Революция в солнечной энергетике Украины
01.08.2017778

За первое полугодие 2017 года установленная мощность солнечной генерации в Украине выросла на 23%. И до конца года вырастет еще более, чем на 50%! Также в Украину пришли инновационные инверторы SolarEdge, созданные на базе управляющих процессоров ADSP-CM408 от Analog Devices.

solar-energy-2017-boost-in-ukraine-8

Согласно аналитического отчета исследовательской группы IB Centre, подготовленного в рамках подготовки к международному форуму возобновляемой энергетики Восточной Европы SEF-2017 KYIV, за первые шесть месяцев этого года в Украине было построено 79 новых объектов «зеленой» генерации общей установленной мощностью 182,7 МВт. Инвестиции в эти проекты превысили €210 млн.

Суммарно по состоянию на 1 июня 2017 года общая мощность генерации с использованием альтернативных источников энергии в Украине составила 1461,7 МВт (учитывались мощности солнечной и ветровой энергетики, малых ГЭС и электростанций на биогазе). Наибольший вклад в развитие сектора альтернативной энергетики внесли фотоэлектрические (солнечные) электростанции. В этом году установленная мощность украинской солнечной электроэнергетики выросла на 132 МВт (на 23%) и достигла 705 МВт. За этот период было построено 67 новых СЭС! Практически каждую неделю в строй вводились новые промышленные солнечные электростанции, а ввод в эксплуатацию малых фотоэлектрических установок уже принимает лавинообразный характер.

solar-energy-2017-boost-in-ukraine-1

По прогнозам экспертов SEF-2017 KYIV, до конца года украинские и зарубежные девелоперы реализуют в Украине еще не менее 70 проектов общей установленной мощностью свыше 430 МВт.

Опять-таки – главным драйвером развития альтернативной энергетики в Украине будет по-прежнему строительство СЭС. Во втором полугодии в этом сегменте ожидается строительство 57 новых больших и средних СЭС и около 1000 домашних крышных и фасадных фотоэлектрических установок суммарной установленной мощностью около 360 МВт. Таким образом общая установленная мощность солнечной энергетики в Украине вырастет во втором полугодии еще более, чем на 50% и перевалит за 1 ГВт, почти удвоившись в 2017 году по сравнению с состоянием на конец 2016 года.

Лидер рынка, компания KNESS (ранее «Подільский енергоконсалтинг», Винница) планирует ввести до конца года более десятка объектов суммарной установленной мощностью 150 МВт. Запорожская компания «Токмак Солар» собирается реализовать 8 проектов на 60 МВт. HeliosStrategia планирует ввести 40 МВт, еще по 30 МВт введут US Solar и «Рентехно». Компания «Атмосфера» планирует построить 24 МВт, из которых около 15 МВт – частные фотоэлектрические установки крышной и фасадной установки. Всего во второй половине этого года ожидается подключение к сети около 1000 новых частных солнечных электроустановок мощностью от 10 до 30 кВт.

solar-energy-2017-boost-in-ukraine-2

Конечно, это – сущий пустяк в энергобалансе Украины. Для сравнения, в Германии выработка электроэнергии фотоэлектрическими установками достигла 12,4%, что практически равно выработке АЭС (12,5%). Причем, что интересно, до 40% выработки обеспечили частные фотоэлектрические установки, подключенные к сети по «зеленому» тарифу.

В Украине ситуация несколько отличается. Если в строительстве промышленных СЭС темпы прироста генерации не сильно отличаются от немецких, то по строительству частных солнечных электроустановок мы пока сильно уступаем более состоятельным немцам. Впрочем, лиха беда – начало.

Одним из факторов повышения привлекательности солнечной электрогенерации для граждан (помимо, конечно, главного драйвера – неуклонного роста тарифов на электроэнергию) является удешевление компонентов электроустановки на фоне повышения их качества и появления в стране устойчивого сервиса по монтажу электроустановок.

Одним из следствий этого процесса стало появление в Украине и инновационных инверторов HD-Wave производства SolarEdge. Компания SolarEdge – израильский стартап, всего за 10 лет с момента основания ставший мировым лидером в области солнечных инверторов, оптимизаторов энергии и систем модульного контроля. Достаточно сказать, что именно SolarEdge стал партнером Tesla в проекте PowerWall.

