Typy invertorů pro skladování energie
Technická trasa: Existují dvě hlavní trasy: spojka DC a spojka střídavého proudu
Systém fotovoltaického skladování zahrnuje solární panely, ovladače,solární střídače, baterie pro skladování energie, zatížení a další vybavení. Existují dvě hlavní technické trasy: spojka DC a spojka střídavého proudu. Spojení AC nebo DC se týká způsobu, jakým je solární panel spojený nebo připojen k systému ukládání energie nebo baterií. Typ připojení mezi solárním panelem a baterií může být AC nebo DC. Většina elektronických obvodů používá DC, solární panely generují DC a baterie ukládají DC, ale většina elektrických zařízení běží na AC.
Hybridní fotovoltaický + systém skladování energie, tj. Přímý proud generovaný fotovoltaickým modulem je uložen v baterii prostřednictvím řadiče a mřížka může také nabíjet baterii prostřednictvím obousměrného převodníku DC-AC. Bod sběru energie je na konci baterie DC. Během dne, fotovoltaická výroba energie nejprve dodává zátěž a poté nabíjí baterii přes řadič MPPT. Systém skladování energie je připojen k mřížce a nadbytek může být připojen k mřížce; V noci se baterie vypouští, aby dodávala zátěž, a nedostatečná část je doplněna mřížkou; Když je mřížka mimo sílu, nelze použít fotovoltaická energie a lithiové baterie pouze napájení zatížení mimo síť a zatížení připojené k mřížce. Když je zátěžová síla větší než výkon výroby fotovoltaického výkonu, mřížka a fotovoltaika mohou zátoku dodávat zátěž současně. Protože fotovoltaická výroba energie a spotřeba energie zatížení nejsou stabilní, spoléhají na baterie, aby vyvážily energii systému. Systém navíc také podporuje uživatele, aby nastavili čas nabíjení a vypouštění, aby vyhověli poptávce po energii uživatele.
Jak funguje DC spojený systém
Zdroj: SpiritEnergy, Haitong Research Research Institute
Hybridní fotovoltaický + systém skladování energie
Zdroj: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Hybridní střídač integruje funkčnost off-grid, aby se zlepšila účinnost nabíjení. Střídače vázané na mřížku automaticky uzavírají napájení systému solárních panelů během výpadku napájení z bezpečnostních důvodů. Hybridní střídače na druhé straně umožňují uživatelům mít zároveň schopnosti mimo síť a na síti, takže sílu lze použít i během výpadků napájení. Hybridní střídače zjednodušují monitorování energie a umožňují zkontrolovat životně důležitá data, jako je výkon a výroba energie, přes panel střídače nebo připojených inteligentních zařízení. Pokud má systém dva střídače, musí být monitorovány samostatně. DC vazba snižuje ztráty přeměny AC-DC. Účinnost nabíjení baterie je asi 95–99%, zatímco AC spojování je 90%.
Hybridní střídače jsou ekonomické, kompaktní a snadno instalační. Instalace nového hybridního střídače s baterií spojenou s DC může být levnější než dovybavení baterie spojené s proudem do stávajícího systému, protože ovladač je levnější než střídač vázaný na mřížku, spínač je levnější než distribuční skříň a DC- Spojené řešení lze také vyrobit do řídicího přenosu all-in-one, což ušetří náklady na vybavení i instalaci. Zejména pro malé a středně výkonné systémy mimo síť jsou systémy spojené s DC velmi efektivní. Hybridní střídače jsou vysoce modulární a je snadné přidat nové komponenty a ovladače. Další komponenty lze snadno přidat pomocí relativně nízkonákladových DC solárních ovladačů. A hybridní střídače jsou navrženy tak, aby integrovaly úložiště kdykoli, což usnadňuje přidávání baterií. Hybridní měničové systémy jsou relativně kompaktní, používají vysokopěťové baterie a mají menší velikosti kabelů a nižší ztráty.
