Типи інверторів для накопичення енергії Технологічний маршрут інверторів для накопичення енергії: існує два основних шляхи з'єднання постійного струму та з'єднання змінного струму Система фотоелектричного накопичення енергії, включаючи сонячні модулі, контролери, інвертори, літієві побутові батареї, навантаження та інше обладнання. Наразі,інвертори для накопичення енергіїВ основному існують два технічні шляхи: з'єднання постійного струму та з'єднання змінного струму. З'єднання змінного струму або постійного струму стосується способу з'єднання сонячних панелей із системою зберігання або акумуляторів. Тип з'єднання між сонячними модулями та акумуляторами може бути змінним або постійним. Більшість електронних схем використовують постійний струм, при цьому сонячний модуль генерує постійний струм, а акумулятор накопичує постійний струм, проте більшість приладів працюють від змінного струму. 
Гібридна сонячна система + система накопичення енергії Гібридні системи сонячного інвертора + накопичення енергії, де постійний струм від фотоелектричних модулів накопичується за допомогою контролера влітієві акумулятори для дому, а мережа також може заряджати акумулятор через двонаправлений перетворювач постійного струму в змінний струм. Точка конвергенції енергії знаходиться на стороні акумулятора постійного струму. Вдень фотоелектрична енергія спочатку подається на навантаження, а потім літієва батарея заряджається MPPT-контролером, і система накопичення енергії підключається до мережі, щоб надлишок енергії можна було підключити до мережі; вночі акумулятор розряджається на навантаження, а дефіцит поповнюється мережею; коли мережа вимкнена, фотоелектрична енергія та літієва батарея подаються лише на автономне навантаження, і навантаження на кінці мережі не може використовуватися. Коли потужність навантаження перевищує потужність фотоелектричних панелей, мережа та фотоелектричні панелі можуть одночасно подавати живлення на навантаження. Оскільки ні потужність фотоелектричних панелей, ні потужність навантаження не стабільні, система покладається на літієву батарею для балансування енергії системи. Крім того, система також допомагає користувачеві встановлювати час заряджання та розряджання, щоб задовольнити потреби користувача в електроенергії. Принцип роботи системи зв'язку постійного струму 
Гібридний інвертор має вбудовану функцію автономного живлення для підвищення ефективності заряджання. Інвертори, підключені до мережі, автоматично вимикають живлення сонячної панелі під час відключення електроенергії з міркувань безпеки. Гібридні інвертори, з іншого боку, дозволяють користувачам мати як автономні, так і підключені до мережі функції, тому живлення доступне навіть під час відключення електроенергії. Гібридні інвертори спрощують моніторинг енергії, дозволяючи перевіряти важливі дані, такі як продуктивність та виробництво енергії, через панель інвертора або підключені інтелектуальні пристрої. Якщо система має два інвертори, їх необхідно контролювати окремо. Зв'язок постійного струму зменшує втрати під час перетворення змінного струму в постійний. Ефективність заряджання акумулятора становить близько 95-99%, тоді як зв'язок змінного струму – 90%. Гібридні інвертори економічні, компактні та прості в установці. Встановлення нового гібридного інвертора з акумуляторами постійного струму може бути дешевшим, ніж модернізація акумуляторів змінного струму в існуючій системі, оскільки контролер дещо дешевший за підключений до мережі інвертор, комутатор дещо дешевший за розподільчу шафу, а рішення зі з'єднанням постійного струму можна перетворити на універсальний керований інвертор, що заощадить як витрати на обладнання, так і витрати на встановлення. Системи зі з'єднанням постійного струму надзвичайно економічно ефективні, особливо для малих та середніх автономних систем потужності. Гібридний інвертор є високомодульним, і до нього легко додавати нові компоненти та контролери, а додаткові компоненти можна легко додавати за допомогою відносно недорогих контролерів сонячної енергії постійного струму. Гібридні інвертори розроблені для інтеграції накопичувачів у будь-який час, що полегшує додавання акумуляторних батарей. Гібридна інверторна система є більш компактною та використовує високовольтні елементи, з меншими розмірами кабелів та меншими втратами. 
Склад системи зв'язку постійного струму 
Склад системи зв'язку змінного струму Однак гібридні сонячні інвертори не підходять для модернізації існуючих сонячних систем і є дорожчими в установці для систем більшої потужності. Якщо клієнт хоче модернізувати існуючу сонячну систему, включивши літієві батареї для дому, вибір гібридного сонячного інвертора може ускладнити ситуацію. Навпаки, інвертор на батареях може бути більш економічно вигідним, оскільки вибір встановлення гібридного сонячного інвертора вимагатиме повної та дорогої переробки всієї системи сонячних панелей. Системи більшої потужності складніші в установці та можуть бути дорожчими через потребу в більшій кількості високовольтних контролерів. Якщо протягом дня використовується більше енергії, спостерігається незначне зниження ефективності через перехід постійного струму (PV) на постійний струм (батарейки) та змінний струм. 
