Vistas:27 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2023-04-26 Origen:Sitio
Ruta de tecnología de los inversores de almacenamiento de energía: hay dos rutas principales de acoplamiento y acoplamiento de CA de CC
Sistema de almacenamiento fotovoltaico, incluidos módulos solares, controladores, inversores, baterías de litio, cargas y otros equipos. Actualmente, inversores de almacenamiento de energía son principalmente dos rutas técnicas: acoplamiento de CC y acoplamiento de CA. El acoplamiento de CA o DC se refiere a la forma en que los paneles solares están acoplados o conectados al sistema de almacenamiento o batería. El tipo de conexión entre los módulos solares y las baterías puede ser CA o DC. La mayoría de los circuitos electrónicos usan alimentación de CC, con el módulo solar que genera alimentación de CC y la batería que almacena la alimentación de CC, sin embargo, la mayoría de los electrodomésticos se ejecutan con potencia de CA.
Inverter solar híbrido + sistemas de almacenamiento de energía, donde se almacena la alimentación de CC de los módulos fotovoltaicos, a través de un controlador, en un Litium Home Battery Bank, y la cuadrícula también puede cargar la batería a través de un convertidor DC-AC bidireccional. El punto de convergencia de energía está en el lado de la batería DC. Durante el día, la alimentación fotovoltaica se suministra primero a la carga, y luego la batería de litio está cargada por el controlador MPPT, y el sistema de almacenamiento de energía está conectado a la cuadrícula, de modo que el exceso de energía se puede conectar a la cuadrícula; Por la noche, la batería se descarga a la carga, y la escasez se repone por la cuadrícula; Cuando la cuadrícula está fuera, la batería de alimentación fotovoltaica y el hogar de litio solo se suministra a la carga fuera de la red, y la carga en el extremo de la cuadrícula no se puede usar. Cuando la potencia de carga es mayor que la potencia fotovoltaica, la cuadrícula y el PV pueden suministrar energía a la carga al mismo tiempo. Debido a que ni la energía fotovoltaica ni la alimentación de carga son estables, se basa en la batería de litio para el hogar para equilibrar la energía del sistema. Además, el sistema también admite al usuario para establecer el tiempo de carga y descarga para satisfacer la demanda de electricidad del usuario.
Principio de trabajo del sistema de acoplamiento de DC
El inversor híbrido tiene una función integrada fuera de la red para mejorar la eficiencia de carga. Los inversores atados a la red apagan automáticamente la energía al sistema de panel solar durante un corte de energía por razones de seguridad. Los inversores híbridos, por otro lado, permiten a los usuarios tener funcionalidad fuera de la red y la red, por lo que la potencia está disponible incluso durante los cortes de energía. Los inversores híbridos simplifican la monitorización de energía, lo que permite verificar datos importantes como el rendimiento y la producción de energía a través del panel de inversores o dispositivos inteligentes conectados. Si el sistema tiene dos inversores, deben ser monitoreados por separado. El acoplamiento de CC reduce las pérdidas en la conversión de AC-DC. La eficiencia de carga de la batería es de aproximadamente 95-99%, mientras que el acoplamiento de CA es del 90%.
Los inversores híbridos son económicos, compactos y fáciles de instalar. Instalar un nuevo inversor híbrido con baterías acopladas a CC puede ser más barata que la modernización de las baterías acopladas a AC a un sistema existente porque el controlador es algo más barato que un inversor conectado a la red, el interruptor de conmutación es algo más barato que un gabinete de distribución y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC y el DCC. -La solución acoplada se puede convertir en un inversor de control todo en uno, ahorrando los costos del equipo y los costos de instalación. Especialmente para sistemas de reducción de red de alimentación pequeñas y medianas, los sistemas acoplados a DC son extremadamente rentables. El inversor híbrido es altamente modular y es fácil agregar nuevos componentes y controladores, y se pueden agregar fácilmente componentes adicionales utilizando controladores Solar DC de relativamente bajo costo. Los inversores híbridos están diseñados para integrar el almacenamiento en cualquier momento, lo que hace que sea más fácil agregar bancos de batería. El sistema de inversor híbrido es más compacto y utiliza celdas de alto voltaje, con tamaños de cables más pequeños y pérdidas más bajas.
Composición del sistema de acoplamiento de DC
Composición del sistema de acoplamiento de CA
Sin embargo, los inversores solares híbridos no son adecuados para actualizar los sistemas solares existentes y son más costosos de instalar para sistemas de mayor energía. Si un cliente desea actualizar un sistema solar existente para incluir la batería de litio en el hogar, elegir un inversor solar híbrido puede complicar la situación. Por el contrario, un inversor de batería puede ser más rentable, ya que elegir instalar un inversor solar híbrido requeriría una reelaboración completa y costosa de todo el sistema de paneles solares. Los sistemas de energía más altos son más complejos de instalar y pueden ser más caros debido a la necesidad de controladores más de alto voltaje. Si se usa más potencia durante el día, hay una ligera disminución de la eficiencia debido a DC (PV) a DC (BAT) a AC.