Konfigurace spojovacího systému DC
Zdroj: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
Konfigurace systému spojovacího systému AC
Zdroj: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
Hybridní střídače však nejsou vhodné pro modernizaci stávajících solárních systémů a instalace větších systémů jsou složitější a nákladnější. Pokud uživatel chce upgradovat existující sluneční soustavu tak, aby zahrnoval skladování baterií, může výběr hybridního střídače zkomplikovat situaci a baterie může být nákladově efektivnější, protože výběr instalace hybridního střídače vyžaduje komplexní a drahé přepracování celého Systém solárního panelu. Větší systémy jsou pro instalaci složitější a dražší kvůli potřebě více vysoce napěťových řadičů. Pokud se během dne používá více elektřiny, dojde k mírnému snížení účinnosti v důsledku DC (PV) na DC (Batt) na AC.
Systém pro skladování energie s vazbou fotovoltaického +, známý také jako AC Transformation Photovoltaic + Storage Storage System, si může uvědomit, že napájení DC generované fotovoltaickým modulem je přeměněna na střídavý výkon přes střídač připojený k mřížce a poté se přeměňuje nadměrná energie do napájení DC a uloženo v baterii přes střídavý střídač na skladování energie AC. Bod sběru energie je na konci AC. Zahrnuje fotovoltaický napájecí systém a systém napájení baterie. Fotovoltaický systém se skládá z fotovoltaického pole a střídače připojeného k mřížce a bateriový systém se skládá z baterie a obousměrného střídače. Oba systémy mohou pracovat nezávisle, aniž by navzájem narušovaly, nebo je lze oddělit od velké napájecí mřížky za vzniku mikrogridového systému.
Jak fungují systémy spojené s AC
Zdroj: SpiritEnergy, Haitong Research Research Institute
Svazná domácnost fotovoltaická + systém skladování energie
Zdroj: Goodwe Solar Community, Haitong Research Research Institute
Systém spojování střídavého proudu je 100% kompatibilní s napájecí mřížkou, snadno se instaluje a snadno se rozšíří. K dispozici jsou standardní komponenty pro instalaci domácnosti a dokonce i relativně velké systémy (úroveň 2 kW na MW) jsou snadno rozšiřitelné a lze je kombinovat s sadami generátoru připojených k mřížce a samostatnými sadami generátorů (dieselové jednotky, větrné turbíny atd.). Většina řetězců solárních střídačů nad 3kW má duální vstupy MPPT, takže dlouhé řetězce panelů lze nainstalovat v různých orientacích a nakloněných úhlech. Při vyšších napětí DC je spojování střídavého proudu snazší, méně složité, a proto méně nákladné instalace velkých systémů než systémy spojené s DC vyžadujícími více řadičů náboje MPPT.
Spojení AC je vhodné pro transformaci systému a během dne je účinnější používat zatížení střídavého proudu. Stávající PV systémy připojené k mřížce lze transformovat na systémy skladování energie s nízkými náklady na investice. Může poskytnout uživatelům bezpečnou ochranu napájení, když je mřížka mimo sílu. Je kompatibilní s PV systémy připojenými k síti od různých výrobců. Pro větší systémy mimo síť se často používají pokročilé systémy pro spojování střídavých proudů a používají řetězové solární střídače kombinované s pokročilými střídači více režimů nebo střídači/nabíječky pro správu baterií a mřížek/generátorů. Přestože je relativně jednoduché nastavení a výkonné, jsou při nabíjení baterií ve srovnání s DC spojovacími systémy (98%) o něco méně efektivní (90-94%). Tyto systémy jsou však účinnější při napájení vysokého střídavého zatížení během dne, dosažení více než 97%a některé systémy lze rozšířit pomocí více solárních střídačů za vzniku mikrogridů.
