Rodzaje falowników do magazynowania energii Ścieżka technologiczna falowników magazynujących energię: istnieją dwie główne ścieżki sprzężenia prądu stałego i sprzężenia prądu przemiennego System magazynowania PV, w tym moduły słoneczne, kontrolery, inwertery, domowe baterie litowe, obciążenia i inny sprzęt. Obecniefalowniki do magazynowania energiisą głównie dwiema drogami technicznymi: sprzężenie DC i sprzężenie AC. Sprzęganie AC lub DC odnosi się do sposobu, w jaki panele słoneczne są sprzężone lub podłączone do systemu magazynowania lub baterii. Typ połączenia między modułami słonecznymi a bateriami może być AC lub DC. Większość obwodów elektronicznych wykorzystuje prąd stały, przy czym moduł słoneczny generuje prąd stały, a bateria przechowuje prąd stały, jednak większość urządzeń działa na prądzie przemiennym. 
Hybrydowy System Solarny + System Magazynowania Energii Hybrydowy system inwertera słonecznego + magazynowania energii, w którym prąd stały z modułów fotowoltaicznych jest magazynowany za pośrednictwem kontrolera wbank baterii litowych do domu, a sieć może również ładować akumulator za pomocą dwukierunkowego przetwornika DC-AC. Punkt zbieżności energii znajduje się po stronie akumulatora DC. W ciągu dnia energia PV jest najpierw dostarczana do obciążenia, a następnie domowy akumulator litowy jest ładowany przez kontroler MPPT, a system magazynowania energii jest podłączony do sieci, tak aby nadmiar energii mógł być podłączony do sieci; w nocy akumulator jest rozładowywany do obciążenia, a niedobór jest uzupełniany przez sieć; gdy sieć jest wyłączona, energia PV i domowy akumulator litowy są dostarczane tylko do obciążenia poza siecią, a obciążenie na końcu sieci nie może być używane. Gdy moc obciążenia jest większa niż moc PV, sieć i PV mogą dostarczać energię do obciążenia w tym samym czasie. Ponieważ ani moc PV, ani moc obciążenia nie są stabilne, polegają one na domowym akumulatorze litowym w celu zrównoważenia energii systemu. Ponadto system wspiera również użytkownika w ustawianiu czasu ładowania i rozładowywania w celu zaspokojenia zapotrzebowania użytkownika na energię elektryczną. Zasada działania układu sprzęgającego DC 
Hybrydowy falownik ma zintegrowaną funkcję off-grid, co zwiększa wydajność ładowania. Falowniki podłączone do sieci automatycznie wyłączają zasilanie systemu paneli słonecznych podczas przerwy w dostawie prądu ze względów bezpieczeństwa. Z drugiej strony, hybrydowe falowniki umożliwiają użytkownikom korzystanie zarówno z funkcji off-grid, jak i grid-tied, dzięki czemu zasilanie jest dostępne nawet podczas przerw w dostawie prądu. Hybrydowe falowniki upraszczają monitorowanie energii, umożliwiając sprawdzanie ważnych danych, takich jak wydajność i produkcja energii, za pomocą panelu falownika lub podłączonych inteligentnych urządzeń. Jeśli system ma dwa falowniki, należy je monitorować osobno. Sprzęganie prądu stałego zmniejsza straty w konwersji prądu przemiennego na prąd stały. Wydajność ładowania akumulatora wynosi około 95-99%, podczas gdy sprzęganie prądu przemiennego wynosi 90%. Falowniki hybrydowe są ekonomiczne, kompaktowe i łatwe w instalacji. Instalacja nowego falownika hybrydowego z akumulatorami sprzężonymi prądem stałym może być tańsza niż modernizacja akumulatorów sprzężonych prądem przemiennym w istniejącym systemie, ponieważ sterownik jest nieco tańszy niż falownik podłączony do sieci, przełącznik przełączający jest nieco tańszy niż szafa rozdzielcza, a rozwiązanie sprzężone prądem stałym można przekształcić w falownik sterujący typu „wszystko w jednym”, oszczędzając zarówno koszty sprzętu, jak i koszty instalacji. Zwłaszcza w przypadku małych i średnich systemów poza siecią, systemy sprzężone prądem stałym są niezwykle opłacalne. Falownik hybrydowy jest wysoce modułowy i łatwo jest dodawać nowe komponenty i kontrolery, a dodatkowe komponenty można łatwo dodawać za pomocą stosunkowo niedrogich kontrolerów słonecznych prądu stałego. Falowniki hybrydowe są zaprojektowane tak, aby w każdej chwili integrować magazynowanie, co ułatwia dodawanie banków akumulatorów. System falownika hybrydowego jest bardziej kompaktowy i wykorzystuje ogniwa wysokonapięciowe, o mniejszych rozmiarach kabli i niższych stratach. 
