储能逆变器的类型 储能逆变器技术路线：主要有直流耦合、交流耦合两大路线 光伏储能系统，包括组件、控制器、逆变器、家用锂电池、负载等设备。目前，储能逆变器主要有两种技术路线：直流耦合和交流耦合。交流耦合或直流耦合是指太阳能电池板与储能系统或电池系统的耦合或连接方式。太阳能电池板与电池之间的连接类型可以是交流或直流。大多数电子电路使用直流电，太阳能电池板产生直流电，电池存储直流电，但大多数电器使用交流电。 
混合太阳能系统+储能系统 混合太阳能逆变器+储能系统，其中光伏模块的直流电通过控制器存储在家用锂电池组，电网也可以通过双向DC-AC变换器给电池充电。能量的汇聚点在直流电池侧。白天，首先光伏电能供给负载，然后通过MPPT控制器给锂电池充电，并将储能系统接入电网，将多余的电能并入电网；夜间，电池放电给负载，不足的部分由电网补充；当电网断电时，光伏电能和锂电池仅供给离网负载，电网端负载无法使用。当负载功率大于光伏电能时，电网和光伏电能可以同时给负载供电。由于光伏电能和负载功率都不稳定，因此依靠锂电池来平衡系统能量。此外，系统还支持用户设置充放电时间，以满足用户的用电需求。 直流耦合系统工作原理 
混合逆变器集成离网功能，可提高充电效率。出于安全考虑，并网逆变器会在断电期间自动切断太阳能电池板系统的电源。而混合逆变器则允许用户同时拥有离网和并网功能，即使在断电期间也能供电。混合逆变器简化了能源监控，允许通过逆变器面板或连接的智能设备检查性能和发电量等重要数据。如果系统有两个逆变器，则必须分别监控。直流耦合可减少交流-直流转换中的损耗。电池充电效率约为 95-99%，而交流耦合效率为 90%。 混合逆变器经济实惠、结构紧凑且易于安装。安装带有直流耦合电池的新型混合逆变器可能比在现有系统中加装交流耦合电池更便宜，因为控制器比并网逆变器便宜一些，切换开关比配电柜便宜一些，而且直流耦合解决方案可以制成一体化控制逆变器，从而节省设备成本和安装成本。尤其对于中小型功率离网系统，直流耦合系统极具成本效益。混合逆变器高度模块化，易于添加新组件和控制器，并且可以使用相对低成本的直流太阳能控制器轻松添加其他组件。混合逆变器设计为可随时集成储能，从而更易于添加电池组。混合逆变器系统更紧凑，使用高压电池，电缆尺寸更小，损耗更低。 
直流耦合系统组成 
交流耦合系统组成 然而，混合太阳能逆变器不适合升级现有的太阳能系统，而且对于功率更高的系统来说，安装成本更高。如果客户想要升级现有的太阳能系统以包含家用锂电池，选择混合太阳能逆变器可能会使情况更加复杂。相比之下，电池逆变器可能更具成本效益，因为选择安装混合太阳能逆变器需要对整个太阳能电池板系统进行全面且昂贵的改造。功率更高的系统安装起来更复杂，而且由于需要更多高压控制器，成本也可能更高。如果白天用电量较大，由于直流（光伏）到直流（电池）再到交流，效率会略有下降。 
太阳能+储能系统耦合系统 光储耦合系统，又称交流改造光储系统，是指光伏组件发出的直流电能经并网逆变器转换为交流电能，再经交流耦合储能逆变器转换为直流电能并存储于蓄电池中。其能量汇聚点在交流端。该系统包括光伏供电系统和锂电池供电系统。光伏系统由光伏阵列和并网逆变器组成，锂电池系统由蓄电池组和双向逆变器组成。这两个系统既可以独立运行，互不干扰，也可以与电网分离，组成微电网系统。 交流耦合系统工作原理 