El sistema de almacenamiento PV+acoplado, también conocido como sistema de almacenamiento PV+de modificación de AC, puede realizar la potencia de CC emitida por los módulos PV se convierte en potencia de CA por inversor conectado a la red, y luego el exceso de potencia se convierte en potencia de CC y se almacena en la batería por inversor de almacenamiento acoplado de CA. El punto de convergencia de energía está en el extremo de CA. Incluye el sistema de suministro de alimentación fotovoltaica y el sistema de alimentación de la batería de litio de litio. El sistema fotovoltaico consiste en una matriz fotovoltaica y un inversor conectado a la cuadrícula, mientras que el sistema de batería de litio de litio consiste en un banco de baterías y un inversor bidireccional. Estos dos sistemas pueden funcionar de forma independiente sin interferir entre sí o pueden separarse de la cuadrícula para formar un sistema de microrred.
Principio de trabajo del sistema de acoplamiento de CA
Los sistemas acoplados de CA son 100% compatibles con la cuadrícula, fáciles de instalar y fácilmente expandibles. Los componentes estándar de instalación del hogar están disponibles, e incluso los sistemas relativamente grandes (clase de 2kw a MW) se pueden ampliar fácilmente para su uso en combinación con conjuntos de generadores atados y independientes (conjuntos de diesel, turbinas eólicas, etc.). La mayoría de los inversores solares de cadena por encima de 3kW tienen entradas MPPT duales, por lo que se pueden montar paneles de cuerda largos en diferentes orientaciones e ángulos de inclinación. A voltajes de CC más altos, el acoplamiento de CA es más fácil y menos complejo de instalar sistemas grandes que los sistemas acoplados a CC que requieren múltiples controladores de carga MPPT y, por lo tanto, menos costoso.
El acoplamiento de CA es adecuado para la modernización del sistema y es más eficiente durante el día con cargas de CA. Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red existentes se pueden transformar en sistemas de almacenamiento de energía con bajos costos de entrada. Puede proporcionar una potencia segura a los usuarios cuando la red eléctrica está fuera. Compatible con sistemas fotovoltaicos conectados a la red de diferentes fabricantes. Los sistemas acoplados avanzados de CA generalmente se usan para sistemas fuera de la red de mayor escala y usan inversores solares de cadena en combinación con inversores múltiples avanzados o inversores/cargadores para administrar las baterías y la red/generadores. Aunque relativamente simples y potentes para configurar, son ligeramente menos eficientes (90-94%) para cargar baterías en comparación con los sistemas acoplados a DC (98%). Sin embargo, estos sistemas son más eficientes cuando alimentan altas cargas de CA durante el día, alcanzando el 97% o más, y algunos pueden ampliarse con múltiples inversores solares para formar microgridaciones.
La carga acoplada con AC es mucho menos eficiente y más cara para sistemas más pequeños. La energía que ingresa a la batería en el acoplamiento de CA debe convertirse dos veces, y cuando el usuario comienza a usar la energía, debe convertirse nuevamente, agregando más pérdidas al sistema. Como resultado, la eficiencia de acoplamiento de CA cae a 85-90% cuando se usa un sistema de batería. Los inversores acoplados con AC son más caros para sistemas más pequeños.
Sistema solar fuera de la red + Los sistemas de almacenamiento generalmente consisten en módulos FV, batería de litio, inversor de almacenamiento fuera de la red, carga y generador de diesel. El sistema puede realizar la carga directa de la batería por PV mediante la conversión DC-DC, o la conversión bidireccional de DC-AC para cargar y descargar la batería. Durante el día, la energía fotovoltaica se suministra en primer lugar a la carga, seguido de cargar la batería; Por la noche, la batería se descarga a la carga, y cuando la batería es insuficiente, el generador diesel se suministra a la carga. Puede satisfacer la demanda diaria de electricidad en áreas sin red. Se puede combinar con generadores diesel para suministrar cargas o cargar baterías. La mayoría de los inversores de almacenamiento de energía fuera de la red no están certificados para estar conectados a la red, incluso si el sistema tiene una cuadrícula, no se puede conectar a la red.
