Гибридная система представляет собой комбинацию двух и больше возобновляемых источников энергии и, возможно, углеводородные источники (дизель-генератор). Гибридные технологии использования ВИЭ являются наиболее перспективными для удаленных потребителей, для которых подключение к общественным сетям требует высоких затрат на прокладку сетей. Кроме этого, так как возобновляемые источники энергии зависят от погоды, для обеспечения бесперебойного питания требуется резервирование. Современные гибридные системы учитывают место расположения потребителя и строятся по модульной схеме с минимальным техническим обслуживанием.

Классификация гибридных систем.

1. По виду общей шины:

• с шиной постоянного тока (DC):
• с шиной переменного тока (АС);
• с шиной АС/DC.

1. По конфигурации системы:

• последовательная система;
• переключаемая система;
• параллельная система.

Гибридная система с шиной постоянного тока (DC), как видно из рис. 1, содержит инверторы на ВИЭ, генерирующие переменный ток (ГЭС, ветрогенераторы, дизель-генераторы). К шине постоянного тока подключается аккумулятор. При наличии потребителей переменного тока, система содержит дополнительный инвертор постоянного тока.

Гибридная система с шиной переменного тока (АC) содержит инвертор на генерируемую фотоэлектрическую энергию (рис. 2). Источники переменного тока могут подключаться к шине напрямую или через инвертор (повышение напряжения и обеспечение необходимого качества переменного тока). Для зарядки системы аккумуляторных батарей и при наличии потребителей постоянного тока ставится дополнительный инвертор.

Рис. 1. Гибридная система с шиной постоянного тока (DC)

Рис. 2. Гибридная система с шиной переменного тока (АC)

В гибридной системе с последовательным соединением (рис. 3),

как следует из названия, источники энергии, батарея и нагрузка соединяются последовательно. Система содержит необходимое количество инверторов и систему управления и контроля. Достоинства: наиболее простая схема. Недостаток: выход из строя инвертора приведет к потере напряжения на нагрузке.

Рис. 3. Гибридная система с последовательным соединением

Гибридная система с переключением источников напряжения (рис. 4) содержит систему переключателей, обеспечивающий подключение к аккумуляторам двух или одного источника напряжения, а также их подключение непосредственно к нагрузке. Достоинства: оба источника могут подключаться непосредственно к нагрузке. Недостаток: более сложная система управления.

Рис. 4. Гибридная система с переключением источников напряжения

Гибридная система с параллельным подключением (рис. 5) содержит две шины: постоянного (DС) и переменного тока (АС), к которым подключены соответствующие источники и потребители энергии. Система содержит инвертор, работающий в двух направлениях (Bi-directional Invertor). Достоинства: использование дизельгенератора возможно минимизировать. Недостаток: сложная система управления.

Рис. 5. Гибридная система с параллельным подключением

В гибридных системах может быть организовано подключение к однофазной и трехфазной сети (рис. 6).

Процесс проектирования гибридных сетей включает:

1. определение мощности нагрузки;
2. выбор вида подключения сети (однофазная, трехфазная);
3. предварительный выбор оборудования;
4. точный расчет параметров оборудования;
5. технико-экономический анализ;
6. уточнение характеристик и видов оборудования.

а

б

Рис. 6. Подключение гибридной системы к однофазной (а) и трехфазной сети (б)

Примеры гибридных систем приведены на рис. 7, 8.

Рис. 7. Гибридная система на основе фотоэлектрических батарей (75 Вт × 16) и дизель-генератора Honma 5GFLE, 5 кВт

Рис. 8. Гибридная система на автозаправочной станции United Company (Столбцы).

Две ВЭУ Micon M1500 600/150 (1,2 МВт) и 924 солнечных панелей, общая мощность 265 кВт