エネルギー貯蔵インバーターの種類 エネルギー貯蔵インバータ技術ルート：DC結合とAC結合の2つの主要なルートがあります 太陽光発電システム（太陽光モジュール、コントローラー、インバーター、家庭用リチウムバッテリー、負荷機器、その他の機器を含む）エネルギー貯蔵インバータ主に2つの技術的な方法、すなわちDC結合とAC結合があります。AC結合またはDC結合とは、太陽光パネルを蓄電システムまたはバッテリーシステムに接続する方法を指します。太陽光モジュールとバッテリー間の接続は、ACまたはDCのいずれかです。ほとんどの電子回路はDC電源を使用しており、太陽光モジュールはDC電源を生成し、バッテリーはDC電源を蓄えますが、ほとんどの家電製品はAC電源で動作します。 
ハイブリッド太陽光発電システム + エネルギー貯蔵システム ハイブリッド太陽光発電インバータ＋エネルギー貯蔵システムでは、PVモジュールからのDC電力がコントローラを介して貯蔵され、家庭用リチウム電池バンクまた、系統連系線は双方向DC-ACコンバータを介してバッテリーを充電することもできます。エネルギーの収束点はDCバッテリー側です。日中は、PV電力が最初に負荷に供給され、次にMPPTコントローラーによってリチウムホームバッテリーが充電され、エネルギー貯蔵システムが系統連系線に接続され、余剰電力を系統連系できます。夜間は、バッテリーから負荷に放電され、不足分は系統連系線から補充されます。系統連系線が停止すると、PV電力とリチウムホームバッテリーはオフグリッド負荷にのみ供給され、系統連系線の負荷は使用できません。負荷電力がPV電力より大きい場合、系統とPVは同時に負荷に電力を供給できます。PV電力も負荷電力も安定していないため、リチウムホームバッテリーに依存してシステムエネルギーのバランスをとります。さらに、このシステムは、ユーザーの電力需要を満たすために、ユーザーが充放電時間を設定できるようにサポートしています。 DC結合システムの動作原理 
ハイブリッドインバータには、充電効率を向上させるためのオフグリッド機能が統合されています。系統連系型インバータは、安全上の理由から、停電時に太陽光パネルシステムへの電力供給を自動的に遮断します。一方、ハイブリッドインバータは、オフグリッド機能と系統連系機能の両方を備えているため、停電時でも電力を供給できます。ハイブリッドインバータはエネルギー監視を簡素化し、パフォーマンスや発電量などの重要なデータをインバータパネルまたは接続されたスマートデバイスから確認できます。システムに2台のインバータがある場合は、個別に監視する必要があります。DC結合により、AC-DC変換における損失が低減されます。バッテリーの充電効率は約95～99%ですが、AC結合では90%です。 ハイブリッドインバータは経済的でコンパクト、そして設置も簡単です。DC結合バッテリーを備えた新しいハイブリッドインバータを設置すると、コントローラが系統接続インバータよりいくらか安価で、スイッチングスイッチが配電盤よりいくらか安価であり、DC結合ソリューションをオールインワンの制御インバータにすることができるため、既存のシステムにAC結合バッテリーを後付けするよりも安価になる可能性があります。機器コストと設置コストの両方を節約できます。特に中小規模の電力オフグリッドシステムの場合、DC結合システムは費用対効果が非常に高くなります。ハイブリッドインバータは高度にモジュール化されており、新しいコンポーネントやコントローラを簡単に追加でき、比較的低コストのDCソーラーコントローラを使用して追加のコンポーネントを簡単に追加できます。ハイブリッドインバータはいつでもストレージを統合するように設計されているため、バッテリーバンクを簡単に追加できます。ハイブリッドインバータシステムはよりコンパクトで、高電圧セルを使用し、ケーブルサイズが小さく、損失が少なくなっています。 
DC結合システムの構成 
AC結合システムの構成 しかし、ハイブリッドソーラーインバータは既存の太陽光発電システムのアップグレードには適しておらず、高出力システムでは設置費用が高くなります。既存の太陽光発電システムをリチウムホームバッテリーにアップグレードする場合、ハイブリッドソーラーインバータを選択すると状況が複雑になる可能性があります。一方、バッテリーインバータはコスト効率が高い場合があります。ハイブリッドソーラーインバータの設置には、太陽光パネルシステム全体の全面的な改修が必要になり、費用もかさむためです。高出力システムは設置が複雑で、高電圧コントローラーが必要になるため、コストも高くなる可能性があります。日中の電力使用量が多い場合、DC（PV）→DC（バッテリー）→ACの順に変換されるため、効率がわずかに低下します。 