Поєднана сонячна система + система накопичення енергії Сполучена система фотоелектричних панелей та накопичення енергії, також відома як система модернізації змінного струму фотоелектричних панелей та накопичення енергії, може перетворювати постійний струм, що випромінюється фотоелектричними модулями, на змінний струм за допомогою підключеного до мережі інвертора, а потім надлишкова енергія перетворюється на постійний струм та накопичується в акумуляторі за допомогою підключеного до мережі інвертора накопичення енергії. Точка конвергенції енергії знаходиться на кінці змінного струму. Вона включає систему живлення фотоелектричних панелей та систему живлення від літієвих акумуляторів для домашніх тварин. Фотоелектрична система складається з фотоелектричного масиву та підключеного до мережі інвертора, тоді як система літієвих акумуляторів для домашніх тварин складається з акумуляторного блоку та двонаправленого інвертора. Ці дві системи можуть працювати незалежно, не перешкоджаючи одна одній, або можуть бути відокремлені від мережі, утворюючи мікромережу. Принцип роботи системи зв'язку змінного струму 
Системи змінного струму на 100% сумісні з мережею, прості в установці та розширювані. Доступні стандартні компоненти для домашнього монтажу, і навіть відносно великі системи (класу від 2 кВт до МВт) легко розширюються для використання в поєднанні з підключеними до мережі та автономними генераторними установками (дизельними установками, вітровими турбінами тощо). Більшість струнних сонячних інверторів потужністю понад 3 кВт мають подвійні MPPT входи, тому довгі струнні панелі можна монтувати в різних орієнтаціях та кутах нахилу. При вищих напругах постійного струму підключення змінного струму є простішим та менш складним для встановлення у великих системах, ніж системи постійного струму, які потребують кількох MPPT-контролерів заряду, і тому є менш витратними. Зв'язок зі змінним струмом підходить для модернізації системи та є більш ефективним протягом дня при навантаженнях змінного струму. Існуючі підключені до мережі фотоелектричні системи можна перетворити на системи накопичення енергії з низькими вхідними витратами. Вони можуть забезпечувати безпечне живлення користувачів, коли електромережа відключена. Сумісний з підключеними до мережі фотоелектричними системами різних виробників. Вдосконалені системи зі зв'язком зі змінним струмом зазвичай використовуються для великомасштабних автономних систем і використовують струнні сонячні інвертори в поєднанні з вдосконаленими багаторежимними інверторами або інверторами/зарядними пристроями для керування акумуляторами та мережею/генераторами. Хоча вони відносно прості та потужні в налаштуванні, вони дещо менш ефективні (90-94%) при зарядці акумуляторів порівняно з системами зі зв'язком зі постійним струмом (98%). Однак ці системи ефективніші при живленні високих навантажень змінного струму протягом дня, досягаючи 97% або більше, а деякі з них можна розширити за допомогою кількох сонячних інверторів для формування мікромереж. Заряджання через змінний струм набагато менш ефективне та дорожче для менших систем. Енергія, що надходить в акумулятор при зарядці через змінний струм, повинна бути перетворена двічі, і коли користувач починає використовувати енергію, її потрібно перетворити знову, що додає більше втрат до системи. В результаті ефективність заряджання через змінний струм падає до 85-90% при використанні акумуляторної системи. Інвертори, з'єднані зі змінним струмом, дорожчі для менших систем. 
