Типове инвертори за съхранение на енергия
Технически маршрут: Има два основни маршрута: DC свързване и AC свързване
Фотоволтаичната система за съхранение включва слънчеви панели, контролери,соларни инвертори, батерии за съхранение на енергия, товари и друго оборудване. Има два основни технически маршрута: DC свързване и AC свързване. Свързването с променлив или постоянен ток се отнася до начина, по който слънчевият панел е свързан или свързан към системата за съхранение на енергия или батерията. Типът връзка между соларния панел и батерията може да бъде AC или DC. Повечето електронни вериги използват DC, слънчевите панели генерират DC, а батериите съхраняват DC, но повечето електрически уреди работят на AC.
Хибридна фотоволтаична + система за съхранение на енергия, т.е. постоянният ток, генериран от фотоволтаичния модул, се съхранява в батерията чрез контролера, а мрежата може също да зарежда батерията чрез двупосочния DC-AC преобразувател. Точката за събиране на енергия е в края на DC батерията. През деня фотоволтаичното производство на енергия първо захранва товара и след това зарежда батерията чрез MPPT контролера. Системата за съхранение на енергия е свързана към мрежата, а излишната мощност може да бъде свързана към мрежата; през нощта батерията се разрежда, за да захранва товара, а недостатъчната част се допълва от мрежата; когато мрежата е без захранване, фотоволтаичното производство на електроенергия и литиевите батерии захранват само захранването извън мрежата, а свързаното към мрежата натоварване не може да се използва. Когато мощността на товара е по-голяма от мощността на фотоволтаичното генериране на електроенергия, мрежата и фотоволтаикът могат да доставят мощност на товара едновременно. Тъй като фотоволтаичното производство на електроенергия и консумацията на енергия от товара не са стабилни, те разчитат на батерии, за да балансират енергията на системата. В допълнение, системата също така поддържа потребителите да задават времето за зареждане и разреждане, за да отговорят на потреблението на енергия на потребителя.
Как работи DC-свързана система
Източник: spiritenergy, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Хибридна фотоволтаична + система за съхранение на енергия
Източник: GoodWe Photovoltaic Community, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Хибридният инвертор интегрира функция извън мрежата, за да подобри ефективността на зареждането. Свързаните с мрежата инвертори автоматично изключват захранването на вашата система от слънчеви панели по време на прекъсване на захранването от съображения за безопасност. Хибридните инвертори, от друга страна, позволяват на потребителите да имат възможности за работа извън мрежата и в мрежата едновременно, така че захранването може да се използва дори при прекъсване на захранването. Хибридните инвертори опростяват мониторинга на енергията, позволявайки проверка на жизненоважни данни като производителност и производство на енергия чрез панела на инвертора или свързани смарт устройства. Ако системата има два инвертора, те трябва да се наблюдават отделно. DC свързването намалява загубите при преобразуване на AC-DC. Ефективността на зареждане на батерията е около 95-99%, докато AC връзката е 90%.
Хибридните инвертори са икономични, компактни и лесни за инсталиране. Инсталирането на нов хибриден инвертор с DC-свързана батерия може да бъде по-евтино от преоборудването на AC-свързана батерия към съществуваща система, тъй като контролерът е по-евтин от свързан към мрежата инвертор, превключвателят е по-евтин от разпределителен шкаф и DC- комбинираното решение може също да се превърне в контролер-инвертор всичко-в-едно, спестявайки както разходи за оборудване, така и разходи за монтаж. Особено за системи с малка и средна мощност извън мрежата, DC-свързаните системи са много рентабилни. Хибридните инвертори са силно модулни и е лесно да се добавят нови компоненти и контролери. Допълнителни компоненти могат лесно да се добавят с помощта на относително евтини DC соларни контролери. А хибридните инвертори са проектирани да интегрират съхранение по всяко време, което улеснява добавянето на батерийни пакети. Хибридните инверторни системи са сравнително компактни, използват батерии с високо напрежение и имат по-малък размер на кабела и по-ниски загуби.
