออกนอกช่วงที่อนุญาตมากพอ นั่นคือเหตุผลที่แผงซึ่งผลิตไฟตอนเที่ยงไม่ได้รับประกันไฟฟ้าที่ใช้งานได้ระหว่าง blackout ด้วยตัวเอง (energy.gov)

Backup เปลี่ยนหน้าที่การทำงาน

เพิ่มข้อกำหนดว่าตู้เย็น ไฟส่องสว่าง อินเทอร์เน็ต หรือโหลดจำเป็นอื่นต้องทำงานต่อระหว่าง utility outage แล้วโจทย์การเลือกก็เปลี่ยนไป ไซต์ยังเชื่อมต่อโครงข่ายเกือบตลอดเวลา แต่ระบบ inverter ตอนนี้ต้องรองรับสถานะที่สอง เมื่อ utility พร้อมใช้งาน มันทำงานร่วมกับโครงข่าย เมื่อ utility ไม่พร้อมใช้งาน ส่วนของการติดตั้งที่ backed-up ต้องทำงานเป็น intentional island แยกออกจากโครงข่ายที่ล้มเหลวและรับพลังงานจากทรัพยากรในพื้นที่ DOE อธิบายระบบ residential solar-plus-storage ที่ตรวจจับการสูญเสียไฟจากโครงข่าย เปลี่ยนเข้าสู่ islanded operation และเชื่อมต่อกลับหลังบริการ utility กลับมา (energy.gov)

ใน residential solar นี่มักเป็นจุดที่ hybrid inverters เข้ามาในบทสนทนา เพราะสามารถผสานการทำงานของแบตเตอรี่กับ grid-connected operation และในบางแบบรวมถึง backup ได้ แต่คำว่า hybrid ยังไม่ได้บอกว่าตัวอาคารจะเจออะไรระหว่าง blackout ผลิตภัณฑ์หนึ่งอาจมีเพียง dedicated backup output อีกผลิตภัณฑ์อาจรองรับวงจร backed-up ที่กว้างกว่ามาก Fronius ให้ตัวอย่างชัดเจนภายใน inverter family เดียวกัน: PV Point จ่ายโหลด single-phase ที่เลือกไว้ ส่วน Full Backup มีไว้สำหรับทั้งครัวเรือนและใช้ hybrid inverter, battery และ backup switching equipment บทเรียนที่มีประโยชน์ไม่ใช่ความต่างของแบรนด์ แต่คือ backup capability เป็นของระบบที่ configured แล้ว ไม่ใช่ของคำว่า hybrid เพียงอย่างเดียว (fronius.com)

สิ่งนี้ทำให้ข้อกำหนดโหลดมีประโยชน์กว่าป้ายผลิตภัณฑ์ การทำให้ตู้เย็น ไฟไม่กี่ดวง และการสื่อสารยังอยู่ เป็นงานที่ต่างจากการทำให้ปั๊ม อุปกรณ์ทำอาหาร เครื่องปรับอากาศ หรือวงจรในบ้านส่วนใหญ่พร้อมใช้งาน ความคาดหวังเหล่านี้มีผลต่อกำลังไฟที่ต้องมีใน backup mode และโหลดใดถูกวางไว้ฝั่ง backed-up พลังงานแบตเตอรี่จึงมีผลต่อระยะเวลาที่ supply นั้นดำเนินต่อได้ ในขั้นนี้ ผู้ซื้อยังไม่ต้องออกแบบ transfer hardware หรือไล่ protocol แบตเตอรี่ สิ่งที่ต้องตัดสินใจแรกคือระบบ inverter เข้าสู่ operating mode ที่ไซต์ต้องการจริงได้หรือไม่

Off-grid คือการทำงานปกติโดยไม่มี utility

ไซต์ off-grid เริ่มจากสมมติฐานต่างออกไป: ไม่มี utility ให้กลับไปหา ดังนั้นระบบ off-grid ที่ใช้แบตเตอรี่ไม่สามารถสมมติว่า utility จะให้ local AC reference ได้ ต้องมีบางอย่างภายในระบบสร้างและรักษาเครือข่ายท้องถิ่นนั้นเป็นส่วนหนึ่งของการทำงานประจำวัน SMA’s Sunny Island เป็นตัวอย่างหนึ่ง: battery inverter ของมันสร้าง stand-alone grid ในฐานะแหล่ง voltage และควบคุมสมดุลระหว่างพลังงานที่จ่ายกับพลังงานที่ใช้ PV สามารถป้อนเข้ากริดท้องถิ่นนั้น แบตเตอรี่สามารถรับหรือจ่ายพลังงาน และ generator สามารถเพิ่มเป็นแหล่งอีกตัวหนึ่งได้ (manuals.sma.de)

การไม่มี utility เปลี่ยนผลกระทบของทุก energy shortfall ในบ้าน grid-connected ปกติ ช่วงเมฆมากหรือความต้องการเพิ่มกะทันหันมักครอบคลุมได้ด้วยการนำเข้าไฟฟ้าเพิ่ม ในระบบ off-grid ความขาดแคลนต้องถูกชดเชยด้วยการผลิตในพื้นที่ พลังงานที่เก็บไว้ แหล่งในพื้นที่อื่น เช่น generator หรือการลดความต้องการ การออกแบบ off-grid จึงต้องแก้สองปัญหาที่บ้าน grid-connected ปกติส่งกลับให้ utility ได้: การรักษาแหล่งจ่ายไฟท้องถิ่น และการครอบคลุม energy balance ตลอดเวลา การเพิ่มแบตเตอรี่ให้ conventional on-grid inverter ด้วยตัวเองไม่แก้ทั้งสองอย่าง

ตอนนี้สามารถเลือกหมวดหมู่ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนสามคำให้เป็นลำดับฟีเจอร์ หาก utility พร้อมใช้งานและยอมรับการสูญเสียไฟระหว่าง outage ได้ ระบบ on-grid แบบ conventional อาจตอบโจทย์การทำงาน หาก utility เป็นส่วนหนึ่งของการทำงานปกติแต่บางโหลดต้องดำเนินต่อเมื่อ utility ล้มเหลว ระบบต้องมี verified backup หรือ islanded capability; hybrid inverter เป็นเส้นทางหนึ่งที่พบได้ทั่วไป แต่ backup mode จริงต้องตรงกับข้อกำหนดโหลด หากไม่มี utility สำหรับการทำงานปกติ ไซต์ต้องการ off-grid architecture ที่รักษา local supply ได้

หลังจากเลือกได้แล้ว รายละเอียดอย่าง transfer equipment, battery compatibility และ coupling architecture จึงกลายเป็นตัวกรองที่มีประโยชน์ระหว่างผลิตภัณฑ์เฉพาะ การเริ่มจากสเปกเหล่านั้นเร็วเกินไปทำให้ระบบที่ต่างกันมากดูเหมือนเปรียบเทียบได้ เพราะโบรชัวร์ใช้คำเดียวกัน ให้เริ่มจากสามสภาพการทำงานแทน: inverter ต้องทำอะไรเมื่อมีโครงข่ายอยู่ ต้องทำอะไรเมื่อไม่มีโครงข่าย และไซต์มีโครงข่ายให้พึ่งหรือไม่ คำตอบนั้นจะจำกัดประเภท inverter ก่อนการเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์จะเริ่ม