Автономна сонячна система + система накопичення енергії Автономна сонячна система+ Системи зберігання енергії зазвичай складаються з фотоелектричних модулів, літієвої домашньої батареї, автономного інвертора для зберігання енергії, навантаження та дизельного генератора. Система може здійснювати пряме заряджання батареї за допомогою фотоелектричних модулів через перетворення постійного струму в постійний струм або двонаправлене перетворення постійного струму в змінний струм для заряджання та розряджання батареї. Вдень фотоелектрична енергія спочатку подається на навантаження, а потім заряджається батарея; вночі батарея розряджається до навантаження, а коли заряду батареї недостатньо, дизельний генератор забезпечує живлення навантаження. Вона може задовольнити щоденний попит на електроенергію в районах без мережі. Її можна поєднувати з дизельними генераторами для живлення навантажень або заряджання батарей. Більшість автономних інверторів для зберігання енергії не сертифіковані для підключення до мережі, навіть якщо система має мережу, вона не може бути підключена до мережі. Застосовувані сценарії інверторів для накопичення енергії Інвертори для накопичення енергії виконують три основні ролі, включаючи регулювання пікового навантаження, резервне живлення та незалежне живлення. За регіонами, піковий попит спостерігається в Європі, наприклад, у Німеччині ціна на електроенергію досягла $0,46/кВт·год у 2023 році, що є першим місцем у світі. В останні роки ціни на електроенергію в Німеччині продовжують зростати, а збалансований коефіцієнт використання електроенергії для фотоелектричних систем (LCOE) становить лише 10,2/15,5 центів за градус, що на 78%/66% нижче, ніж ціни на електроенергію для населення. Різниця між цінами на електроенергію для населення та вартістю фотоелектричного зберігання електроенергії продовжуватиме зростати. Системи розподілу та накопичення електроенергії для домашніх фотоелектричних систем можуть знизити вартість електроенергії, тому в районах з високими цінами користувачі мають сильний стимул встановлювати побутові накопичувачі. На піковому ринку користувачі схильні обирати гібридні інвертори та системи акумуляторів зі змінним струмом, які є більш економічно ефективними та простішими у виробництві. Автономні зарядні пристрої з інверторами та потужними трансформаторами коштують дорожче, тоді як гібридні інвертори та системи акумуляторів зі змінним струмом використовують безтрансформаторні інвертори з комутаційними транзисторами. Ці компактні, легкі інвертори мають нижчі номінальні показники потужності при перенапрузі та піковому навантаженні, але є більш економічно ефективними, дешевшими та простішими у виробництві. Резервне живлення потрібне в США та Японії, а автономне живлення – це саме те, що потрібно ринку, зокрема в таких регіонах, як Південна Африка. Згідно з EIA, середній час відключення електроенергії в Сполучених Штатах у 2020 році становив понад 8 годин, головним чином через жителів США, які проживають розсіяно, частину старіючої мережі та стихійні лиха. Застосування побутових фотоелектричних розподільчих та накопичувальних систем може зменшити залежність від мережі та підвищити надійність електропостачання з боку споживача. Американська система зберігання фотоелектричної енергії є більшою та оснащеною більшою кількістю акумуляторів, оскільки потрібно зберігати енергію у разі стихійних лих. Незалежне електропостачання – це нагальний попит на ринку, Південна Африка, Пакистан, Ліван, Філіппіни, В'єтнам та інші країни мають напружений глобальний ланцюг поставок, інфраструктура країни недостатня для забезпечення населення електроенергією, тому користувачі повинні бути оснащені побутовими фотоелектричними системами зберігання. Гібридні інвертори як резервне джерело живлення мають обмеження. Порівняно зі спеціалізованими автономними акумуляторними інверторами, гібридні інвертори мають деякі обмеження, головним чином обмежену пікову потужність у разі відключення електроенергії. Крім того, деякі гібридні інвертори не мають або мають обмежену можливість резервного живлення, тому під час відключення електроенергії можна резервувати лише невеликі або важливі навантаження, такі як освітлення та основні схеми живлення, і багато систем стикаються із затримкою 3-5 секунд під час відключення електроенергії. Автономні інвертори, з іншого боку, забезпечують дуже високу пікову потужність і можуть обробляти високі індуктивні навантаження. Якщо користувач планує живити пристрої з високими імпульсами, такі як насоси, компресори, пральні машини та електроінструменти, інвертор повинен бути здатним обробляти високоіндуктивні імпульсні навантаження. Гібридні інвертори зі зв'язком постійного струму Наразі в галузі використовується все більше систем фотоелектричного накопичення енергії зі зв'язком постійного струму для досягнення інтегрованого дизайну фотоелектричного накопичення, особливо в нових системах, де гібридні інвертори легко та дешевше встановлювати. Під час додавання нових систем використання гібридних інверторів для накопичення фотоелектричної енергії може знизити вартість обладнання та монтажних витрат, оскільки інвертор-накопичувач може досягти інтеграції керування та інвертора. Контролер та комутатор у системах зі зв'язком постійного струму дешевші, ніж інвертори, підключені до мережі, та розподільні шафи в системах зі зв'язком змінного струму, тому рішення зі зв'язком постійного струму дешевші, ніж рішення зі зв'язком змінного струму. Контролер, акумулятор та інвертор у системі зі зв'язком постійного струму є послідовними, з'єднаними щільніше та менш гнучкими. Для щойно встановленої системи фотоелектричні системи, акумулятор та інвертор проектуються відповідно до потужності навантаження та споживання енергії користувача, тому вони більше підходять для гібридного інвертора зі зв'язком постійного струму. 