Los inversores de almacenamiento de energía tienen tres roles principales, incluida la regulación máxima, la potencia de espera y la potencia independiente. Por región, el pico es la demanda en Europa, tome Alemania como ejemplo, el precio de la electricidad en Alemania ha alcanzado los $ 0.46/kWh en 2023, clasificando primero en el mundo. En los últimos años, los precios de la electricidad alemana continúan aumentando, y el almacenamiento PV / PV LCOE es de solo 10.2 / 15.5 centavos por grado, 78% / 66% más bajo que los precios residenciales de la electricidad, los precios de la electricidad residencial y el costo de almacenamiento fotovoltaico entre la diferencia de la diferencia continuará ampliando. El sistema de distribución y almacenamiento de PV doméstico puede reducir el costo de la electricidad, por lo que en las áreas de alto precio los usuarios tienen un fuerte incentivo para instalar el almacenamiento doméstico.
En el mercado de pico, los usuarios tienden a elegir inversores híbridos y sistemas de batería acoplados a AC, que son más rentables y más fáciles de fabricar. Los cargadores de inversores de batería fuera de la red con transformadores de servicio pesado son más caros, mientras que los inversores híbridos y los sistemas de batería acoplados a AC utilizan inversores sin transformadores con transistores de conmutación. Estos inversores compactos y livianos tienen clasificaciones de potencia máxima y de salida máxima, pero son más rentables, más baratos y más fáciles de fabricar.
El poder de respaldo se necesita en los EE. UU. Y Japón, y el poder independiente es justo lo que el mercado necesita, incluso en regiones como Sudáfrica. Según la EIA, el tiempo promedio de interrupción de energía en los Estados Unidos en 2020 es de más de 8 horas, principalmente por los residentes de los EE. UU. Que viven en la red y desastres naturales dispersos dispersos. La aplicación de sistemas de distribución y almacenamiento de PV doméstico puede reducir la dependencia de la red y aumentar la confiabilidad de la fuente de alimentación del lado del cliente. El sistema de almacenamiento fotovoltaico de EE. UU. Es más grande y está equipado con más baterías, porque la necesidad de almacenar energía en respuesta a desastres naturales. El suministro de energía independiente es la demanda inmediata del mercado, Sudáfrica, Pakistán, Líbano, Filipinas, Vietnam y otros países de la tensión global de la cadena de suministro, la infraestructura del país no es suficiente para apoyar a la población con electricidad, por lo que los usuarios están equipados con el hogar. Sistema de almacenamiento fotovoltaico.
Los inversores híbridos como potencia de respaldo tienen limitaciones. En comparación con los inversores de batería fuera de la red dedicados, los inversores híbridos tienen algunas limitaciones, principalmente una potencia de aumento o potencia máxima limitada en caso de cortes de energía. Además, algunos inversores híbridos no tienen una capacidad de potencia de respaldo no o limitada, por lo que solo las cargas pequeñas o esenciales, como la iluminación y los circuitos de potencia básicos, se pueden respaldar durante un corte de energía, y muchos sistemas experimentan un retraso de 3-5 segundos durante un apagón de alimentación . Los inversores fuera de la red, por otro lado, proporcionan una potencia de aumento muy alta y máxima y pueden manejar cargas inductivas altas. Si el usuario planea alimentar dispositivos de alta elevación, como bombas, compresores, lavadoras y herramientas eléctricas, el inversor debe poder manejar cargas de aumento de alta inducción.
Actualmente, la industria está utilizando más sistemas de almacenamiento fotovoltaico con acoplamiento de CC para lograr un diseño integrado de almacenamiento fotovoltaico, especialmente en nuevos sistemas donde los inversores híbridos son fáciles y menos costosos de instalar. Al agregar nuevos sistemas, el uso de inversores híbridos para el almacenamiento de energía fotovoltaica puede reducir los costos del equipo y los costos de instalación, ya que un inversor de almacenamiento puede lograr la integración del inversor de control. El controlador y el interruptor de conmutación en sistemas acoplados a DC son menos costosos que los inversores y gabinetes de distribución conectados a la red en sistemas acoplados a AC, por lo que las soluciones acopladas a DC son menos costosas que las soluciones acopladas a AC. El controlador, la batería y el inversor en el sistema acoplado a CC son en serie, conectados más estrechamente y menos flexibles. Para el sistema recién instalado, PV, batería e inversor se diseñan de acuerdo con el consumo de energía y energía de carga del usuario, por lo que es más adecuado para el inversor híbrido acoplado a CC.
Los productos de inversor híbrido acoplado a DC son la tendencia principal, BSLBATT también lanzó su propia 5kw Hybrid Solar Inverter ¡A finales del año pasado, y lanzará sucesivamente 6KW y 8kW Hybrid Inverters este año!