Skład układu sprzęgającego DC 
Skład układu sprzęgającego AC Jednak hybrydowe inwertery słoneczne nie nadają się do modernizacji istniejących systemów solarnych i są droższe w instalacji w przypadku systemów o wyższej mocy. Jeśli klient chce zmodernizować istniejący system solarny, aby uwzględnić domowy akumulator litowo-jonowy, wybór hybrydowego inwertera słonecznego może skomplikować sytuację. Z kolei inwerter akumulatorowy może być bardziej opłacalny, ponieważ wybór instalacji hybrydowego inwertera słonecznego wymagałby całkowitej i kosztownej przeróbki całego systemu paneli słonecznych. Systemy o wyższej mocy są bardziej złożone w instalacji i mogą być droższe ze względu na potrzebę większej liczby sterowników wysokiego napięcia. Jeśli w ciągu dnia zużywana jest większa moc, następuje niewielki spadek wydajności z powodu DC (PV) na DC (batt) na AC. 
Połączony system solarny + system magazynowania energii Połączony system PV+magazynowania, znany również jako system PV+magazynowania AC, może realizować, że moc DC emitowana z modułów PV jest przekształcana na moc AC przez falownik podłączony do sieci, a następnie nadmiar mocy jest przekształcany na moc DC i przechowywany w akumulatorze przez falownik podłączony do sieci AC. Punkt konwergencji energii znajduje się na końcu AC. Obejmuje on system zasilania fotowoltaicznego i system zasilania domowego akumulatora litowego. System fotowoltaiczny składa się z układu fotowoltaicznego i falownika podłączonego do sieci, podczas gdy system akumulatora litowego składa się z banku akumulatorów i dwukierunkowego falownika. Te dwa systemy mogą działać niezależnie, nie zakłócając się nawzajem, lub mogą być oddzielone od sieci, aby utworzyć system mikrosieci. Zasada działania układu sprzęgającego AC 
Systemy sprzężone prądem przemiennym są w 100% kompatybilne z siecią, łatwe w instalacji i łatwe do rozbudowy. Dostępne są standardowe komponenty instalacji domowej, a nawet stosunkowo duże systemy (klasy od 2 kW do MW) można łatwo rozbudować do użytku w połączeniu z zestawami generatorów podłączonych do sieci i autonomicznych (zespoły diesla, turbiny wiatrowe itp.). Większość inwerterów solarnych typu string powyżej 3 kW ma podwójne wejścia MPPT, więc długie panele stringowe można montować w różnych orientacjach i pod różnymi kątami nachylenia. Przy wyższych napięciach DC sprzężenie prądem przemiennym jest łatwiejsze i mniej skomplikowane w instalacji dużych systemów niż systemy sprzężone prądem stałym, które wymagają wielu regulatorów ładowania MPPT, a zatem są mniej kosztowne. Sprzęganie AC nadaje się do modernizacji systemu i jest bardziej wydajne w ciągu dnia przy obciążeniach AC. Istniejące systemy PV podłączone do sieci można przekształcić w systemy magazynowania energii przy niskich kosztach wejściowych. Może zapewnić użytkownikom bezpieczną energię, gdy sieć energetyczna jest wyłączona. Kompatybilny z systemami PV podłączonymi do sieci różnych producentów. Zaawansowane systemy sprzężone AC są zazwyczaj stosowane w większych systemach poza siecią i wykorzystują szeregowe falowniki słoneczne w połączeniu z zaawansowanymi falownikami wielomodowymi lub falownikami/ładowarkami do zarządzania akumulatorami i siecią/generatorami. Chociaż są stosunkowo proste i wydajne w konfiguracji, są nieco mniej wydajne (90-94%) w ładowaniu akumulatorów w porównaniu z systemami sprzężonymi DC (98%). Jednak te systemy są bardziej wydajne przy zasilaniu dużych obciążeń AC w ciągu dnia, osiągając 97% lub więcej, a niektóre można rozbudować o wiele falowników słonecznych w celu utworzenia mikrosieci. Ładowanie AC-sprzężone jest znacznie mniej wydajne i droższe w przypadku mniejszych systemów. Energia wchodząca do akumulatora w sprzężeniu AC musi zostać przekonwertowana dwukrotnie, a gdy użytkownik zaczyna korzystać z energii, musi zostać przekonwertowana ponownie, co powoduje więcej strat w systemie. W rezultacie wydajność sprzężenia AC spada do 85-90% w przypadku korzystania z systemu akumulatorowego. Falowniki AC-sprzężone są droższe w przypadku mniejszych systemów. 