Гібридні інверторні продукти з постійним струмом є основною тенденцією, BSLBATT також запустила власнуГібридний сонячний інвертор потужністю 5 кВтнаприкінці минулого року, а цього року послідовно запустить гібридні сонячні інвертори потужністю 6 кВт та 8 кВт! Основна продукція виробників інверторів для накопичення енергії призначена переважно для трьох основних ринків Європи, США та Австралії. На європейському ринку Німеччина, Австрія, Швейцарія, Швеція, Нідерланди та інші традиційні ринки фотоелектричних систем переважно трифазні, що більше сприяє потужності більших продуктів. Італія, Іспанія та інші країни Південної Європи переважно потребують однофазних низьковольтних продуктів. А Чехія, Польща, Румунія, Литва та інші країни Східної Європи переважно потребують трифазних продуктів, але ціна на них нижча. Сполучені Штати мають більші системи накопичення енергії та віддають перевагу продуктам з більшою потужністю. Розділений тип інвертора з акумуляторами та накопичувачами енергії більш популярний серед установників, але універсальний інвертор з акумуляторами є майбутнім трендом розвитку. Гібридний інвертор для фотоелектричного накопичення енергії також поділяється на гібридний інвертор, що продається окремо, та систему накопичення енергії з акумуляторами (BESS), яка продається разом з інвертором та акумулятором. Наразі, у випадку дилерів, які контролюють канал, кожен прямий клієнт більш зосереджений на собі, продукти з розділеним акумулятором та інвертором більш популярні, особливо за межами Німеччини, головним чином через легке встановлення та легке розширення, а також легке зниження витрат на закупівлю, оскільки акумулятор або інвертор не можуть бути постачанням другого постачання, доставка є більш безпечною. Тенденція Німеччини, США та Японії - це універсальний пристрій. Універсальний пристрій може заощадити багато клопоту після продажу, і є фактори сертифікації, такі як сертифікація пожежної системи США, яка повинна бути пов'язана з інвертором. Поточна технологічна тенденція спрямована на універсальний пристрій, але з огляду на ринкові продажі розділеного типу установники приймають трохи більше. У системах постійного струму, пов'язаних з ним, високовольтні акумуляторні системи є більш ефективними, але дорожчими у разі дефіциту високовольтних акумуляторів. Порівняно зСистеми акумуляторів 48 ВВисоковольтні акумулятори працюють у діапазоні 200-500 В постійного струму, мають менші втрати в кабелі та вищу ефективність, оскільки сонячні панелі зазвичай працюють при напрузі 300-600 В, подібній до напруги акумулятора, що дозволяє використовувати високоефективні перетворювачі постійного струму з дуже низькими втратами. Системи високовольтних акумуляторів дорожчі, ніж низьковольтні акумулятори, тоді як інвертори дешевші. Наразі існує високий попит на високовольтні акумулятори та дефіцит пропозиції, тому високовольтні акумулятори важко придбати, а у разі дефіциту високовольтних акумуляторів дешевше використовувати низьковольтну акумуляторну систему. Зв'язок постійного струму між сонячними батареями та інверторами 
Пряме підключення постійного струму до сумісного гібридного інвертора 
Інвертори змінного струму Системи постійного струму не підходять для модернізації існуючих систем, підключених до мережі. Метод постійного струму має такі проблеми: по-перше, система, яка використовує постійний струм, має проблеми зі складною проводкою та резервною конструкцією модулів під час модернізації існуючої системи, підключеної до мережі; по-друге, затримка перемикання між підключенням до мережі та автономним живленням є великою, що погіршує враження користувача від електроенергії; по-третє, функція інтелектуального керування недостатньо комплексна, а реакція керування недостатньо своєчасна, що ускладнює реалізацію мікромережевого електропостачання для всього будинку. Тому деякі компанії, такі як Rene, обрали технологію змінного струму. Система з'єднання змінного струму спрощує встановлення продукту. ReneSola використовує з'єднання сторони змінного струму та фотоелектричної системи для досягнення двонаправленого потоку енергії, усуваючи необхідність доступу до шини постійного струму фотоелектричних систем, що спрощує встановлення продукту; завдяки поєднанню програмного керування в режимі реального часу та вдосконаленням апаратного забезпечення для досягнення мілісекундного перемикання на мережу та з неї; завдяки інноваційному поєднанню керування виходом інвертора накопичувача енергії та проектування системи живлення та розподілу для досягнення електропостачання всього будинку з автоматичним керуванням блоком керування. Застосування автоматичного керування блоком керування в мікромережі. Максимальна ефективність перетворення продуктів, пов'язаних зі змінним струмом, дещо нижча, ніж угібридні інверториМаксимальний ККД перетворення продуктів зі зв'язком змінного струму становить 94-97%, що трохи нижче, ніж у гібридних інверторів, головним чином тому, що модулі потрібно перетворювати двічі, перш ніж їх можна буде зберігати в акумуляторі після вироблення енергії, що знижує ККД перетворення.
Час публікації: 08 травня 2024 р.