انواع اینورترهای ذخیره انرژی مسیر فناوری اینورترهای ذخیره انرژی: دو مسیر اصلی کوپلینگ DC و کوپلینگ AC وجود دارد سیستم ذخیرهسازی PV، شامل ماژولهای خورشیدی، کنترلکنندهها، اینورترها، باتریهای لیتیومی خانگی، بارها و سایر تجهیزات. در حال حاضر،اینورترهای ذخیره انرژیعمدتاً دو مسیر فنی وجود دارد: کوپلینگ DC و کوپلینگ AC. کوپلینگ AC یا DC به نحوه اتصال یا کوپل شدن پنلهای خورشیدی به سیستم ذخیرهسازی یا باتری اشاره دارد. نوع اتصال بین ماژولهای خورشیدی و باتریها میتواند AC یا DC باشد. اکثر مدارهای الکترونیکی از برق DC استفاده میکنند، به این صورت که ماژول خورشیدی برق DC تولید میکند و باتری برق DC را ذخیره میکند، با این حال اکثر لوازم خانگی با برق AC کار میکنند. سیستم خورشیدی هیبریدی + سیستم ذخیره انرژی اینورتر خورشیدی هیبریدی + سیستمهای ذخیره انرژی، که در آن توان DC از ماژولهای PV از طریق یک کنترلر در ... ذخیره میشود.بانک باتری خانگی لیتیومیو شبکه همچنین میتواند باتری را از طریق یک مبدل دو جهته DC-AC شارژ کند. نقطه همگرایی انرژی در سمت باتری DC است. در طول روز، ابتدا برق فتوولتائیک به بار داده میشود و سپس باتری لیتیومی خانگی توسط کنترلکننده MPPT شارژ میشود و سیستم ذخیره انرژی به شبکه متصل میشود تا برق اضافی بتواند به شبکه متصل شود. در شب، باتری به بار تخلیه میشود و کمبود توسط شبکه جبران میشود. هنگامی که شبکه قطع است، برق فتوولتائیک و باتری لیتیومی خانگی فقط به بار خارج از شبکه داده میشوند و بار در انتهای شبکه قابل استفاده نیست. هنگامی که برق بار بیشتر از برق فتوولتائیک باشد، شبکه و فتوولتائیک میتوانند همزمان برق را به بار برسانند. از آنجا که نه برق فتوولتائیک و نه برق بار پایدار نیستند، برای تعادل انرژی سیستم به باتری لیتیومی خانگی متکی است. علاوه بر این، سیستم همچنین از کاربر پشتیبانی میکند تا زمان شارژ و دشارژ را برای برآوردن تقاضای برق کاربر تنظیم کند. اصل کار سیستم کوپلینگ DC
اینورتر هیبریدی دارای یک عملکرد یکپارچه خارج از شبکه برای بهبود راندمان شارژ است. اینورترهای متصل به شبکه به دلایل ایمنی، در هنگام قطع برق، به طور خودکار برق سیستم پنل خورشیدی را قطع میکنند. از سوی دیگر، اینورترهای هیبریدی به کاربران این امکان را میدهند که هم عملکرد خارج از شبکه و هم عملکرد متصل به شبکه را داشته باشند، بنابراین حتی در هنگام قطع برق نیز برق در دسترس است. اینورترهای هیبریدی نظارت بر انرژی را ساده میکنند و امکان بررسی دادههای مهم مانند عملکرد و تولید انرژی را از طریق پنل اینورتر یا دستگاههای هوشمند متصل فراهم میکنند. اگر سیستم دارای دو اینورتر باشد، باید آنها را جداگانه نظارت کرد. کوپلینگ DC تلفات در تبدیل AC-DC را کاهش میدهد. راندمان شارژ باتری حدود ۹۵-۹۹٪ است، در حالی که کوپلینگ AC ۹۰٪ است. اینورترهای هیبریدی اقتصادی، جمع و جور و نصب آنها آسان است. نصب یک اینورتر هیبریدی جدید با باتریهای کوپل شده با DC ممکن است ارزانتر از نصب باتریهای کوپل شده با AC به یک سیستم موجود باشد، زیرا کنترلر تا حدودی ارزانتر از اینورتر متصل به شبکه است، سوئیچ سوئیچینگ تا حدودی ارزانتر از کابینت توزیع است و راهحل کوپل شده با DC را میتوان به یک اینورتر کنترل همه کاره تبدیل کرد که هم در هزینههای تجهیزات و هم در هزینههای نصب صرفهجویی میکند. سیستمهای کوپل شده با DC، به ویژه برای سیستمهای کوچک و متوسط برق مستقل از شبکه، بسیار مقرون به صرفه هستند. اینورتر هیبریدی بسیار مدولار است و اضافه کردن اجزا و کنترلکنندههای جدید به آن آسان است و اجزای اضافی را میتوان به راحتی با استفاده از کنترلکنندههای خورشیدی DC نسبتاً کمهزینه اضافه کرد. اینورترهای هیبریدی به گونهای طراحی شدهاند که در هر زمان امکان ادغام ذخیرهسازی را فراهم کنند و اضافه کردن بانکهای باتری را آسانتر میکنند. سیستم اینورتر هیبریدی جمع و جورتر است و از سلولهای ولتاژ بالا، با اندازه کابل کوچکتر و تلفات کمتر استفاده میکند.