Залогом такого стремительного роста стал нестандартный подход к эффективности в развитии солнечной энергетики. До сих пор главным драйвером роста солнечной энергетики в попытке достичь паритета с традиционной углеводородной энергетикой рассматривалось удешевление солнечных панелей при росте их эффективности. Согласно данным Ассоциации производителей солнечной энергии себестоимость производства электроэнергии солнечными установками за последние 10 лет уменьшилась на 60%, в большей степени за счет снижения стоимости солнечных панелей. При этом, производство панелей вышло на уровень убывающей доходности и, этот драйвер роста отрасли уже практически исчерпал себя. Что дальше? Как добиться паритета в стоимости с традиционной энергетикой, чтобы оживить рост солнечной энергетики?

solar-energy-2017-boost-in-ukraine-5

Никто всерьез не рассматривал инверторы, как часть этого уравнения. Это сделали SolarEdge. Они удивились, осознав, что технология создания инверторов, по большому счету, не менялась за последние 25 лет. То, что они предложили взамен традиционных устройств – завоевавший награды инвертор HD-Wave, в котором используется инновационная технология преобразования постоянного тока в переменный, основанная на технологии распределенной коммутации и высокоэффективной обработки цифровых сигналов. Основанные на ноу-хау SolarEdge инверторы имеют более высокий КПД, более надежны, имеют больший срок службы, они легче, компактнее и требуют для производства меньше материалов.

В SolarEdge переосмыслили процесса преобразования энергии, чтобы избавить инвертор от тяжелых, громоздких металлических компонентов. Принципиальное отличие в конструкции HD-Wave состоит в том, что вместо традиционных высоковольтных переключателей он использует большое количество низковольтных переключателей. В результате создается более эффективная сглаженная волна, следовательно, требуется меньше магнитной фильтрации и охлаждения. Сложность задачи состоит в том, что для функционирования такой конструкции необходимы высокоточные алгоритмы с высоким быстродействием обработки, т.е. продвинутый процессор для обработки смешанных сигналов, способный справиться со значительно возросшими требованиями к скорости, точности и функциональности.

Вот где SolarEdge максимально использовала технологию Analog Devices.

Чтобы раскрыть полный потенциал технологии HD-Wave, Analog Devices разработала специализированный процессор ADSP-CM408F.

solar-energy-2017-boost-in-ukraine-3

Управляющий процессор смешанных сигналов ADSP-CM408F объединяет два прецизионных 16-ти разрядных АЦП и ядро ARM® Cortex-M4™, выполняющее вычислительные операции с плавающей точкой на тактовой частоте 240 МГц. В состав процессора входят статическое ОЗУ объемом 384 Кб, флэш-память 2 Мб, аппаратные ускорители и периферийные устройства, оптимизированные для управления инверторами солнечных батарей (а также электродвигателями).

Основные особенности ADSP-CM408F:

  • Два 16-разрядных АЦП последовательного приближения без пропуска кодов, с эффективной разрядностью (ENOB) более 13 бит, со скоростью преобразования 380 нс для управления прецизионным замкнутым циклом.
  • Процессорное ядро ARM® Cortex-M4™, работающее на частоте 240 МГц, с блоком вычислений с плавающей точкой для поддержки самых современных программных моделей и сложных алгоритмов.
  • 384 КБ статической памяти (SRAM) и 2 МБ флэш-памяти для программ большого размера.
  • Продвинутые функции ШИМ и таймера для уменьшения пульсаций крутящего момента и повышения эффективности электродвигателей.
  • SINC-фильтр для прямого подключения изолированных преобразователей типа AD74xx.
  • Модуль гармонического анализа для обработки сигналов электрических сетей.
  • Ethernet и USB для поддержки сетевых интерфейсов
  • Два интерфейса CAN, три UART, два SPI, два SPORT, восемь 32-разрядных таймера, два двух-проводных интерфейса и четыре интерфейса квадратурного кодера (импульсного датчика положения).
  • 16-разрядная асинхронная шина памяти для внешней статической памяти (SRAM) и обмена с FPGA.
  • 176-выводной корпус LQFP 24х24 мм с 91 выводами общего назначения (GPIO).
  • В индустриальном исполнении сохраняет работоспособность при температуре окружающей среды до 105°С.