太陽光発電システム＋エネルギー貯蔵システム 連結型PV+蓄電システム（ACレトロフィットPV+蓄電システムとも呼ばれる）は、PVモジュールから放出された直流電力を系統連系インバータで交流電力に変換し、余剰電力をAC連結型蓄電インバータで直流電力に変換して蓄電池に蓄電するシステムです。エネルギーの収束点はAC端にあります。このシステムには、太陽光発電システムと家庭用リチウム蓄電池電源システムが含まれます。太陽光発電システムは、太陽光発電パネルと系統連系インバータで構成され、家庭用リチウム蓄電池システムは、蓄電池バンクと双方向インバータで構成されます。これらの2つのシステムは、互いに干渉することなく独立して動作することも、系統から分離してマイクログリッドシステムを形成することもできます。 AC結合システムの動作原理 
AC結合システムは、系統連系に100%対応しており、設置と拡張が容易です。標準的な家庭用設置部品が利用可能で、比較的大規模なシステム（2kW～MWクラス）であっても、系統連系型および独立型発電機（ディーゼル発電機、風力タービンなど）と組み合わせて使用できるよう容易に拡張可能です。3kW以上のストリング型ソーラーインバータのほとんどはデュアルMPPT入力を備えているため、長いストリングパネルをさまざまな向きや傾斜角度で設置できます。DC電圧が高い場合、複数のMPPT充電コントローラーを必要とするDC結合システムよりも、AC結合の方が大規模システムの設置が容易で複雑ではないため、コストも抑えられます。 AC 結合はシステムの改修に適しており、日中の AC 負荷でより効率的です。既存のグリッド接続 PV システムは、低い入力コストでエネルギー貯蔵システムに変換できます。電力網が停止したときにユーザーに安全な電力を供給できます。さまざまなメーカーのグリッド接続 PV システムと互換性があります。高度な AC 結合システムは、通常、大規模なオフグリッド システムに使用され、ストリング ソーラー インバータを高度なマルチモード インバータまたはインバータ/充電器と組み合わせて使用して、バッテリーとグリッド/発電機を管理します。セットアップは比較的簡単で強力ですが、DC 結合システム (98%) と比較すると、バッテリーの充電効率 (90～94%) がわずかに低くなります。ただし、これらのシステムは、日中に高い AC 負荷に電力を供給するときはより効率的であり、97% 以上に達します。また、いくつかのシステムは、複数のソーラー インバータを使用して拡張してマイクログリッドを形成できます。 AC結合充電は、小規模システムでは効率がはるかに低く、コストも高くなります。AC結合でバッテリーに入力されるエネルギーは2回変換する必要があり、ユーザーがエネルギーを使用し始めると再び変換する必要があるため、システムの損失が増加します。その結果、バッテリーシステムを使用する場合、AC結合効率は85～90%に低下します。AC結合インバータは、小規模システムではより高価になります。 
オフグリッド太陽光発電システム + エネルギー貯蔵システム オフグリッド太陽光発電システム+ストレージシステムは、通常、PVモジュール、リチウムホームバッテリー、オフグリッドストレージインバータ、負荷、ディーゼル発電機で構成されています。 このシステムは、DC-DC変換を介してPVからバッテリーに直接充電するか、双方向DC-AC変換でバッテリーを充放電することができます。 日中は、PV電力が最初に負荷に供給され、次にバッテリーが充電されます。 夜間は、バッテリーから負荷に放電され、バッテリーが不足すると、ディーゼル発電機が負荷に供給されます。 系統のない地域の毎日の電力需要を満たすことができます。 ディーゼル発電機と組み合わせて、負荷に供給したり、バッテリーを充電したりすることもできます。 ほとんどのオフグリッドエネルギーストレージインバータは系統接続の認証を受けていないため、システムに系統があっても系統接続することはできません。 