ترکیب سیستم کوپلینگ DC
ترکیب سیستم کوپلینگ AC با این حال، اینورترهای خورشیدی هیبریدی برای ارتقاء سیستمهای خورشیدی موجود مناسب نیستند و نصب آنها برای سیستمهای با توان بالاتر گرانتر است. اگر مشتری بخواهد سیستم خورشیدی موجود خود را برای افزودن باتری لیتیومی خانگی ارتقا دهد، انتخاب یک اینورتر خورشیدی هیبریدی ممکن است وضعیت را پیچیدهتر کند. در مقابل، یک اینورتر باتریدار ممکن است مقرون به صرفهتر باشد، زیرا انتخاب نصب یک اینورتر خورشیدی هیبریدی نیاز به بازسازی کامل و پرهزینه کل سیستم پنل خورشیدی دارد. سیستمهای با توان بالاتر نصب پیچیدهتری دارند و به دلیل نیاز به کنترلکنندههای ولتاژ بالای بیشتر، میتوانند گرانتر باشند. اگر در طول روز از توان بیشتری استفاده شود، به دلیل تبدیل DC (PV) به DC (batt) به AC، کاهش جزئی در راندمان وجود دارد.
سیستم خورشیدی کوپل شده + سیستم ذخیره انرژی سیستم ذخیرهسازی PV+کوپلهشده، که با نام سیستم ذخیرهسازی PV+ مقاومسازیشده AC نیز شناخته میشود، میتواند توان DC ساطعشده از ماژولهای PV را توسط اینورتر متصل به شبکه به توان AC تبدیل کند و سپس توان اضافی توسط اینورتر ذخیرهسازی کوپلهشده AC به توان DC تبدیل و در باتری ذخیره شود. نقطه همگرایی انرژی در انتهای AC است. این سیستم شامل سیستم منبع تغذیه فتوولتائیک و سیستم منبع تغذیه باتری لیتیومی خانگی است. سیستم فتوولتائیک از یک آرایه فتوولتائیک و یک اینورتر متصل به شبکه تشکیل شده است، در حالی که سیستم باتری لیتیومی خانگی از یک بانک باتری و یک اینورتر دو جهته تشکیل شده است. این دو سیستم میتوانند یا بهطور مستقل و بدون تداخل با یکدیگر کار کنند یا میتوانند از شبکه جدا شوند تا یک سیستم ریزشبکه تشکیل دهند. اصل کار سیستم اتصال AC
سیستمهای متصل به شبکه AC، ۱۰۰٪ سازگار با شبکه، نصب آسان و به راحتی قابل ارتقا هستند. قطعات استاندارد نصب خانگی در دسترس هستند و حتی سیستمهای نسبتاً بزرگ (از کلاس ۲ کیلووات تا مگاوات) به راحتی قابل ارتقا برای استفاده در ترکیب با ژنراتورهای متصل به شبکه و مستقل (دیزل ژنراتورها، توربینهای بادی و غیره) هستند. اکثر اینورترهای خورشیدی رشتهای بالای ۳ کیلووات دارای ورودیهای دوگانه MPPT هستند، بنابراین پنلهای رشتهای بلند را میتوان در جهتها و زوایای شیب مختلف نصب کرد. در ولتاژهای DC بالاتر، نصب سیستمهای بزرگ با اتصال AC آسانتر و سادهتر از سیستمهای متصل به DC است که به چندین کنترلکننده شارژ MPPT نیاز دارند و بنابراین هزینه کمتری دارند. کوپلینگ AC برای مقاومسازی سیستم مناسب است و در طول روز با بارهای AC کارآمدتر است. سیستمهای PV متصل به شبکه موجود را میتوان به سیستمهای ذخیره انرژی با هزینههای ورودی کم تبدیل کرد. این سیستم میتواند در صورت قطع شبکه برق، برق ایمن را برای کاربران فراهم کند. سازگار با سیستمهای PV متصل