Солнечный уличный светильник часто называют «солнечной энергосистемой», из-за чего у покупателей возникает справедливый вопрос: где же инвертор? В подавляющем большинстве солнечных уличных светильников его нет, и это не отсутствующая деталь — это сама конструкция. Инвертор преобразует постоянный ток (DC) в переменный (AC), а стандартный солнечный уличный светильник работает полностью на постоянном токе.
В этом руководстве объясняется архитектура постоянного тока внутри современного интегрированного солнечного уличного светильника, почему контроллер заряда и инвертор выполняют две совершенно разные задачи, в каких именно ситуациях проекту действительно нужен инвертор и как прописать это требование в спецификации или тендерной документации. Оно написано для покупателей проектов, EPC-подрядчиков и дистрибьюторов, которым нужен однозначный ответ до размещения заказа.
Нужен ли солнечным уличным светильникам инвертор?
Для стандартного автономного солнечного уличного светильника — нет. Панель, батарея, контроллер и светодиодный светильник — все это устройства постоянного тока, поэтому ток никогда не должен менять форму. Инвертор нужен только тогда, когда сама осветительная нагрузка является нагрузкой переменного тока, или когда проект требует резервного питания от сети или генератора, которое должно выдавать переменный ток.
Единственный вопрос, который это решает, прост: что на самом деле нужно светильнику на вершине опоры? Если это светодиодный модуль постоянного тока — а именно его использует каждый интегрированный солнечный уличный светильник, — то постоянный ток от батареи может питать его напрямую через драйвер, и инвертор лишь добавил бы потери на преобразование, точку отказа и стоимость. Если проект сохраняет существующий светильник переменного тока или заказчик прописал в тендерной документации выход 220-240 В переменного тока, тогда инвертор входит в конструкцию.
Архитектура постоянного тока внутри стандартного солнечного уличного светильника
В современном интегрированном солнечном уличном светильнике солнечная панель, литиевая батарея, MPPT-контроллер заряда и светодиодные модули находятся в едином корпусе. Солнечный свет превращается в панели в электричество постоянного тока, контроллер запасает его в батарее, и та же шина постоянного тока ночью питает светодиод.
Ни на одном участке этой цепи нет ступени переменного тока, поэтому такие изделия самодостаточны и не требуют прокладки траншей, сетевого кабеля и отдельного шкафа оборудования. В таблице ниже приведены опубликованные электрические данные интегрированной линейки VOLTIC ZHENYE SERIES, и каждая модель представляет собой низковольтную систему постоянного тока.
| Модель | Солнечная панель | Батарея | Контроллер |
|---|---|---|---|
| 100W интегрированный | 6V / 60W | 3.2V 240 Wh LiFePO4 | MPPT |
| 150W интегрированный | 6V / 90W | 3.2V 360 Wh LiFePO4 | MPPT |
| 200W интегрированный | 6V / 120W | 3.2V 480 Wh LiFePO4 | MPPT |
| 300W интегрированный | 6V / 180W | 3.2V 720 Wh LiFePO4 | MPPT |
| Солнечный светильник для парковки (150W) | 6V / 90W | 3.2V 360 Wh LiFePO4 | MPPT |
Из этой таблицы следуют две детали. Первая: батарея представляет собой блок элементов литий-железо-фосфата на 3.2 В, а не батарею на 12 В или 24 В, поэтому рабочее напряжение намного ниже сетевого и инвертору нечего питать. Вторая: контроллер относится к типу MPPT, который отслеживает точку максимальной мощности панели, а не просто ограничивает напряжение панели, — тот же принцип описан в нашем сравнении контроллеров MPPT и PWM. Если вам нужен полный лист технических характеристик по каждой модели для вашего проекта, запросите его, а не работайте со средними данными из каталога.
Контроллер и инвертор: две разные задачи
Контроллер заряда и инвертор часто путают, потому что оба находятся между батареей и чем-то еще. Они регулируют совершенно разные величины. Контроллер управляет тем, как панель заряжает батарею, и защищает батарею; инвертор преобразует постоянный ток в переменный для оборудования, которое не может работать на постоянном токе.
| Пункт | Основная задача | Направление преобразования | Типичное применение в уличном освещении |
|---|---|---|---|
| Солнечный контроллер заряда | Безопасно заряжать батарею, защищать её от глубокого разряда и управлять логикой освещения | Вход DC, выход DC | Каждый солнечный уличный светильник, включая все интегрированные модели |
| Инвертор | Преобразовывать накопленный DC в AC для нагрузок, питающихся от AC | Вход DC, выход AC | Только светильники с питанием от AC, вспомогательные нагрузки AC или резервное питание от сети и генератора |
В нашем ассортименте контроллер выполняет управление освещением, управление по таймеру и обнаружение присутствия человека, поэтому график диммирования, описанный в нашем руководстве по работе от заката до рассвета, выполняется внутри самого светильника. Контроллер нельзя заменить инвертором, а инвертор не может заменить контроллер: даже проект с питанием от AC или гибридный проект всё равно нуждается в контроллере для солнечной зарядки и защиты батареи. Если поставщик предлагает «инвертор вместо контроллера», система понята неправильно.