System solarny poza siecią + system magazynowania energii Układ solarny niezależny od sieci+ systemy magazynowania zazwyczaj składają się z modułów PV, domowej baterii litowej, inwertera magazynującego poza siecią, obciążenia i generatora diesla. System może realizować bezpośrednie ładowanie akumulatora przez PV poprzez konwersję DC-DC lub dwukierunkową konwersję DC-AC w celu ładowania i rozładowywania akumulatora. W ciągu dnia energia PV jest najpierw dostarczana do obciążenia, a następnie ładowany jest akumulator; w nocy akumulator jest rozładowywany do obciążenia, a gdy akumulator jest niewystarczający, generator diesla jest dostarczany do obciążenia. Może on zaspokoić dzienne zapotrzebowanie na energię elektryczną w obszarach bez sieci. Może być łączony z generatorami diesla w celu zasilania obciążeń lub ładowania akumulatorów. Większość inwerterów magazynujących energię poza siecią nie jest certyfikowana do podłączenia do sieci, nawet jeśli system ma sieć, nie może być podłączony do sieci. Zastosowalne scenariusze falowników magazynujących energię Falowniki do magazynowania energii odgrywają trzy główne role, w tym regulację szczytową, zasilanie awaryjne i zasilanie niezależne. Według regionu szczytowy jest popytem w Europie, weźmy na przykład Niemcy, cena energii elektrycznej w Niemczech osiągnęła 0,46 USD/kWh w 2023 r., zajmując pierwsze miejsce na świecie. W ostatnich latach ceny energii elektrycznej w Niemczech nadal rosną, a PV/magazynowanie PV LCOE wynosi tylko 10,2/15,5 centa za stopień, 78%/66% mniej niż ceny energii elektrycznej dla gospodarstw domowych, ceny energii elektrycznej dla gospodarstw domowych i koszt magazynowania PV energii elektrycznej między różnicami będą się nadal powiększać. System dystrybucji i magazynowania PV dla gospodarstw domowych może obniżyć koszt energii elektrycznej, więc w obszarach o wysokich cenach użytkownicy mają silną motywację do instalowania magazynów domowych. Na rynku szczytowym użytkownicy wybierają hybrydowe inwertery i systemy akumulatorów sprzężonych prądem przemiennym, które są bardziej opłacalne i łatwiejsze w produkcji. Ładowarki inwerterów akumulatorów poza siecią z transformatorami o dużej wytrzymałości są droższe, podczas gdy hybrydowe inwertery i systemy akumulatorów sprzężonych prądem przemiennym wykorzystują inwertery beztransformatorowe z tranzystorami przełączającymi. Te kompaktowe, lekkie inwertery mają niższe wartości szczytowej i szczytowej mocy wyjściowej, ale są bardziej opłacalne, tańsze i łatwiejsze w produkcji. W USA i Japonii potrzebne jest zasilanie rezerwowe, a autonomiczne zasilanie to dokładnie to, czego potrzebuje rynek, w tym w regionach takich jak Republika Południowej Afryki. Według EIA średni czas przerwy w dostawie prądu w Stanach Zjednoczonych w 2020 r. wynosił ponad 8 godzin, głównie w przypadku mieszkańców USA mieszkających w rozproszonych obszarach, części starzejącej się sieci i klęsk żywiołowych. Zastosowanie domowych systemów dystrybucji i magazynowania energii fotowoltaicznej może zmniejszyć zależność od sieci i zwiększyć niezawodność zasilania po stronie klienta. Amerykański system magazynowania energii fotowoltaicznej jest większy i wyposażony w więcej baterii, ponieważ istnieje potrzeba magazynowania energii w odpowiedzi na klęski żywiołowe. Niezależne zasilanie to natychmiastowe zapotrzebowanie rynku, Republika Południowej Afryki, Pakistan, Liban, Filipiny, Wietnam i inne kraje w globalnym napięciu łańcucha dostaw, infrastruktura kraju nie jest wystarczająca, aby wesprzeć ludność energią elektryczną, więc użytkownicy muszą być wyposażeni w domowy system magazynowania energii