Конфигурация на DC свързваща система
Източник: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
Конфигурация на AC свързваща система
Източник: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
Хибридните инвертори обаче не са подходящи за надграждане на съществуващи соларни системи, а по-големите системи са по-сложни и скъпи за инсталиране. Ако потребител иска да надстрои съществуваща слънчева система, за да включва съхранение на батерията, изборът на хибриден инвертор може да усложни ситуацията, а инверторът на батерията може да бъде по-рентабилен, тъй като изборът за инсталиране на хибриден инвертор изисква цялостна и скъпа преработка на целия слънчева панелна система. По-големите системи са по-сложни за инсталиране и по-скъпи поради необходимостта от повече контролери за високо напрежение. Ако електричеството се използва повече през деня, ще има лек спад в ефективността поради DC (PV) към DC (batt) към AC.
Свързаната фотоволтаична + система за съхранение на енергия, известна също като AC трансформационна фотоволтаична + система за съхранение на енергия, може да осъзнае, че постоянният ток, генериран от фотоволтаичния модул, се преобразува в променлив ток чрез свързания към мрежата инвертор и след това излишната мощност се преобразува в постояннотоково захранване и се съхранява в батерията чрез свързания с променлив ток инвертор за съхранение на енергия. Точката за събиране на енергия е в края на AC. Включва фотоволтаична захранваща система и акумулаторна захранваща система. Фотоволтаичната система се състои от фотоволтаична решетка и свързан към мрежата инвертор, а акумулаторната система се състои от батериен пакет и двупосочен инвертор. Двете системи могат да работят независимо, без да си пречат една на друга, или могат да бъдат отделени от голямата електрическа мрежа, за да образуват микромрежова система.
Как работят системите, свързани с променлив ток
Източник: spiritenergy, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Свързана битова фотоволтаична система + система за съхранение на енергия
Източник: GoodWe Solar Community, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
AC свързващата система е 100% съвместима с електрическата мрежа, лесна за инсталиране и лесна за разширяване. Налични са стандартни компоненти за домакинска инсталация и дори относително големи системи (ниво от 2KW до MW) лесно се разширяват и могат да се комбинират със свързани към мрежата и самостоятелни генераторни комплекти (дизелови агрегати, вятърни турбини и др.). Повечето низови слънчеви инвертори над 3kW имат двойни MPPT входове, така че дълги низове от панели могат да бъдат инсталирани в различни ориентации и ъгли на наклон. При по-високи DC напрежения свързването на променлив ток е по-лесно, по-малко сложно и следователно по-евтино за инсталиране на големи системи, отколкото системите, свързани с DC, изискващи множество MPPT контролери за зареждане.
AC свързването е подходящо за трансформация на системата и е по-ефективно да се използват AC товари през деня. Съществуващите фотоволтаични системи, свързани към мрежата, могат да бъдат трансформирани в системи за съхранение на енергия с ниски инвестиционни разходи. Той може да осигури на потребителите безопасна защита на захранването, когато мрежата е прекъсната. Съвместим е със свързани към мрежата фотоволтаични системи от различни производители. Усъвършенстваните системи за свързване на променлив ток често се използват за по-големи системи извън мрежата и използват низови слънчеви инвертори, комбинирани с усъвършенствани многорежимни инвертори или инвертори/зарядни устройства за управление на батерии и мрежи/генератори. Въпреки че са относително лесни за настройка и мощни, те са малко по-малко ефективни (90-94%) при зареждане на батерии в сравнение със системите за свързване с постоянен ток (98%). Въпреки това, тези системи са по-ефективни, когато захранват високи променливотокови натоварвания през деня, достигайки повече от 97%, а някои системи могат да бъдат разширени с множество соларни инвертори, за да образуват микромрежи.
AC свързването е по-малко ефективно и по-скъпо за малки системи. Енергията, влизаща в батерията при AC свързване, трябва да се преобразува два пъти и когато потребителят започне да използва тази енергия, тя трябва да се преобразува отново, добавяйки повече загуби към системата. Следователно, когато се използва система от батерии, ефективността на AC свързване пада до 85-90%. AC свързаните инвертори са по-скъпи за малки системи.