به شبکه از تولیدکنندگان مختلف. سیستمهای پیشرفته کوپلینگ AC معمولاً برای سیستمهای خارج از شبکه در مقیاس بزرگتر استفاده میشوند و از اینورترهای خورشیدی رشتهای در ترکیب با اینورترهای چند حالته پیشرفته یا اینورتر/شارژرها برای مدیریت باتریها و شبکه/ژنراتورها استفاده میکنند. اگرچه راهاندازی آنها نسبتاً ساده و قدرتمند است، اما در مقایسه با سیستمهای کوپلینگ DC (98٪)، در شارژ باتریها کمی کمتر (90-94٪) کارآمد هستند. با این حال، این سیستمها هنگام تغذیه بارهای AC بالا در طول روز کارآمدتر هستند و به 97٪ یا بیشتر میرسند و برخی از آنها را میتوان با چندین اینورتر خورشیدی برای تشکیل ریزشبکهها گسترش داد. شارژ با کوپل AC برای سیستمهای کوچکتر بسیار کمبازدهتر و گرانتر است. انرژی ورودی به باتری در کوپل AC باید دو بار تبدیل شود و هنگامی که کاربر شروع به استفاده از انرژی میکند، باید دوباره تبدیل شود و تلفات بیشتری به سیستم اضافه شود. در نتیجه، هنگام استفاده از سیستم باتری، راندمان کوپل AC به ۸۵-۹۰٪ کاهش مییابد. اینورترهای کوپل AC برای سیستمهای کوچکتر گرانتر هستند.
سیستم خورشیدی مستقل از شبکه + سیستم ذخیره انرژی سیستم خورشیدی مستقل از شبکهسیستمهای ذخیرهسازی + معمولاً شامل ماژولهای PV، باتری لیتیومی خانگی، اینورتر ذخیرهسازی خارج از شبکه، بار و ژنراتور دیزلی هستند. این سیستم میتواند شارژ مستقیم باتری توسط PV را از طریق تبدیل DC-DC یا تبدیل دو جهته DC-AC برای شارژ و دشارژ باتری انجام دهد. در طول روز، ابتدا برق PV به بار تأمین میشود و سپس باتری شارژ میشود. در شب، باتری به بار تخلیه میشود و هنگامی که باتری کافی نیست، ژنراتور دیزلی به بار تأمین میشود. این سیستم میتواند تقاضای برق روزانه را در مناطق بدون شبکه تأمین کند. میتوان آن را با ژنراتورهای دیزلی ترکیب کرد تا بارها را تغذیه کند یا باتریها را شارژ کند. اکثر اینورترهای ذخیرهسازی انرژی خارج از شبکه دارای مجوز اتصال به شبکه نیستند، حتی اگر سیستم دارای شبکه باشد، نمیتواند به شبکه متصل شود. سناریوهای قابل اجرا در مورد اینورترهای ذخیره انرژی اینورترهای ذخیره انرژی سه نقش اصلی دارند، از جمله تنظیم اوج مصرف، توان آماده به کار و توان مستقل. بر اساس منطقه، اوج مصرف، تقاضا در اروپا است، به عنوان مثال آلمان را در نظر بگیرید، قیمت برق در آلمان در سال 2023 به 0.46 دلار در کیلووات ساعت رسیده است که رتبه اول را در جهان دارد. در سالهای اخیر، قیمت برق آلمان همچنان در حال افزایش است و LCOE PV/PV storage تنها 10.2/15.5 سنت در هر درجه است که 78٪/66٪ کمتر از قیمت برق مسکونی است. قیمت برق مسکونی و هزینه ذخیره برق PV بین این دو همچنان رو به افزایش خواهد بود. سیستم توزیع و ذخیره سازی PV خانگی میتواند هزینه برق را کاهش دهد، بنابراین در مناطق با قیمت بالا، کاربران انگیزه