交流耦合系统 100% 兼容电网，易于安装和扩展。标准家用安装组件可供选择，即使是相对较大的系统（2kW 至 MW 级）也易于扩展，可与并网发电机组和独立发电机组（柴油发电机组、风力涡轮机等）结合使用。大多数 3kW 以上的组串式太阳能逆变器都具有双 MPPT 输入，因此长组串式太阳能板可以以不同的方向和倾斜角度安装。在较高的直流电压下，与需要多个 MPPT 充电控制器的直流耦合系统相比，交流耦合系统更容易安装大型系统，且安装复杂度更低，因此成本更低。 交流耦合适用于系统改造，在白天交流负载下效率更高。现有的并网光伏系统可以转换为储能系统，投入成本低。当电网断电时，它也能为用户提供安全电力。兼容不同制造商的并网光伏系统。先进的交流耦合系统通常用于较大规模的离网系统，并使用组串式太阳能逆变器与先进的多模逆变器或逆变器/充电器组合来管理电池和电网/发电机。虽然设置相对简单且功能强大，但它们的电池充电效率（90-94%）略低于直流耦合系统（98%）。然而，这些系统在白天为高交流负载供电时效率更高，可达97%或更高，有些系统还可以通过多个太阳能逆变器进行扩展，形成微电网。 对于小型系统来说，交流耦合充电效率低得多，成本也更高。通过交流耦合进入电池的能量必须经过两次转换，当用户开始使用能量时，必须再次转换，这会增加系统的损耗。因此，在使用电池系统时，交流耦合效率会下降到 85-90%。对于小型系统来说，交流耦合逆变器的成本更高。 
离网太阳能系统+储能系统 离网太阳能系统+储能系统通常由光伏组件、家用锂电池、离网储能逆变器、负载和柴油发电机组成。系统可实现光伏经DC-DC变换直接对电池充电，或经双向DC-AC变换对电池进行充放电。白天，光伏电能先给负载供电，再给电池充电；夜间，电池放电给负载，当电池电量不足时，由柴油发电机给负载供电。可满足无电网地区的日常用电需求，可与柴油发电机组组合，为负载供电或给电池充电。大多数离网储能逆变器未获得并网认证，即使系统有电网，也无法并网。 储能逆变器适用场景 储能逆变器主要作用有三大方面，包括调峰、备用功率和独立功率。分地区来看，欧洲以调峰需求为主，以德国为例，2023年德国电价已达0.46美元/千瓦时，位居全球第一。近年来，德国电价持续上涨，而光伏/光伏储能LCOE仅为每度10.2/15.5美分，分别比居民电价低78%/66%，居民电价与光伏储能之间的度电成本差额将持续拉大。户用光伏分布式储能系统可以降低用电成本，因此在高电价地区用户有很强的动力安装户用储能。 在峰值市场中，用户倾向于选择混合逆变器和交流耦合电池系统，它们更具成本效益且更易于制造。带有重型变压器的离网电池逆变器充电器价格更高，而混合逆变器和交流耦合电池系统则使用带有开关晶体管的无变压器逆变器。这些紧凑轻巧的逆变器具有较低的浪涌和峰值功率输出额定值，但更具成本效益、更便宜且更易于制造。 美国和日本都需要备用电源，而独立电源正是市场所需要的，包括南非等地区。根据美国能源信息署（EIA）的数据，2020年美国平均停电时间超过8小时，主要由美国居民居住分散、部分电网老化以及自然灾害造成。户用光伏配电储能系统的应用可以减少对电网的依赖，提高客户侧供电可靠性。美国的光伏储能系统规模更大，配备的电池更多，因为需要储存电力以应对自然灾害。独立电源是当下的市场需求，南非、巴基斯坦、黎巴嫩、菲律宾、越南等国的全球供应链紧张，这些国家的基础设施不足以支持其人口用电，因此用户需要配备户用光伏储能系统。 混合逆变器作为备用电源存在局限性。与专用离网电池逆变器相比，混合逆变器存在一些局限性，主要是在断电情况下，其浪涌或峰值功率输出有限。此外，一些混合逆变器没有或仅有有限的备用电源能力，因此在断电期间只能为照明和基本电源电路等小型或必要的负载提供备用电源，并且许多系统在断电期间会出现3-5秒的延迟。另一方面，离网逆变器提供非常高的浪涌和峰值功率输出，并且可以处理高电感负载。