solar-energy-2017-boost-in-ukraine-4

«Для разработки чего-то специализированного требуются глубокие знания вопроса и компетенции в проектировании на системном уровне», — поясняет Билл Слаттери, руководитель группы по возобновляемым источникам энергии компании Analog Devices. «Тесно сотрудничая с SolarEdge, мы расширили свои собственные экспертные знания, приняв на работу лучших системных инженеров по преобразователям энергии и инверторам». Результатом стало расширение линейки продукции для преобразователей энергии Analog Devices, включая семейство процессоров по обработке смешанных сигналов ADSP-CM40x – два из них (ADSP-CM408) и являются «сердцем» каждого инвертора SolarEdge HD-Wave. Это первые в отрасли системы-на-кристалле (СнК) для солнечных инверторов.

Итогом сотрудничества компаний SolarEdge и Analog Devices стало создание инвертора, который имеет размеры и вес вдвое меньше, чем у традиционных инверторов, и в нём используется значительно меньше дорогостоящего металла.

«Мы верим, что технология HD-Wave представляет собой важный этап в развитии солнечных инверторов, подобно переходу от больших телевизоров со стеклянными электронно-лучевыми трубками к телевизорам с плоским экраном», — говорит Лиор Хандельсман, вице-президент компании SolarEdge. «Цифровая обработка сигналов, которую обеспечивают процессоры для обработки смешанных сигналов компании Analog Devices, позволит нам продолжить усовершенствование размеров инвертора, его эффективности и надежности, гораздо быстрее, чем это обычно происходит в отрасли. Теперь солнечные инверторы могут эволюционировать, причем темпами развития электронных устройств, а не механических».

Платформа для построения высокоэффективных преобразователей энергии от ADI ещё больше упрощает проектирование – полностью интегрирует процессор для обработки смешанных сигналов с другими важными элементами сигнальной цепочки, включая AD740x (сигма-дельта датчик тока с гальванической развязкой) или ADuM41xx (серия изолированных драйверов затворов с технологией iCoupler®).

Ожидается, что не только появление новых технологий переключения на основе широкозонных материалов, таких как SiC (карбид кремния) и GaN (нитрид галлия), станет прорывом в разработке силовых переключателей для преобразования энергии следующего поколения, но и существующие технологии на основе кремния в равной степени внесут свой вклад в прогресс за счет применения новых сложных многоуровневых топологий переключения.

solar-energy-2017-boost-in-ukraine-6

Компания Analog Devices уже анонсировала свое следующее достижение в области солнечной энергетики, серию процессоров ADSP-CM41x, в которых два физически обособленных процессора объединены в единый блок контроллера, использующий новую инновационную архитектуру «два независимых ядра», а также добавлен комплект специализированных ускорителей. Эти существенные дополнения обеспечивают достижение высокой производительности и оптимизации затрат без снижения уровня безопасности.

solar-energy-2017-boost-in-ukraine-7


vd-mais-professional-distributorЗа консультациями по поставкам новейших компонентов и систем обращайтесь в отдел электронных компонентов научно-производственной фирмы VD MAIS — официального дистрибьютора продукции Analog Devices и профессионального поставщика инновационных решений для высокотехнологичных отраслей промышленности Украины.


Научно-производственная фирма VD MAIS – профессиональный дистрибьютор инновационных решений для различных отраслей промышленности, предлагает отечественным энергетикам широкую номенклатуру продукции для альтернативной энергетики: специальные виды кабеля, разъемы, сумматоры, конструктивы для распределительных пунктов, контрольно-измерительные приборы разного назначения, элементы СКС, оборудование для автоматизации промышленных процессов и многое другое. НПФ VD MAIS сотрудничает с ведущими мировыми производителями электротехнического оборудования, кабельно-проводниковой продукции и комплектующих, такими, как Phoenics Contact, Rittal, Lapp Group и другими.