fotowoltaicznej. Falowniki hybrydowe jako zasilanie zapasowe mają ograniczenia. W porównaniu do dedykowanych falowników akumulatorowych poza siecią, falowniki hybrydowe mają pewne ograniczenia, głównie ograniczoną moc szczytową lub skokową w przypadku przerw w dostawie prądu. Ponadto niektóre falowniki hybrydowe nie mają lub mają ograniczoną moc zapasową, więc tylko małe lub niezbędne obciążenia, takie jak oświetlenie i podstawowe obwody zasilania, mogą być podtrzymywane podczas przerwy w dostawie prądu, a wiele systemów doświadcza 3-5-sekundowego opóźnienia podczas przerwy w dostawie prądu. Falowniki poza siecią z kolei zapewniają bardzo wysoką moc szczytową i skokową i mogą obsługiwać wysokie obciążenia indukcyjne. Jeśli użytkownik planuje zasilać urządzenia o wysokim skoku napięcia, takie jak pompy, sprężarki, pralki i elektronarzędzia, falownik musi być w stanie obsługiwać obciążenia skokowe o wysokiej indukcyjności. Hybrydowe falowniki sprzężone prądem stałym Branża obecnie wykorzystuje więcej systemów magazynowania PV ze sprzęgiem DC, aby osiągnąć zintegrowaną konstrukcję magazynowania PV, szczególnie w nowych systemach, w których hybrydowe inwertery są łatwe i tańsze w instalacji. Podczas dodawania nowych systemów, wykorzystanie hybrydowych inwerterów do magazynowania energii PV może obniżyć koszty sprzętu i koszty instalacji, ponieważ inwerter magazynujący może osiągnąć integrację sterowania-inwertera. Kontroler i przełącznik przełączający w systemach sprzężonych DC są tańsze niż inwertery podłączone do sieci i szafy rozdzielcze w systemach sprzężonych AC, więc rozwiązania sprzężone DC są tańsze niż rozwiązania sprzężone AC. Kontroler, bateria i inwerter w systemie sprzężonym DC są szeregowe, połączone bliżej i mniej elastyczne. W przypadku nowo zainstalowanego systemu, PV, bateria i inwerter są zaprojektowane zgodnie z mocą obciążenia użytkownika i zużyciem energii, więc jest to bardziej odpowiednie dla hybrydowego inwertera sprzężonego DC. 
Produkty hybrydowych falowników sprzężonych prądem stałym są obecnie głównym trendem, BSLBATT wprowadził również na rynek własne5kw hybrydowy falownik solarnypod koniec ubiegłego roku i w tym roku zamierzamy wprowadzić na rynek hybrydowe falowniki solarne o mocy 6 kW i 8 kW! Główne produkty producentów inwerterów do magazynowania energii są przeznaczone głównie na trzy główne rynki Europy, Stany Zjednoczone i Australię. Na rynku europejskim Niemcy, Austria, Szwajcaria, Szwecja, Holandia i inne tradycyjne rynki rdzeni PV to głównie rynek trójfazowy, bardziej sprzyjający mocy większych produktów. Włochy, Hiszpania i inne kraje Europy Południowej potrzebują głównie jednofazowych produktów niskonapięciowych. A Czechy, Polska, Rumunia, Litwa i inne kraje Europy Wschodniej głównie wymagają produktów trójfazowych, ale akceptacja cenowa jest niższa. Stany Zjednoczone mają większy system magazynowania energii i preferują produkty o większej mocy. Falownik akumulatorowy i magazynujący typu split jest bardziej popularny wśród instalatorów, ale falownik akumulatorowy typu all-in-one to przyszły trend rozwojowy. Hybrydowy falownik magazynujący energię PV jest dalej dzielony na falownik hybrydowy sprzedawany oddzielnie i system magazynowania energii akumulatorowej (BESS), który sprzedaje falownik magazynujący energię i akumulator razem. Obecnie w przypadku dealerów kontrolujących kanał, każdy bezpośredni klient jest bardziej skoncentrowany, produkty typu split z akumulatorem, falownikiem są bardziej popularne, szczególnie poza Niemcami, głównie ze względu na łatwą instalację i łatwą rozbudowę oraz łatwe obniżenie kosztów zakupu, akumulator lub