如果用户计划为泵、压缩机、洗衣机和电动工具等高浪涌设备供电，则逆变器必须能够处理高电感浪涌负载。 直流耦合混合逆变器 目前业界越来越多地采用直流耦合的光伏储能系统，实现光伏储能一体化设计，尤其是在新建系统中，混合逆变器安装简便且成本更低。在新增系统时，采用光伏储能混合逆变器可以降低设备成本和安装成本，因为储能逆变器可以实现控逆一体化。直流耦合系统中的控制器和切换开关比交流耦合系统中的并网逆变器和配电柜成本更低，因此直流耦合方案比交流耦合方案成本更低。直流耦合系统中的控制器、电池和逆变器是串联的，连接更紧密，灵活性更低。对于新安装的系统，光伏、电池和逆变器是根据用户的负载功率和用电量来设计的，因此更适合直流耦合混合逆变器。 
直流耦合混合逆变器产品是主流趋势，BSLBATT也推出了自己的5kw混合太阳能逆变器去年年底，该公司宣布推出6kW、8kW混合光伏逆变器，今年还将陆续推出6kW、8kW混合光伏逆变器！ 储能逆变器厂商主力产品多面向欧洲、美国、澳洲三大市场。欧洲市场中，德国、奥地利、瑞士、瑞典、荷兰等传统光伏核心市场以三相为主，对功率更大的产品更为青睐；意大利、西班牙等南欧国家主要需求单相低压产品；捷克、波兰、罗马尼亚、立陶宛等东欧国家主要需求三相产品，但价格接受度较低；美国储能系统规模较大，更青睐功率更大的产品。 电池储能逆变器分体式更受安装商青睐，但电池逆变器一体式才是未来的发展趋势。光伏储能混合逆变器又分为单独销售的混合逆变器和将储能逆变器和电池一起销售的电池储能系统（BESS）。目前，在经销商掌控渠道、各直接客户较为集中的情况下，电池逆变器分体式产品更受欢迎，尤其是在德国以外的地区，主要原因是安装便捷、易于扩展，且易于降低采购成本，在电池或逆变器无法供货的情况下可以寻找第二家供应商，供货也更有保障。德国、美国、日本的趋势是一体式。一体式可以省去很多售后的麻烦，而且还有认证的因素，例如美国消防系统认证需要与逆变器挂钩。目前的技术趋势是一体式，但从市场上销售的分体式在安装商中接受度更高一些。 在直流耦合系统中，高压电池系统效率更高，但在高压电池短缺的情况下成本更高。相比48V电池系统高压电池工作在200-500V直流电压范围内，电缆损耗更低，效率更高，因为太阳能电池板通常工作在300-600V，与电池电压相似，从而允许使用损耗极低的高效DC-DC转换器。高压电池系统比低压系统电池更昂贵，而逆变器则更便宜。目前高压电池需求量大，供应短缺，因此高压电池难以采购，在高压电池短缺的情况下，使用低压电池系统更便宜。 太阳能电池阵列和逆变器之间的直流耦合 
直流直接耦合至兼容的混合逆变器 
交流耦合逆变器 直流耦合系统不适用于改造现有并网系统。直流耦合方式主要存在以下问题：首先，采用直流耦合的系统在改造现有并网系统时，存在接线复杂、模块设计冗余等问题；其次，并网与离网切换时延较大，用户用电体验不佳；第三，智能控制功能不够全面，控制响应不够及时，难以实现全屋供电的微电网应用。因此，一些公司选择了交流耦合技术路线，例如睿能科技。 交流耦合系统使产品安装更加简单。ReneSola采用交流侧与光伏系统耦合，实现能量双向流动，无需接入光伏直流母线，使产品安装更加简单；通过软件实时控制与硬件设计改进相结合，实现毫秒级并网与离网切换；通过储能逆变器输出控制与供配电系统设计的创新结合，实现自动控制箱控制下的全屋供电；实现自动控制箱控制下的微电网应用。 交流耦合产品的最大转换效率略低于混合逆变器交流耦合产品最大转换效率为94-97%，相比混合逆变器略低，主要是因为模块发电后要经过两次转换才能储存在电池中，降低了转换效率。
发布时间：2024年5月8日