Spojení AC je pro malé systémy méně efektivní a dražší. Energie procházející do baterie při spojení AC musí být převedena dvakrát a když uživatel tuto energii začne používat, musí být znovu převedena a do systému přidat další ztráty. Při použití systému baterie proto klesne účinnost spojky AC na 85-90%. Střídače spojené s AC jsou pro malé systémy dražší.
Systém pro skladování energie pro domácnost mimo síť je obecně složen z fotovoltaických modulů, lithiových baterií, střídače skladování energie mimo síť, zatížení a generátorů nafty. Systém může realizovat přímé nabíjení baterií fotovoltaikou prostřednictvím konverze DC-DC a může také realizovat obousměrnou konverzi DC-AC pro nabíjení a vypouštění baterie. Během dne, fotovoltaická výroba energie nejprve dodává zatížení a poté nabíjí baterii; V noci se baterie vypouští, aby dodávala zátěž, a když je baterie nedostatečná, zatížení je dodáváno generátory nafty. Může uspokojit denní poptávku po elektřině v oblastech bez energetických sítí. Lze jej kombinovat s generátory nafty, aby umožnily dieselové generátory dodávat zatížení nebo nabíjení baterií. Většina střídačů úložiště energie mimo síť nemá certifikaci připojení mřížky ai když má systém mřížku, nelze jej připojit k mřížce.
Střídač mřížky
Zdroj: Oficiální web Growatt, Haitong Securities Research Institute
Domácí fotovoltaika mimo síť + systém skladování energie
Zdroj: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Použitelné scénáře pro střídače skladování energie
Střídače skladování energie mají tři hlavní funkce, včetně vrcholu holení, záložní napájení a nezávislého napájení. Z regionálního hlediska je vrchol holení v Evropě. Jako příklad, který vezme Německo, dosáhla cena elektřiny v Německu 2,3 juan/kWh v roce 2019, která byla první na světě. V posledních letech se německé ceny elektřiny nadále rostly. V roce 2021 dosáhla německá rezidenční cena za elektřinu 34 eur centů/kWh, zatímco fotovoltaická/fotovoltaická distribuce a skladování LCOE je pouze 9,3/14,1 EUR/kWh, což je o 73%/59% nižší než cena za elektřinu. Cena obytné elektřiny je stejná jako rozdíl mezi náklady na distribuci fotovoltaického a skladováním elektřiny se bude i nadále rozšířit. Domácní fotovoltaické distribuční a skladovací systémy mohou snížit náklady na elektřinu, takže uživatelé v oblastech s vysokými cenami elektřiny mají silné pobídky k instalaci skladování domácností.
V roce 2019 ceny elektřiny v různých zemích v různých zemích
Zdroj: EUPD Research, Haitong Securities Research Institute
Cenová hladina elektřiny v Německu (centy/kWh)
Zdroj: EUPD Research, Haitong Securities Research Institute
Na trhu s maximálním zatížením si uživatelé vybírají hybridní střídače a systémy baterií spojené s střídavým proudem, které jsou nákladově efektivnější a snadnější výrobu. Nabíječky baterií mimo síť s těžkými transformátory jsou dražší a hybridní střídače a systémy baterie spojené s AC používají transformátory bez přepínačů s přepínacími tranzistory. Tyto kompaktní a lehké střídače mají nižší přepětí a maximální výkonové hodnocení, ale jsou nákladově efektivnější, levnější a snadnější výrobu.
Spojené státy a Japonsko vyžadují záložní napájecí zdroj a nezávislé napájení je v naléhavé poptávce na trhu, včetně Jižní Afriky a dalších regionů. Podle EIA průměrná doba výpadku napájení ve Spojených státech v roce 2020 překročila 8 hodin, což bylo ovlivněno hlavně rozptýleným pobytem amerických obyvatel, stárnutím některých energetických sítí a přírodními katastrofami. Aplikace fotovoltaických distribučních a skladovacích systémů domácnosti může snížit závislost na napájecí síti a zvýšit spolehlivost napájení na straně uživatele. Systém skladování fotovoltaického energie ve Spojených státech je větší a je vybaven více baterií, protože musí ukládat elektřinu, aby se vypořádal s přírodními katastrofami. Nezávislé napájení je naléhavá tržní poptávka. V zemích, jako je Jihoafrická republika, Pákistán, Libanon, Filipíny a Vietnam, kde je globální dodavatelský řetězec těsný, národní infrastruktura nestačí na podporu spotřeby elektřiny lidí, takže uživatelé musí být vybaveni systémy skladování domácnosti fotovoltaické energie.