エネルギー貯蔵インバータの適用シナリオ エネルギー貯蔵インバータには、ピーク調整、待機電力、独立電源の3つの主要な役割があります。地域別に見ると、ヨーロッパでは需要がピークを迎えており、ドイツを例にとると、ドイツの電気料金は2023年に0.46ドル/kWhに達し、世界第1位になります。近年、ドイツの電気料金は上昇し続けており、PV / PVストレージのLCOEは1度あたりわずか10.2 / 15.5セントで、家庭用電気料金より78％/ 66％低く、家庭用電気料金とPVストレージの電気料金の差は拡大し続けています。家庭用PV配電・蓄電システムは電気料金を削減できるため、高価格地域ではユーザーが家庭用ストレージを設置する強いインセンティブがあります。 ピーキング市場では、コスト効率が高く製造が容易なハイブリッドインバータとAC結合型バッテリーシステムが選択される傾向があります。大型変圧器を備えたオフグリッドバッテリーインバータチャージャーは高価ですが、ハイブリッドインバータとAC結合型バッテリーシステムでは、スイッチングトランジスタを備えたトランスレスインバータが採用されています。これらの小型軽量インバータは、サージおよびピーク出力定格が低い一方で、コスト効率が高く、安価で製造が容易です。 米国や日本ではバックアップ電源が必要であり、独立電源はまさに市場が求めているものであり、南アフリカなどの地域でも必要とされています。EIAによると、2020年の米国の平均停電時間は8時間を超えており、その主な原因は米国住民の分散居住、老朽化した電力網の一部、そして自然災害です。家庭用PV配電・蓄電システムの適用は、電力網への依存度を低減し、顧客側の電力供給の信頼性を高めることができます。米国のPV蓄電システムは、自然災害に対応して電力を貯蔵する必要があるため、より大規模で、より多くのバッテリーを備えています。独立電源は当面の市場需要であり、南アフリカ、パキスタン、レバノン、フィリピン、ベトナムなどの国では、世界のサプライチェーンの緊張により、国のインフラは人口を電力でサポートするのに十分ではないため、ユーザーは家庭用PV蓄電システムを装備する必要があります。 バックアップ電源としてのハイブリッドインバータには限界があります。専用のオフグリッドバッテリーインバータと比較すると、ハイブリッドインバータにはいくつかの限界があり、主に停電時のサージまたはピーク電力出力が制限されます。さらに、一部のハイブリッドインバータはバックアップ電源機能がまったくないか制限されているため、停電時には照明や基本的な電源回路などの小規模または必須の負荷しかバックアップできず、多くのシステムでは停電時に3～5秒の遅延が発生します。一方、オフグリッドインバータは、非常に高いサージおよびピーク電力出力を提供し、高い誘導負荷に対応できます。ユーザーがポンプ、コンプレッサー、洗濯機、電動工具などの高サージデバイスに電力を供給する場合、インバータは高インダクタンスのサージ負荷に対応できる必要があります。 DC結合ハイブリッドインバータ 業界では現在、DC結合型のPVストレージシステムをより多く採用し、統合型PVストレージ設計を実現しています。特に、ハイブリッドインバータの設置が簡単でコストが低い新しいシステムではその傾向が顕著です。新しいシステムを追加する場合、PVエネルギーストレージにハイブリッドインバータを使用すると、ストレージインバータで制御インバータの統合を実現できるため、設備コストと設置コストを削減できます。DC結合システムのコントローラとスイッチングスイッチは、AC結合システムの系統接続インバータや配電盤よりも安価であるため、DC結合ソリューションはAC結合ソリューションよりもコストが低くなります。DC結合システムのコントローラ、バッテリー、インバータは直列に接続され、より密接に接続され、柔軟性が低くなります。新しく設置されたシステムでは、PV、バッテリー、インバータはユーザーの負荷電力と消費電力に応じて設計されるため、DC結合ハイブリッドインバータの方が適しています。 