Домашната фотоволтаична + система за съхранение на енергия извън мрежата обикновено се състои от фотоволтаични модули, литиеви батерии, инвертори за съхранение на енергия извън мрежата, товари и дизелови генератори. Системата може да реализира директно зареждане на батерии от фотоволтаици чрез DC-DC преобразуване и може също да реализира двупосочно DC-AC преобразуване за зареждане и разреждане на батерията. През деня фотоволтаичното производство на енергия първо захранва товара и след това зарежда батерията; през нощта батерията се разрежда, за да захранва товара, а когато батерията е недостатъчна, товарът се захранва от дизелови генератори. Може да задоволи ежедневното търсене на електроенергия в райони без електропреносни мрежи. Може да се комбинира с дизелови генератори, за да позволи на дизеловите генератори да захранват товари или да зареждат батерии. Повечето инвертори за съхранение на енергия извън мрежата нямат сертификат за свързване към мрежата и дори ако системата има мрежа, тя не може да бъде свързана към мрежата.
Изключен от мрежата инвертор
Източник: Официален уебсайт на Growatt, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Домашна фотоволтаична система извън мрежата + система за съхранение на енергия
Източник: GoodWe Photovoltaic Community, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Приложими сценарии за инвертори за съхранение на енергия
Инверторите за съхранение на енергия имат три основни функции, включително бръснене на пикове, резервно захранване и независимо захранване. От регионална гледна точка, пиковото бръснене е търсене в Европа. Ако вземем Германия като пример, цената на електроенергията в Германия достигна 2,3 юана/kWh през 2019 г., нареждайки се на първо място в света. През последните години цените на електроенергията в Германия продължават да растат. През 2021 г. цената на електроенергията за битови нужди в Германия достигна 34 евроцента/kWh, докато LCOE за фотоволтаици/фотоволтаици за разпределение и съхранение е само 9,3/14,1 евроцента/kWh, което е 73%/59% по-ниско от цената на електроенергията за битови нужди. Цената на електричеството за битови нужди е същата като Разликата между фотоволтаичните разпределителни и разходите за електричество за съхранение ще продължи да се увеличава. Домакинските фотоволтаични системи за разпределение и съхранение могат да намалят разходите за електроенергия, така че потребителите в райони с високи цени на електроенергията имат силни стимули да инсталират домакинско съхранение.
Цените на електроенергията за битови нужди в различни страни през 2019 г
Източник: EuPD Research, Haitong Securities Research Institute
Ниво на цената на електроенергията в Германия (центове/kWh)
Източник: EuPD Research, Haitong Securities Research Institute
На пазара за пиково натоварване, потребителите избират хибридни инвертори и AC-свързани батерийни системи, които са по-рентабилни и по-лесни за производство. Инверторните зарядни устройства за батерии извън мрежата с тежки трансформатори са по-скъпи, а хибридните инвертори и батерийните системи, свързани с променлив ток, използват инвертори без трансформатори с превключващи транзистори. Тези компактни и леки инвертори имат по-ниски стойности на пикова и пикова мощност, но са по-рентабилни, по-евтини и по-лесни за производство.
Резервно захранване е необходимо на Съединените щати и Япония, а независимото захранване е в спешно търсене на пазара, включително Южна Африка и други региони. Според EIA средната продължителност на прекъсването на електрозахранването в Съединените щати през 2020 г. е над 8 часа, което е повлияно главно от разпръснатото пребиваване на американските жители, стареенето на някои електрически мрежи и природните бедствия. Прилагането на домакински фотоволтаични системи за разпределение и съхранение може да намали зависимостта от електрическата мрежа и да повиши надеждността на захранването от страна на потребителя. Фотоволтаичната система за съхранение на енергия в Съединените щати е по-голяма и оборудвана с повече батерии, тъй като трябва да съхранява електричество, за да се справи с природни бедствия. Независимото захранване е спешно търсене на пазара. В страни като Южна Африка, Пакистан, Ливан, Филипините и Виетнам, където глобалната верига на доставки е тясна, националната инфраструктура не е достатъчна, за да поддържа потреблението на електроенергия от хората, така че потребителите трябва да бъдат оборудвани с домашни фотоволтаични системи за съхранение на енергия.