Doba trvání výpadku napájení USA na obyvatele (hodiny)
Zdroj: EIA, Haitong Research Research Institute
V červnu 2022 zahájila Jihoafrická republika na úrovni šesti energetickým přídělem, přičemž mnoho míst zažívala výpadky napájení po dobu 6 hodin denně.
Zdroj: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Hybridní střídače mají určitá omezení jako záložní výkon. Ve srovnání s vyhrazenými střídači baterie mimo síť mají hybridní střídače určitá omezení, hlavně omezený přepětí nebo špičkový výkon během výpadků napájení. Některé hybridní střídače navíc nemají žádnou schopnost záložního výkonu ani omezenou záložní sílu, takže během výpadků napájení mohou být zálohovány pouze malé nebo nezbytné zatížení, jako je osvětlení a základní energetické obvody, a mnoho systémů bude mít během napájení 3-5 sekundové zpoždění výpadky. Střídače mimo síť poskytují velmi vysoký přepětí a špičkový výkon a zvládnou vysoké indukční zatížení. Pokud uživatelé plánují napájet vysoce mezní zařízení, jako jsou čerpadla, kompresory, pračky a elektrické nářadí, musí být střídač schopen zvládnout vysoké indukční přepětí.
Porovnání výkonu hybridního střídače
Zdroj: Recenze čisté energie, Haitong Research Research Institute
Hybridní měnič spojený s DC
V současné době většina fotovoltaických systémů pro skladování energie v oboru používá spojku DC k dosažení integrovaného designu fotovoltaického a energetického skladování, zejména v nových systémech, kde se hybridní střídače snadno instalují a nízké náklady. Při přidávání nového systému může používání fotovoltaického a energetického skladování hybridního střídače snížit náklady na vybavení a náklady na instalaci, protože jeden měnič může dosáhnout integrované kontroly a střídače. Řadič a přepínací spínač ve spojovacím systému DC jsou levnější než střídač připojený k mřížce a distribuční skříňku v systému spojování střídavého proudu, takže spojovací roztok DC je levnější než spojovací roztok střídavého proudu. V spojovacím systému DC jsou řadič, baterie a střídač sériové, připojení je relativně těsné a flexibilita je špatná. Pro nově nainstalované systémy jsou fotovoltaiky, baterie a střídače navrženy podle výkonu a spotřeby energie uživatele, takže jsou vhodnější pro hybridní střídače spojené s DC.
Trend Hybridních střídače spojených DC jsou hlavním trendem a hlavní domácí výrobci je nasadili. S výjimkou energie AP, hlavní výrobci domácích střídače rozmístili hybridní střídače, mezi nimižSINENN ELECTRIC, GOODWE a JINLONGnasadili také střídače vázané na AC a forma produktu je dokončena. Hybridní měnič Deye podporuje spojování AC na základě spojky DC, která poskytuje pohodlí instalace pro potřeby transformace skladem uživatelů.Slunce, Huawei, Sinenng Electric a GoodweNasadily se baterie pro skladování energie a integrace baterií měničů se v budoucnu může stát trendem.