زیادی برای نصب ذخیره سازی خانگی دارند. در بازار اوج مصرف، کاربران تمایل دارند اینورترهای هیبریدی و سیستمهای باتری کوپل شده با AC را انتخاب کنند که مقرون به صرفهتر و ساخت آنها آسانتر است. شارژرهای اینورتر باتری خارج از شبکه با ترانسفورماتورهای سنگین گرانتر هستند، در حالی که اینورترهای هیبریدی و سیستمهای باتری کوپل شده با AC از اینورترهای بدون ترانسفورماتور با ترانزیستورهای سوئیچینگ استفاده میکنند. این اینورترهای جمع و جور و سبک وزن، نرخ خروجی توان اوج و سرج پایینتری دارند، اما مقرون به صرفهتر، ارزانتر و ساخت آنها آسانتر است. برق پشتیبان در ایالات متحده و ژاپن مورد نیاز است و برق مستقل دقیقاً همان چیزی است که بازار به آن نیاز دارد، از جمله در مناطقی مانند آفریقای جنوبی. طبق گزارش EIA، میانگین زمان قطع برق در ایالات متحده در سال 2020 بیش از 8 ساعت است که عمدتاً توسط ساکنان آمریکایی ساکن در مناطق پراکنده، بخشی از شبکه قدیمی و بلایای طبیعی رخ میدهد. استفاده از سیستمهای توزیع و ذخیرهسازی PV خانگی میتواند وابستگی به شبکه را کاهش داده و قابلیت اطمینان منبع تغذیه را در سمت مشتری افزایش دهد. سیستم ذخیرهسازی PV ایالات متحده بزرگتر و مجهز به باتریهای بیشتری است، زیرا نیاز به ذخیره برق در پاسخ به بلایای طبیعی وجود دارد. منبع تغذیه مستقل تقاضای فوری بازار است، آفریقای جنوبی، پاکستان، لبنان، فیلیپین، ویتنام و سایر کشورها در تنش زنجیره تأمین جهانی، زیرساختهای کشور برای پشتیبانی از جمعیت با برق کافی نیست، بنابراین کاربران باید به سیستم ذخیرهسازی PV خانگی مجهز شوند. اینورترهای هیبریدی به عنوان منبع تغذیه پشتیبان محدودیتهایی دارند. در مقایسه با اینورترهای باتری اختصاصی خارج از شبکه، اینورترهای هیبریدی محدودیتهایی دارند، عمدتاً در صورت قطع برق، خروجی توان اوج یا اوج محدود. علاوه بر این، برخی از اینورترهای هیبریدی قابلیت پشتیبانی ندارند یا محدود هستند، بنابراین فقط بارهای کوچک یا ضروری مانند روشنایی و مدارهای برق اساسی میتوانند در طول قطع برق پشتیبانگیری شوند و بسیاری از سیستمها در طول قطع برق تأخیر ۳-۵ ثانیهای را تجربه میکنند. از سوی دیگر، اینورترهای خارج از شبکه، خروجی توان اوج و اوج بسیار بالایی را ارائه میدهند و میتوانند بارهای القایی بالا را تحمل کنند. اگر کاربر قصد دارد دستگاههای با ولتاژ بالا مانند پمپها، کمپرسورها، ماشینهای لباسشویی و ابزارهای برقی را تغذیه کند، اینورتر باید بتواند بارهای القایی با اندوکتانس بالا را تحمل کند. اینورترهای هیبریدی کوپل شده با DC در حال حاضر، صنعت برای دستیابی به طراحی یکپارچه ذخیرهسازی PV، به ویژه در سیستمهای جدید که اینورترهای هیبریدی نصب آنها آسان و کمهزینهتر است، از سیستمهای ذخیرهسازی PV با کوپلینگ DC بیشتری استفاده میکند. هنگام افزودن سیستمهای