Когда проекту солнечного уличного освещения действительно нужен инвертор
Существуют четыре распространённые ситуации, в которых инвертор действительно уместен в проекте солнечного уличного освещения. Каждая из них определяется нагрузкой на вершине опоры или пунктом, прописанным в тендере, а не какими-либо ограничениями самой солнечной технологии.
- Сохранение существующих светильников с питанием от AC. Модернизация, при которой повторно используются светильники, уже установленные на опорах, требует выхода AC, поэтому необходим инвертор DC-to-AC или архитектура с драйвером AC.
- Требование заказчика на выход 220-240 В AC. Некоторые владельцы стандартизируют выход AC для будущей гибкости или просто требуют его в спецификации, даже если установленные светильники работают от DC.
- Резервное питание от сети или генератора. Там, где светильник должен продолжать работать в течение длительного периода облачности или должен переключаться на питание от сети, система становится гибридной с сетью, и вместе с ней обычно появляется инвертор.
- Вспомогательные нагрузки AC на опоре. Камеры видеонаблюдения, знаки, розетки или небольшие зарядные устройства для электромобилей, работающие от AC, потребуют инвертора, рассчитанного на их рабочий цикл, в дополнение к светильнику.
В каждом случае практический ответ один и тот же: автономный или гибридный инвертор выбирается под нагрузку AC, тогда как сам светильник продолжает работать от DC. Поскольку требования настолько различаются между модернизацией и новым объектом, выбор монтажа также имеет значение — компромиссы между интегрированной головой и раздельной конструкцией рассмотрены в нашем сравнении все-в-одном и раздельных солнечных уличных светильников.
Гибридные с сетью уличные светильники и стандарты, которые может назвать тендер
Когда солнечный уличный светильник подключён к сети, а также к своей панели и батарее, он переходит из автономного продукта в небольшой распределённый энергетический ресурс. В этот момент тендер или энергоснабжающая организация может назвать стандарты, на которые обычный автономный светильник никогда не должен отвечать.
Для фотоэлектрической стороны IEC 62124 является стандартом квалификации для автономных фотоэлектрических систем, и именно его следует искать, когда опора должна подтвердить определённую автономность. Для самого светильника IEC 60598-2-3 охватывает светильники для дорожного и уличного освещения. Для подключения инвертора к сети североамериканские проекты обычно ссылаются на IEEE 1547 и UL 1741, тогда как другие рынки устанавливают свои собственные правила подключения к сети.
Эти стандарты перечислены здесь как то, что нужно проверить, а не как заявления о каком-либо конкретном изделии. Наши заявленные сертификаты — CE, RoHS и ISO 9001, а позиция этих сертификатов по рынкам — включая то, какой рынок фактически покрывает каждый из них — изложена в нашем руководстве по сертификации по рынкам. Если тендер настаивает на конкретном листинге или одобрении для инвертора, рассматривайте это как жёсткий фильтр и подтвердите это до подачи заявки, а не после заказа.
Что написать в спецификации
Большинство споров об инверторах начинается потому, что требование было оставлено расплывчатым в спецификации. Переведите потребность в пункты ниже, чтобы то, что поставщик укажет в ответ, можно было проверить пункт за пунктом по точной модели, а не по общему буклету.
- Является ли светильник DC или AC, и если AC, то точное выходное напряжение и частота.
- Мощность светильника и вспомогательные нагрузки AC с их рабочим циклом, чтобы инвертор не был недостаточно мощным.
- Является ли система автономной, гибридной с сетью или с резервным генератором, и логика переключения между ними.
- Требуемая автономность батареи в облачные дни и профиль диммирования или частичной ночной работы, который будет выполнять контроллер.
- Ожидаемая защита от импульсных перенапряжений и молний для объекта, поскольку установка в регионе с повышенной грозовой активностью должна указывать это явно.
- Стандарты, которые инвертор должен иметь для подключения к сети, если проект подключён к сети энергоснабжающей организации.
Определение размера инвертора наугад — одна из наиболее распространённых ошибок в гибридных проектах, и её симптомы совпадают с обычными неисправностями батареи; контрольный список в нашем руководстве по неработающим солнечным уличным светильникам является полезной отправной точкой, когда система периодически отказывает после установки.