Los principales productos de los fabricantes de inversores de almacenamiento de energía son más para los tres principales mercados de Europa, Estados Unidos y Australia. En el mercado europeo, Alemania, Austria, Suiza, Suecia, los Países Bajos y otro mercado tradicional de PV Core es principalmente un mercado trifásico, más favorable para el poder de los productos más grandes. Italia, España y otros países del sur de Europa necesitan principalmente productos de bajo voltaje monofásico. Y la República Checa, Polonia, Rumania, Lituania y otros países de Europa del Este exigen principalmente productos trifásicos, pero la aceptación de los precios es menor. Estados Unidos tiene un sistema de almacenamiento de energía más grande y prefiere productos de mayor energía.
El tipo de división del inversor de batería y almacenamiento es más popular entre los instaladores, pero el inversor de batería todo en uno es la tendencia de desarrollo futura. El inversor híbrido de almacenamiento de energía PV se divide además en un inversor híbrido que se vende por separado y el Sistema de almacenamiento de energía de la batería (BESS) que vende el inversor de almacenamiento de energía y la batería. En la actualidad, en el caso de los distribuidores en control del canal, cada cliente directo está más concentrado, la batería, los productos divididos de los inversores son más populares, especialmente fuera de Alemania, principalmente debido a una fácil instalación y una expansión fácil, y costos de adquisición fáciles de reducir , la batería o el inversor no se puede suministrar para encontrar un segundo suministro, la entrega es más segura. Alemania, Estados Unidos, Japón Tendencia es una máquina todo en uno. La máquina todo en uno puede ahorrar muchos problemas después de la venta, y hay factores de certificación, como la certificación del sistema de incendios de los Estados Unidos, debe estar vinculado al inversor. La tendencia tecnológica actual va a la máquina todo en uno, pero desde las ventas del mercado de tipo dividido en el instalador para aceptar un poco más.
En los sistemas acoplados de CC, los sistemas de batería de alto voltaje son más eficientes, pero más costosos en el caso de escasez de baterías de alto voltaje. En comparación con Sistemas de batería de 48V, las baterías de alto voltaje funcionan en el rango de CC de 200-500V, tienen pérdidas de cable más bajas y una mayor eficiencia porque los paneles solares generalmente funcionan a 300-600 V, similar al voltaje de la batería, lo que permite el uso de convertidores DC-DC de alta eficiencia con muy bajas pérdidas. Los sistemas de batería de alto voltaje son más caros que las baterías del sistema de bajo voltaje, mientras que los inversores son menos costosos. Actualmente existe una alta demanda de baterías de alto voltaje y una escasez de suministro, por lo que las baterías de alto voltaje son difíciles de comprar, y en el caso de una escasez de baterías de alto voltaje, es más barato usar un sistema de batería de bajo voltaje.
Acoplamiento de DC entre matrices solares e inversores
Acoplamiento directo de DC a un inversor híbrido compatible
Los sistemas acoplados a DC no son adecuados para modernizar sistemas conectados a la red existentes. El método de acoplamiento de CC tiene principalmente los siguientes problemas: primero, el sistema que utiliza el acoplamiento de CC tiene los problemas de cableado complicado y diseño de módulos redundantes al modernizar el sistema conectado a la cuadrícula existente; En segundo lugar, el retraso en el cambio entre la red conectada y fuera de la red es largo, lo que hace que la experiencia eléctrica del usuario sea pobre; En tercer lugar, la función de control inteligente no es lo suficientemente integral y la respuesta del control no es lo suficientemente oportuna, lo que hace que sea más difícil darse cuenta de la aplicación de micrid de la fuente de alimentación en toda la casa. Por lo tanto, algunas compañías han elegido la ruta de la tecnología de acoplamiento de CA, como Rene.
El sistema de acoplamiento de CA facilita la instalación del producto. Renesola utiliza el lado del lado de CA y el acoplamiento del sistema fotovoltaico para lograr el flujo de energía bidireccional, eliminando la necesidad de acceso al bus PV DC, lo que facilita la instalación del producto; a través de una combinación de mejoras de diseño de software en tiempo real y diseño de hardware para lograr un cambio de milisegundos hacia y desde la red; A través de la combinación innovadora de control de salida del inversor de almacenamiento de energía y diseño de suministro de alimentación y distribución del sistema de distribución para lograr una fuente de alimentación de toda la casa bajo control de caja de control automático La aplicación de micro-red del control de la caja de control automática.
La máxima eficiencia de conversión de los productos acoplados a CA es ligeramente menor que la de inversores híbridos. La máxima eficiencia de conversión de los productos acoplados a CA es del 94-97%, que es ligeramente menor que la de los inversores híbridos, principalmente porque los módulos deben convertirse dos veces antes de que puedan almacenarse en la batería después de la generación de energía, lo que reduce la eficiencia de conversión. .