Rozložení hlavních výrobců domácích střídače
Zdroj: Oficiální webové stránky různých společností, Haitong Research Research Institute
Třífázové vysokopěťové výrobky jsou předmětem všech společností a Deye se zaměřuje na trh s nízkým napětím. V současné době je většina produktů hybridních invertorů do 10 kW, produkty pod 6 kW jsou většinou jednofázové nízkonapěťové produkty a 5-10kW produkty jsou většinou třífázové vysokopěťové produkty. Deye vyvinula řadu vysoce výkonných produktů s nízkým napětím a produkt s nízkým napětím 15 kW spuštěný v tomto roce se začal prodávat.
Výrobci výrobců domácího střídače hybridních měničů
Maximální účinnost přeměny nových produktů od výrobců domácích střídače dosáhla asi 98%a doba přepínání na síť a mimo síť je obecně menší než 20ms. Maximální účinnost konverzeJinlong, Sungrow a Huaweiprodukty dosáhly 98,4%aGoodweRovněž dosáhl 98,2%. Maximální účinnost konverze Homai a Deye je o něco nižší než 98%, ale Deyeova doba přepínání a mimo síť je pouze 4 ms, mnohem nižší než 10-20 ms jeho vrstevníků.
Srovnání maximální účinnosti konverze hybridních střídačů z různých společností
Zdroj: Oficiální webové stránky každé společnosti, Haitong Securities Research Institute
Porovnání doby přepínání hybridních střídačů různých společností (MS)
Zdroj: Oficiální webové stránky každé společnosti, Haitong Securities Research Institute
Hlavní produkty výrobců domácích střídače jsou většinou zaměřeny na tři hlavní trhy Evropy, Spojených států a Austrálie. Na evropském trhu jsou tradiční trhy s fotovoltaickým jádrem, jako je Německo, Rakousko, Švýcarsko, Švédsko a Nizozemsko, hlavně třífázové trhy, které dávají přednost produktům s vyšším výkonem. Tradiční výrobci s výhodami jsou slunce a Goodwe. Ginlang zrychluje, aby dohnal, spoléhá se na cenovou výhodu a spouštění vysoce výkonných produktů nad 15 kW jsou uživateli upřednostňovány. Jižní Evropské země, jako je Itálie a Španělsko, potřebují hlavně jednofázové nízkonapěťové výrobky.Goodwe, Ginlang a ShouhangV loňském roce se v Itálii vedla dobře, přičemž každá představovala asi 30% trhu. Země východní Evropy, jako je Česká republika, Polsko, Rumunsko a Litva, vyžadují hlavně třífázové produkty, ale jejich přijetí ceny je nízké. Shouhang se proto na tomto trhu choval dobře s nízkou cenovou výhodou. Ve druhém čtvrtletí letošního roku začala Deye do Spojených států dodávat 15 kW nových produktů. Spojené státy mají větší systémy skladování energie a preferují vyšší energetické produkty.
Hybridní měničové produkty výrobců domácího střídače se zaměřují na trh
Zdroj: Oficiální webové stránky každé společnosti, Haitong Securities Research Institute
Střídač baterie Split typu je mezi instalačními pracovníky populárnější, ale střídač baterie All-in-One je budoucím vývojovým trendem. Hybridní střídače solárního ukládání jsou rozděleny do hybridních střídačů prodávaných samostatně a systémy skladování energie baterií (BESS), které prodávají střídače a baterie společně. V současné době, s prodejci ovládajícími kanály, jsou přímí zákazníci relativně koncentrovaní a produkty se samostatnými bateriemi a střídači jsou populárnější, zejména mimo Německo, protože se snadno instalují a rozšiřují a mohou snížit náklady na zadávání veřejných zakázek. , pokud jeden dodavatel nemůže dodávat baterie nebo střídače, najdete druhého dodavatele a dodávka bude zaručena. Trend v Německu, Spojených státech a Japonsku jsou stroje All-in-One. Stroj All-in-One může ušetřit mnoho potíží po prodeji a existují certifikační faktory. Například certifikace hasičského systému ve Spojených státech musí být spojena s měničem. Současný technologický trend je směrem k strojům all-in-one, ale pokud jde o tržní prodej, je typ rozdělení více přijímán instalačními pracovníky.