Продължителност на прекъсване на захранването в САЩ на глава от населението (часове)
Източник: EIA, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
През юни 2022 г. Южна Африка започна шесто ниво на нормиране на захранването, като много места изпитваха прекъсвания на електрозахранването за 6 часа на ден.
Източник: GoodWe Photovoltaic Community, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Хибридните инвертори имат някои ограничения като резервно захранване. В сравнение със специалните инвертори за батерии извън мрежата, хибридните инвертори имат някои ограничения, главно ограничени пикове или пикова изходна мощност по време на прекъсване на захранването. В допълнение, някои хибридни инвертори нямат възможност за резервно захранване или имат ограничена резервна мощност, така че само малки или необходими товари като осветление и основни захранващи вериги могат да бъдат резервирани по време на прекъсване на захранването и много системи ще имат 3-5 секунди забавяне по време на захранване прекъсвания. Инверторите извън мрежата осигуряват много високи пикове и пикова изходна мощност и могат да се справят с високи индуктивни натоварвания. Ако потребителите планират да захранват оборудване с високи пренапрежения като помпи, компресори, перални машини и електроинструменти, инверторът трябва да може да се справя с високи индуктивни пренапрежения.
Сравнение на изходната мощност на хибриден инвертор
Източник: прегледи на чистата енергия, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
DC свързан хибриден инвертор
Понастоящем повечето фотоволтаични системи за съхранение на енергия в индустрията използват DC свързване за постигане на интегриран фотоволтаичен дизайн и дизайн за съхранение на енергия, особено в нови системи, където хибридните инвертори са лесни за инсталиране и имат ниска цена. Когато добавяте нова система, използването на фотоволтаичен и хибриден инвертор за съхранение на енергия може да намали разходите за оборудване и разходите за инсталиране, тъй като един инвертор може да постигне интегрирано управление и инвертор. Контролерът и превключвателят в системата за свързване с постоянен ток са по-евтини от свързания към мрежата инвертор и разпределителен шкаф в системата за свързване с променлив ток, така че решението за свързване с постоянен ток е по-евтино от решението за свързване с променлив ток. В системата за свързване с постоянен ток контролерът, батерията и инверторът са последователни, връзката е сравнително стегната и гъвкавостта е слаба. За новоинсталирани системи фотоволтаиците, батериите и инверторите са проектирани според мощността на натоварване и консумацията на енергия на потребителя, така че те са по-подходящи за DC-свързани хибридни инвертори.
DC-свързаните хибридни инверторни продукти са основната тенденция и големите местни производители ги внедриха. С изключение на AP Energy, големите местни производители на инвертори са внедрили хибридни инвертори, сред коитоSineng Electric, GoodWe и Jinlongсъщо са внедрили инвертори, свързани с променлив ток, и продуктовата форма е завършена. Хибридният инвертор на Deye поддържа свързване с променлив ток на базата на свързване с постоянен ток, което осигурява удобство при инсталиране за нуждите на потребителите за трансформация на запасите.Sungrow, Huawei, Sineng Electric и GoodWeса използвали батерии за съхранение на енергия и интегрирането на инвертор на батерии може да се превърне в тенденция в бъдеще.
Оформление на основните местни производители на инвертори
Източник: Официални уебсайтове на различни компании, Haitong Securities Research Institute
Трифазните продукти за високо напрежение са във фокуса на всички компании, а Deye се фокусира върху пазара на продукти за ниско напрежение. В момента повечето хибридни инверторни продукти са в рамките на 10KW, продуктите под 6KW са предимно еднофазни продукти с ниско напрежение, а продуктите 5-10KW са предимно трифазни продукти с високо напрежение. Deye разработи разнообразие от продукти с ниско напрежение с висока мощност и продуктът с ниско напрежение от 15KW, пуснат тази година, започна да се продава.
Вътрешни производители на инвертори хибридни инверторни продукти
Максималната ефективност на преобразуване на нови продукти от местни производители на инвертори е достигнала около 98%, а времето за превключване в мрежа и извън мрежата обикновено е по-малко от 20 ms. Максимална ефективност на преобразуванена Jinlong, Sungrow и Huaweiпродукти е достигнал 98,4%, иGoodWeсъщо е достигнал 98,2%. Максималната ефективност на преобразуване на Homai и Deye е малко по-ниска от 98%, но времето за превключване на мрежата и извън мрежата на Deye е само 4ms, много по-ниско от 10-20ms на неговите връстници.