جدید، استفاده از اینورترهای هیبریدی برای ذخیرهسازی انرژی PV میتواند هزینههای تجهیزات و هزینههای نصب را کاهش دهد، زیرا یک اینورتر ذخیرهسازی میتواند به ادغام کنترل-اینورتر دست یابد. کنترلر و سوئیچ سوئیچینگ در سیستمهای کوپلینگ DC ارزانتر از اینورترهای متصل به شبکه و کابینتهای توزیع در سیستمهای کوپلینگ AC هستند، بنابراین راهحلهای کوپلینگ DC ارزانتر از راهحلهای کوپلینگ AC هستند. کنترلر، باتری و اینورتر در سیستم کوپلینگ DC به صورت سریالی هستند، اتصال نزدیکتری دارند و انعطافپذیری کمتری دارند. برای سیستم تازه نصب شده، PV، باتری و اینورتر بر اساس توان بار و مصرف برق کاربر طراحی میشوند، بنابراین برای اینورتر هیبریدی کوپلینگ DC مناسبتر است.
محصولات اینورتر هیبریدی با کوپل DC روند اصلی هستند، BSLBATT نیز محصول خود را عرضه کرداینورتر خورشیدی هیبریدی ۵ کیلوواتیدر پایان سال گذشته، و امسال نیز به ترتیب اینورترهای خورشیدی هیبریدی ۶ کیلوواتی و ۸ کیلوواتی را عرضه خواهد کرد! محصولات اصلی تولیدکنندگان اینورتر ذخیره انرژی بیشتر برای سه بازار اصلی اروپا، ایالات متحده و استرالیا است. در بازار اروپا، آلمان، اتریش، سوئیس، سوئد، هلند و سایر بازارهای سنتی هسته فتوولتائیک عمدتاً بازار سه فاز هستند که برای توان محصولات بزرگتر مطلوبتر است. ایتالیا، اسپانیا و سایر کشورهای جنوب اروپا عمدتاً به محصولات تک فاز ولتاژ پایین نیاز دارند. و جمهوری چک، لهستان، رومانی، لیتوانی و سایر کشورهای اروپای شرقی عمدتاً به محصولات سه فاز تقاضا دارند، اما پذیرش قیمت پایینتر است. ایالات متحده سیستم ذخیره انرژی بزرگتری دارد و محصولات با توان بالاتر را ترجیح میدهد. اینورتر باتری و ذخیرهساز نوع اسپلیت در بین نصابها محبوبیت بیشتری دارد، اما اینورتر باتری همهکاره روند توسعه آینده است. اینورتر هیبریدی ذخیرهساز انرژی فتوولتائیک به اینورتر هیبریدی که جداگانه فروخته میشود و سیستم ذخیره انرژی باتری (BESS) که اینورتر ذخیرهساز انرژی و باتری را با هم میفروشد، تقسیم میشود. در حال حاضر، در مورد فروشندگانی که کانال را کنترل میکنند، هر مشتری مستقیم متمرکزتر است، محصولات باتری و اینورتر اسپلیت محبوبیت بیشتری دارند، به خصوص در خارج از آلمان، عمدتاً به دلیل نصب آسان و گسترش آسان و کاهش آسان هزینههای تهیه، باتری یا اینورتر را نمیتوان برای یافتن منبع دوم تهیه کرد، تحویل امنتر است. روند آلمان، ایالات متحده و ژاپن یک دستگاه همهکاره است. دستگاه همهکاره میتواند مشکلات زیادی را پس از فروش کاهش دهد و فاکتورهای صدور گواهینامه وجود دارد، مانند صدور گواهینامه سیستم آتشنشانی ایالات متحده که باید به اینورتر متصل شود. روند فناوری فعلی به سمت دستگاه همهکاره است، اما از بازار فروش نوع اسپلیت در نصاب، کمی بیشتر پذیرفته میشود. در سیستمهای کوپل شده با جریان مستقیم، سیستمهای