DC結合型ハイブリッドインバータ製品が主流のトレンドであり、BSLBATTも独自の5kWハイブリッドソーラーインバータ昨年末に発売し、今年は6kWと8kWのハイブリッドソーラーインバータを順次発売します！ エネルギー貯蔵インバータメーカーの主な製品は、ヨーロッパ、アメリカ、オーストラリアの3大市場向けです。ヨーロッパ市場では、ドイツ、オーストリア、スイス、スウェーデン、オランダなどの伝統的なPVコア市場は三相市場が主流であり、より大容量の製品が好まれています。イタリア、スペインなどの南欧諸国では、主に単相低電圧製品が求められています。また、チェコ共和国、ポーランド、ルーマニア、リトアニアなどの東欧諸国では、主に三相製品の需要がありますが、価格の受容性は低いです。アメリカはエネルギー貯蔵システムが大きく、より高出力の製品を好んでいます。 バッテリーと蓄電インバータが分離型は設置業者に人気ですが、バッテリーインバータが一体型になるのが今後の発展のトレンドです。PVエネルギー貯蔵ハイブリッドインバータはさらに、別売りのハイブリッドインバータと、エネルギー貯蔵インバータとバッテリーを一緒に販売するバッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）に分かれています。現在、ディーラーがチャネルを管理している場合、各直接顧客はより集中しており、バッテリーとインバータが分離型の製品がより人気があり、特にドイツ国外では、主に設置と拡張が容易で、調達コストを削減しやすく、バッテリーやインバータを二次供給源として供給できないことがなく、配送がより安全であるためです。ドイツ、米国、日本のトレンドは一体型機です。一体型機は販売後の多くの手間を省くことができ、さらに、米国の消防システム認証をインバータにリンクさせる必要があるなど、認証の要素もあります。現在の技術トレンドは一体型機に向かっていますが、市場では分離型の販売が設置業者にもう少し受け入れられるようになってきました。 DC結合システムでは、高電圧バッテリーシステムはより効率的ですが、高電圧バッテリーが不足した場合にはコストが高くなります。48Vバッテリーシステム高電圧バッテリーは200～500VのDC範囲で動作し、ケーブル損失が少なく効率が高いという利点があります。これは、太陽電池パネルが通常300～600Vで動作するため、バッテリー電圧に近いため、損失が非常に少ない高効率DC-DCコンバータを使用できるためです。高電圧バッテリーシステムは低電圧システムバッテリーよりも高価ですが、インバータは安価です。現在、高電圧バッテリーの需要が高く供給が不足しているため、高電圧バッテリーの調達が困難であり、高電圧バッテリーが不足している場合は、低電圧バッテリーシステムを使用する方が安価です。 太陽電池とインバータ間のDC結合 
互換性のあるハイブリッドインバータへのDC直接接続 
AC結合インバータ DC結合システムは、既存の系統連系システムの改修には適していません。DC結合方式には主に以下の問題があります。第一に、既存の系統連系システムを改修する場合、DC結合方式のシステムは配線が複雑で、モジュールの冗長設計が必要になるという問題があります。第二に、系統連系と非系統連系間の切り替え遅延が長く、ユーザーの電気体験が悪くなります。第三に、インテリジェント制御機能が十分に包括的ではなく、制御応答がタイムリーではないため、全館電力供給のマイクログリッド応用を実現することがより困難になります。そのため、Reneなど一部の企業はAC結合技術を採用しています。 ACカップリングシステムにより、製品の設置が容易になります。ReneSolaは、AC側とPVシステムのカップリングを使用して双方向のエネルギーフローを実現し、PV DCバスへのアクセスが不要になるため、製品の設置が容易になります。ソフトウェアのリアルタイム制御とハードウェア設計の改良を組み合わせることで、グリッドとの間のミリ秒単位の切り替えを実現します。エネルギー貯蔵インバータの出力制御と電源および配電システム設計の革新的な組み合わせにより、自動制御ボックス制御による家全体の電力供給を実現します。自動制御ボックス制御のマイクログリッドアプリケーション。 AC結合製品の最大変換効率は、ハイブリッドインバータAC結合製品の最大変換効率は94～97％で、ハイブリッドインバーターの効率よりわずかに低くなります。主な理由は、モジュールは発電後にバッテリーに蓄電される前に2回変換する必要があり、変換効率が低下するためです。
投稿日時: 2024年5月8日