Сравнение на максимална ефективност на преобразуване на хибридни инвертори от различни компании
Източник: Официални уебсайтове на всяка компания, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Сравнение на времето за превключване на хибридни инвертори на различни компании (ms)
Източник: Официални уебсайтове на всяка компания, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Основните продукти на местните производители на инвертори са насочени най-вече към трите основни пазара в Европа, Съединените щати и Австралия. На европейския пазар традиционните пазари на фотоволтаични ядра като Германия, Австрия, Швейцария, Швеция и Холандия са предимно трифазни пазари, които предпочитат продукти с по-висока мощност. Традиционните производители с предимства са Sunshine и Goodwe. Ginlang се ускорява, за да навакса, разчитайки на Ценовото предимство и пускането на продукти с висока мощност над 15KW са предпочитани от потребителите. Страните от Южна Европа като Италия и Испания се нуждаят главно от еднофазни продукти за ниско напрежение.Goodwe, Ginlang и Shouhangпредставиха се добре в Италия миналата година, всяка от които представляваше около 30% от пазара. Източноевропейските страни като Чешката република, Полша, Румъния и Литва търсят основно трифазни продукти, но тяхната цена е ниска. Следователно Shouhang се представи добре на този пазар с предимството си в ниска цена. През второто тримесечие на тази година Deye започна да доставя 15KW нови продукти в Съединените щати. Съединените щати имат по-големи системи за съхранение на енергия и предпочитат продукти с по-висока мощност.
Хибридните инверторни продукти на местните производители на инвертори са насочени към пазара
Източник: Официални уебсайтове на всяка компания, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Батерийният инвертор с разделен тип е по-популярен сред монтажниците, но акумулаторният инвертор „всичко в едно“ е бъдещата тенденция на развитие. Хибридните инвертори за слънчево съхранение се разделят на хибридни инвертори, продавани отделно, и системи за съхранение на енергия от батерии (BESS), които продават инвертори и батерии заедно. В момента, когато дилърите контролират каналите, директните клиенти са относително концентрирани, а продуктите с отделни батерии и инвертори са по-популярни, особено извън Германия, защото са лесни за инсталиране и разширяване и могат да намалят разходите за доставка. , ако един доставчик не може да достави батерии или инвертори, можете да намерите втори доставчик и доставката ще бъде по-гарантирана. Тенденцията в Германия, САЩ и Япония е машините "всичко в едно". Машината „всичко в едно“ може да спести много проблеми след продажбата и има фактори за сертифициране. Например, сертификацията на противопожарната система в Съединените щати трябва да бъде свързана с инвертора. Настоящата технологична тенденция е към машини "всичко в едно", но по отношение на пазарните продажби сплит типът е по-приет от монтажниците.
Повечето местни производители са започнали да внедряват интегрирани машини с батериен инвертор. Производители катоShohang Xinneng, Growatt и Kehuaвсички са избрали този модел. Продажбите на батерии за съхранение на енергия на Shougang Xinneng през 2021 г. достигнаха 35 100 бр., увеличение от 25 пъти в сравнение с 20 години; Съхранение на енергия на Growatt през 2021 г. Продажбите на батерии бяха 53 000 комплекта, петкратно увеличение спрямо преди 20 години. Отличното качество на инверторите за съхранение на енергия Airo доведе до непрекъснат растеж на продажбите на батерии. През 2021 г. доставките на батерии Airo бяха 196,99 MWh, с приходи от 383 милиона юана, повече от два пъти повече от приходите от инверторите за съхранение на енергия. Клиентите имат висока степен на признание на производителите на инвертори, които произвеждат батерии, защото имат добри отношения на сътрудничество с производителите на инвертори и имат доверие в продуктите.
