النظام الشمسي الكهروضوئي

أحد المكونات الرئيسية في نظام توليد الطاقة الشمسية هو العاكس الكهروضوئي، الذي يحول التيار المباشر عالي الجهد الناتج عن الألواح الشمسية إلى تيار متناوب. يمكن تقسيم العاكسات الكهروضوئية بشكل عام إلى ثلاث فئات بناءً على تصنيف الطاقة: محولات عالية الطاقة ثلاثية الطور بقدرة خرج أكبر من 6 كيلووات، ومحولات متوسطة القدرة أحادية الطور بقدرة خرج تتراوح من 1 كيلووات إلى 6 كيلووات، ومحولات صغيرة بقدرة خرج أقل من 1 كيلووات. في السنوات الأخيرة، اكتسبت محولات الطاقة المتوسطة والمنخفضة اهتمامًا متزايدًا في سوق الطاقة الكهروضوئية. نظرًا لانتاج الطاقة المنخفض نسبيًا، تُستخدم هذه العاكسات بشكل أساسي في أنظمة توليد الطاقة الشمسية الموزعة داخل الشبكات الصغيرة.

وباعتبارها عقدًا في شبكة صغيرة، يتم نشر هذه العاكسات بأعداد كبيرة عبر منطقة معينة. على سبيل المثال، في مناطق مثل أوروبا والولايات المتحدة، تقوم العديد من الأسر بتركيب محولات الطاقة المتوسطة إلى المنخفضة على الأسطح. وبالمثل، قد تستخدم محطات السكك الحديدية أو أسطح المصانع عددًا كبيرًا من هذه العاكسات لتشكيل محطات طاقة صغيرة الحجم. يتطلب هذا التوزيع الواسع النطاق إدارة فعالة للعاكسات داخل منطقة معينة لضمان التشغيل الفعال والآمن والمستقر، مع تمكين الاستجابة للطلب في الوقت المناسب. يتضمن نهج الإدارة تجهيز العاكسات بوحدات الاتصال، مما يسمح لنظام إشرافي بمراقبة حالة جميع العاكسات وتنفيذ وظائف التحكم والجدولة حسب الحاجة.

تعد طريقة الاتصال الموثوقة والفعالة من حيث التكلفة وسهلة الصيانة ضرورية لاتصال العاكس الكهروضوئي. حاليًا، تتضمن الطرق الأكثر شيوعًا الاتصالات اللاسلكية (مثل Wi-Fi وLoRa) وRS485 واتصالات خط الطاقة (PLC). يلغي الاتصال اللاسلكي الحاجة إلى الكابلات، مما يوفر في كابلات الاتصال وجهد التركيب. ومع ذلك، فهو يعتمد بشكل كبير على الظروف البيئية ويكون عرضة للتداخل من عوائق الألواح الشمسية والاضطرابات الكهرومغناطيسية.

يوفر RS485 اتصالات مستقرة وقدرات قوية ضد التداخل، ولكنه ينطوي على تكاليف كبيرة ومخاطر محتملة أثناء التثبيت الأولي والتشغيل والصيانة اللاحقة. في المقابل، يستخدم PLC خطوط الطاقة الحالية لنقل البيانات، مما يلغي الحاجة إلى كابلات إضافية، ويقلل تكاليف العمالة والمواد، ويتيح الاتصال الفعال بتكلفة أقل مع توفير موثوقية أكبر من الحلول اللاسلكية.

من خلال دمج وحدة PLC، يصبح نظام العاكس الكهروضوئي عقدة في الشبكة الصغيرة، قادرة على استقبال أي بيانات مرسلة عبر الشبكة الذكية. وهذا يسهل المزيد من التوسع الوظيفي في المستقبل.

يوضح الشكل 1 رسمًا تخطيطيًا لنظام إقليمي لمعدات توليد الطاقة الكهروضوئية مع وظيفة PLC. في هذا الإعداد، يتم تثبيت أجهزة الإرسال والاستقبال PLC على محولات كهروضوئية مرتبطة بالشبكة داخل منطقة محددة، مما يشكل طوبولوجيا اتصال تستخدم خطوط الطاقة كناقل اتصال. من بين عدد معين من الأجهزة ضمن مسافة معينة، يلزم وجود مودم جهاز إرسال واستقبال لإجراء معالجة البيانات داخل المنطقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إضافة جهاز كمبيوتر إشرافي لنقل البيانات عبر شبكة الطبقة العليا.