falownik nie mogą być dostarczone, aby znaleźć drugie źródło, dostawa jest bezpieczniejsza. Trend w Niemczech, Stanach Zjednoczonych i Japonii to maszyna typu all-in-one. Maszyna typu all-in-one może zaoszczędzić wiele problemów po sprzedaży, a istnieją czynniki certyfikacji, takie jak certyfikacja systemu przeciwpożarowego w Stanach Zjednoczonych musi być powiązana z falownikiem. Obecny trend technologiczny zmierza w kierunku maszyny typu all-in-one, ale od sprzedaży rynkowej typu split w instalatorze, aby zaakceptować trochę więcej. W systemach sprzężonych prądem stałym systemy akumulatorów wysokiego napięcia są bardziej wydajne, ale droższe w przypadku niedoboru akumulatorów wysokiego napięcia. W porównaniu doSystemy akumulatorowe 48 V, akumulatory wysokiego napięcia działają w zakresie 200-500 V DC, mają niższe straty kablowe i wyższą wydajność, ponieważ panele słoneczne zazwyczaj działają przy napięciu 300-600 V, podobnym do napięcia akumulatora, co pozwala na stosowanie wysokowydajnych przetworników DC-DC o bardzo niskich stratach. Systemy akumulatorów wysokiego napięcia są droższe niż akumulatory systemów niskiego napięcia, podczas gdy inwertery są tańsze. Obecnie występuje duże zapotrzebowanie na akumulatory wysokiego napięcia i niedobór dostaw, więc akumulatory wysokiego napięcia są trudne do kupienia, a w przypadku niedoboru akumulatorów wysokiego napięcia tańsze jest użycie systemu akumulatorów niskiego napięcia. Sprzęganie prądu stałego pomiędzy panelami słonecznymi i falownikami 
Bezpośrednie sprzężenie prądu stałego z kompatybilnym falownikiem hybrydowym 
Falowniki sprzężone prądem przemiennym Systemy sprzężone prądem stałym nie nadają się do modernizacji istniejących systemów podłączonych do sieci. Metoda sprzężenia prądem stałym ma głównie następujące problemy: Po pierwsze, system wykorzystujący sprzężenie prądem stałym ma problemy ze skomplikowanym okablowaniem i redundantną konstrukcją modułów podczas modernizacji istniejącego systemu podłączonego do sieci; po drugie, opóźnienie w przełączaniu między systemem podłączonym do sieci i poza nią jest duże, co sprawia, że użytkownik ma słabe doświadczenia związane z energią elektryczną; po trzecie, funkcja inteligentnego sterowania nie jest wystarczająco kompleksowa, a reakcja sterowania nie jest wystarczająco terminowa, co utrudnia realizację mikrosieciowego zastosowania zasilania całego domu. Dlatego niektóre firmy wybrały technologię sprzężenia prądem przemiennym, taką jak Rene. System sprzęgania AC ułatwia instalację produktu. ReneSola wykorzystuje sprzęganie strony AC i systemu PV w celu uzyskania dwukierunkowego przepływu energii, eliminując potrzebę dostępu do magistrali PV DC, co ułatwia instalację produktu; poprzez połączenie sterowania w czasie rzeczywistym oprogramowania i ulepszeń konstrukcji sprzętu w celu uzyskania przełączania do i z sieci w ciągu milisekundy; poprzez innowacyjne połączenie sterowania wyjściem falownika magazynującego energię oraz projektu systemu zasilania i dystrybucji w celu uzyskania zasilania całego domu pod kontrolą automatycznej skrzynki sterowniczej Zastosowanie mikrosieci w automatycznej skrzynce sterowniczej. Maksymalna wydajność konwersji produktów sprzężonych prądem przemiennym jest nieco niższa niżfalowniki hybrydoweMaksymalna wydajność konwersji produktów sprzężonych prądem przemiennym wynosi 94-97%, co jest wartością nieznacznie niższą niż w przypadku inwerterów hybrydowych, głównie dlatego, że moduły muszą być konwertowane dwukrotnie, zanim będą mogły zostać zmagazynowane w akumulatorze po wytworzeniu energii, co zmniejsza wydajność konwersji.
Czas publikacji: 08-05-2024