Делът на приходите на новата батерия за съхранение на енергия Shouhang се увеличава бързо
RC: EIA, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Приходите на Airo от батерии за съхранение на енергия ще възлизат на 46% през 2021 г
Източник: GoodWe Photovoltaic Community, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
В системите, свързани с постоянен ток, батерийните системи с високо напрежение са по-ефективни, но по-скъпи в случай на недостиг на батерия с високо напрежение. В сравнение с 48V батерийни системи, батериите с високо напрежение имат диапазон на работно напрежение от 200-500V DC, по-ниски загуби в кабела и по-висока ефективност, тъй като слънчевите панели обикновено работят при 300-600V, подобно на напрежението на батерията, и много ниски загуби и висока ефективност Могат да се използват DC-DC преобразуватели. Батерийните системи с високо напрежение имат по-високи цени на батериите и по-ниски цени на инверторите от системите с ниско напрежение. В момента високоволтовите батерии са с голямо търсене и недостатъчно предлагане, така че високоволтовите батерии са трудни за закупуване. В случай на недостиг на батерия с високо напрежение е по-евтино да се използват системи за батерии с ниско напрежение.
DC свързване между соларен масив и инвертор
Източник: прегледи на чистата енергия, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Директно DC свързване към съвместими хибридни инвертори
rce: прегледи на чистата енергия, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
Хибридните инвертори от големи местни производители са подходящи за системи извън мрежата, тъй като тяхната резервна изходна мощност по време на прекъсване на захранването не е ограничена. Мощността на резервното захранване на някои продукти е малко по-ниска от нормалния диапазон на мощност, номощността на резервното захранване на новите продукти на Goodwe, Jinlang, Sungrow и Hemai е същата като нормалната стойност, тоест мощността не е по-ограничена, когато работи извън мрежата, така че инверторите за съхранение на енергия на местните производители на инвертори са подходящи за системи извън мрежата.
Сравнение на мощността на резервното захранване на хибридни инверторни продукти от местни производители на инвертори
Източници на данни: Официални уебсайтове на всяка компания, Изследователски институт за ценни книжа Haitong
AC свързан инвертор
DC-свързаните системи не са подходящи за преоборудване на съществуващи системи, свързани към мрежата. Методът на свързване с постоянен ток има главно следните проблеми: Първо, системата, използваща свързване с постоянен ток, има проблеми със сложно окабеляване и дизайн на излишен модул, когато модифицира съществуващата свързана към мрежата система; второ, забавянето при превключване между свързан към мрежата и извън мрежата е дълго, което е трудно за използване от потребителите. Опитът с електричеството е лош; трето, функциите за интелигентно управление не са достатъчно изчерпателни и контролната реакция не е достатъчно навременна, което затруднява прилагането на микромрежови приложения за захранване на цялата къща. Ето защо някои компании са избрали пътя на технологията за свързване на променлив ток, като Yuneng.
AC свързващата система улеснява инсталирането на продукта. Yuneng реализира двупосочния поток на енергия чрез свързване на AC страната и фотоволтаичната система, елиминирайки необходимостта от достъп до фотоволтаичната DC шина, което прави инсталирането на продукта по-лесно; осъществява интеграция извън мрежата чрез комбинация от софтуерен контрол в реално време и подобрения в дизайна на хардуера Превключване на ниво милисекунди; чрез управлението на изхода на инвертора за съхранение на енергия и иновативния комбиниран дизайн на захранващата и разпределителната система се реализира прилагането на микромрежа за захранване на цялата къща под управлението на автоматичната контролна кутия.
Максималната ефективност на преобразуване на AC-свързаните продукти е малко по-ниска от тази на хибридните инвертори. Jinlong и GoodWe също внедриха AC-свързани продукти, насочени главно към пазара за трансформация на акции. Максималната ефективност на преобразуване на AC-свързаните продукти е 94-97%, което е малко по-ниско от това на хибридните инвертори. Това е главно защото компонентите трябва да претърпят две преобразувания, преди да могат да се съхраняват в батерията след генериране на електричество, което намалява ефективността на преобразуването.
Сравнение на AC-свързани продукти от местни производители на инвертори
Източник: Официални уебсайтове на различни компании, Haitong Securities Research Institute
Време на публикуване: 20 май 2024 г