باتری ولتاژ بالا کارآمدتر هستند، اما در صورت کمبود باتری ولتاژ بالا، پرهزینهتر هستند. در مقایسه باسیستمهای باتری ۴۸ ولتیباتریهای ولتاژ بالا در محدوده ۲۰۰ تا ۵۰۰ ولت DC کار میکنند، تلفات کابل کمتر و راندمان بالاتری دارند زیرا پنلهای خورشیدی معمولاً در ۳۰۰ تا ۶۰۰ ولت، مشابه ولتاژ باتری، کار میکنند و امکان استفاده از مبدلهای DC-DC با راندمان بالا و تلفات بسیار کم را فراهم میکنند. سیستمهای باتری ولتاژ بالا گرانتر از باتریهای سیستم ولتاژ پایین هستند، در حالی که اینورترها ارزانتر هستند. در حال حاضر تقاضای زیادی برای باتریهای ولتاژ بالا و کمبود عرضه وجود دارد، بنابراین خرید باتریهای ولتاژ بالا دشوار است و در صورت کمبود باتریهای ولتاژ بالا، استفاده از سیستم باتری ولتاژ پایین ارزانتر است. کوپلینگ DC بین آرایههای خورشیدی و اینورترها
اتصال مستقیم DC به یک اینورتر هیبریدی سازگار
اینورترهای کوپل شده AC سیستمهای کوپل شده با جریان مستقیم (DC-coupled) برای مقاومسازی سیستمهای متصل به شبکه موجود مناسب نیستند. روش کوپل شده با جریان مستقیم (DC-coupled) عمدتاً مشکلات زیر را دارد: اول، سیستمی که از کوپل شده با جریان مستقیم (DC-coupled) استفاده میکند، هنگام مقاومسازی سیستم متصل به شبکه موجود، با مشکلات سیمکشی پیچیده و طراحی ماژولهای اضافی مواجه است؛ دوم، تأخیر در سوئیچینگ بین حالت متصل به شبکه و خارج از شبکه طولانی است که باعث میشود تجربه برق کاربر ضعیف باشد؛ سوم، عملکرد کنترل هوشمند به اندازه کافی جامع نیست و پاسخ کنترل به موقع نیست که تحقق کاربرد میکروگرید برای تامین برق کل خانه را دشوارتر میکند. بنابراین، برخی از شرکتها، مانند رنه، مسیر فناوری کوپل شده با جریان متناوب (AC-coupled) را انتخاب کردهاند. سیستم کوپلینگ AC نصب محصول را آسانتر میکند. ReneSola از کوپلینگ سمت AC و سیستم PV برای دستیابی به جریان انرژی دو جهته استفاده میکند و نیاز به دسترسی به باس DC PV را از بین میبرد و نصب محصول را آسانتر میکند؛ از طریق ترکیبی از کنترل نرمافزاری بلادرنگ و بهبود طراحی سختافزار برای دستیابی به سوئیچینگ میلیثانیهای به شبکه و از آن؛ از طریق ترکیب نوآورانه کنترل خروجی اینورتر ذخیرهسازی انرژی و طراحی سیستم منبع تغذیه و توزیع برای دستیابی به منبع تغذیه کل خانه تحت کنترل جعبه کنترل خودکار. کاربرد میکروشبکه کنترل جعبه کنترل خودکار. حداکثر راندمان تبدیل محصولات کوپل شده با جریان متناوب کمی کمتر از ... است.اینورترهای هیبریدیحداکثر راندمان تبدیل محصولات کوپل شده با جریان متناوب ۹۴ تا ۹۷ درصد است که کمی کمتر از اینورترهای هیبریدی است، دلیل اصلی آن این است که ماژولها قبل از اینکه بتوانند پس از تولید برق در باتری ذخیره شوند، باید دو بار تبدیل شوند که این امر راندمان تبدیل را کاهش میدهد.
زمان ارسال: مه-08-2024