Документы, которые нужно запросить перед заказом
Является ли проект DC или гибридным, именно документация решает, насколько быстро он пройдёт проверку и окончательную оплату. Запросите каждый документ ниже для точной модели, указанной в коммерческом предложении, потому что общий каталожный лист не удовлетворит оценщика.
| Документ | Что он подтверждает | Почему оценщик запрашивает его |
|---|---|---|
| Спецификация модели | Номиналы панели, батареи, контроллера и светильника для точного изделия | Это базовая линия, по которой проверяется коммерческое предложение |
| Схема электропроводки или системы | Где расположены контроллер, батарея, лампа и любой инвертор | Это снимает любые сомнения в том, является ли нагрузка DC или AC |
| Технический паспорт контроллера | Тип заряда, режимы управления и функции защиты | Это подтверждает диммирование и защиту, которые предполагает спецификация |
| Технический паспорт батареи | Химический состав, ёмкость и ожидаемый срок службы в циклах | Это подтверждает заявленную автономность батареи, используемую для подбора опор |
| Действующий сертификат соответствия для конкретной модели | Это подтверждает, что изделие сертифицировано для рынка, на котором оно будет установлено | В нём должно быть указано, на какой рынок фактически распространяется сертификат |
| Данные инвертора и подтверждение защиты сети, если система гибридная | Совместимость с правилами подключения к сети электроснабжения | Это первый пункт, который проверяет энергоснабжающая организация или EPC-подрядчик на объекте с подключением к сети |
Условия производства и поставки — это отдельный разговор от электрической схемы; последовательность образца, депозита и отгрузки изложена в нашем руководстве по оптовым и OEM-заказам. Если вы ещё определяетесь с конфигурацией, линейка интегрированных солнечных уличных светильников показывает диапазон мощностей, а сопутствующая линейка накопителей энергии охватывает батареи и гибридное оборудование, применяемое на объектах с поддержкой от сети.
Часто задаваемые вопросы
Нужен ли солнечным уличным светильникам инвертор?
Нет, для стандартного автономного солнечного уличного светильника — не нужен. Панель, батарея, контроллер и светодиодная лампа работают на DC, поэтому ток никогда не меняет форму. Инвертор требуется только тогда, когда нагрузка является AC или когда проекту нужен резерв от сети или генератора, который должен выдавать выходной AC.
В чём разница между контроллером и инвертором?
Контроллер заряда управляет тем, как солнечная панель заряжает батарею, и защищает её от глубокого разряда, работая полностью на DC. Инвертор преобразует DC от батареи в AC для нагрузок, которые не могут работать на DC. Они выполняют разные задачи, и гибридному проекту по-прежнему нужны оба.
Можно ли добавить инвертор к существующему солнечному уличному светильнику?
Можно, но только если есть AC-нагрузка, которую он будет обслуживать. Добавление инвертора к системе, чья лампа уже является DC-светодиодным модулем, ничего не даёт и вносит потери на преобразование. Это имеет смысл, когда вы сохраняете старый AC-светильник или добавляете камеры и информационные табло, работающие на AC.
Как понять, является ли мой проект DC или AC?
Проверьте лампу на опоре. Интегрированный или универсальный солнечный уличный светильник использует DC-светодиодный модуль и является DC-системой. Если в тендерной документации указан выход 220-240 В AC или проект сохраняет существующий AC-светильник, значит, AC-каскад является частью схемы.
Снижает ли инвертор эффективность солнечного уличного светильника?
Любое преобразование DC в AC сопровождается потерями, поэтому ненужный инвертор добавляет стоимость и точку отказа, не улучшая световой поток. Там, где инвертор действительно необходим для AC-нагрузок, подбирайте его по реальной нагрузке и режиму работы, а не по круглому числу.
Что делает MPPT-контроллер в солнечном уличном светильнике?
MPPT-контроллер отслеживает точку максимальной мощности солнечной панели, чтобы больше доступной энергии поступало в батарею, а также защищает батарею от перезаряда и глубокого разряда. В нашей линейке один и тот же контроллер управляет освещением, таймером и обнаружением присутствия человека.
Нужны ли солнечным уличным светильникам с подключением к сети другие разрешения?
Да. Как только светильник подключён к сети электроснабжения, он становится распределённым энергоресурсом, и тендерная документация или энергоснабжающая организация может потребовать подтверждение совместимости для инвертора, например IEEE 1547 или UL 1741 в Северной Америке. Уточните, какой стандарт и какой рынок применяются, прежде чем участвовать в тендере.
Следующий шаг: подтвердите, является ли ваш проект DC или гибридным
Пришлите нам перечень нагрузок — мощность лампы, наличие камер или информационных табло, требуемую автономность батареи в пасмурные дни и будет ли объект подключён к сети, — и наши инженеры письменно подтвердят, входит ли инвертор в схему и какие документы будут приложены к отгрузке.
Начните с линейки интегрированных солнечных уличных светильников для DC-моделей, проверьте варианты опор для солнечных уличных светильников, если способ монтажа и высота ещё не определены, и ознакомьтесь с накопителями энергии и гибридным оборудованием, если объекту нужен резерв. Когда требование ясно, отправьте его нашей инженерной команде, и мы ответим по конкретной модели, а не по средним данным каталога.