Většina domácích výrobců začala nasazovat integrované stroje na baterie. Výrobci jakoShohang Xinneng, Growatt a Kehuavšichni vybrali tento model. Prodej baterií pro skladování energie Shougang Xinneng v roce 2021 dosáhl 35 100 ks, což je nárůst o 25krát ve srovnání s 20 lety; Skladování energie společnosti Growatt v roce 2021 byl prodej baterií 53 000 sad, což je pětinásobný nárůst z před 20 lety. Vynikající kvalita střídače energie Airo energii vedla k pokračujícímu růstu prodeje baterií. V roce 2021 byly zásilky baterií Airo 196,99 mWh s příjmy 383 milionů juanů, což je více než dvojnásobek příjmů střídačů skladování energie. Zákazníci mají vysoký stupeň uznání výrobců střídače, kteří vyrábějí baterie, protože mají dobrý kooperativní vztah s výrobci střídače a důvěřují výrobkům.
Shouhang New Storage Storage Battery se poměr příjmů rychle zvyšuje
RCE: EIA, Haitong Research Research Institute
Příjmy z baterií pro skladování energie společnosti Airo budou v roce 2021 představovat 46%
Zdroj: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
V systémech spojených s DC jsou systémy baterie s vysokým napětím efektivnější, ale v případě nedostatku baterie s vysokým napětím dražší. Ve srovnání s 48 V bateriovými systémy mají baterie s vysokým napětím rozsah napětí 200-500 V DC, nižší ztráty kabelů a vyšší účinnost, protože solární panely obvykle fungují při 300-600 V, podobně jako napětí baterie a velmi nízká ztráta a vysoká účinnost Lze použít převaděče DC-DC. Systémy baterie s vysokým napětím mají vyšší ceny baterií a nižší ceny střídače než systémy s nízkým napětím. V současné době jsou baterie s vysokým napětím vysoce poptávkou a dostatečné zásoby, takže je obtížné zakoupit baterie s vysokým napětím. V případě nedostatku baterie s vysokým napětím je levnější používat systémy baterie s nízkým napětím.
Spojení DC mezi solárním poli a střídačem
Zdroj: Recenze čisté energie, Haitong Research Research Institute
Přímé spojení DC s kompatibilními hybridními střídači
RCE: Recenze čisté energie, Haitong Research Institute pro cenné papíry
Hybridní střídače od hlavních domácích výrobců jsou vhodné pro systémy mimo síť, protože jejich záložní výkon během výpadků napájení není omezen. Záložní napájecí energie některých produktů je o něco nižší než normální rozsah výkonu, aleZáložní napájecí energie nových produktů Goodwe, Jinlang, Sungrew a Hemai je stejná jako normální hodnota, to znamená, že energie není při běhu mimo síť více omezena, takže pro systémy mimo síť jsou vhodné pro systémy mimo síť.
Porovnání záložního napájecího napájení produktů hybridních invertorů od výrobců domácích střídače
Zdroje dat: Oficiální webové stránky každé společnosti, Haitong Securities Research Institute
Střídač spojený AC
Systémy spojené s DC nejsou vhodné pro dodatečné vybavení stávajících systémů připojených k mřížce. Metoda spojování DC má hlavně následující problémy: Za prvé, systém využívající spojku DC má problémy s komplexním zapojením a redundantním návrhem modulu při úpravě stávajícího systému připojeného k mřížce; Za druhé, zpoždění při přepínání mezi připojenou k mřížce a mimo síť je pro uživatele obtížné použít. Zážitek z elektřiny je špatný; Zatřetí, funkce inteligentního řízení nejsou dostatečně komplexní a kontrolní reakce není dostatečně včas, což ztěžuje implementaci aplikací pro mikrogridy pro napájení celého domu. Některé společnosti proto vybraly trasu technologie spojování AC, jako je Yuneng.
Systém spojování AC usnadňuje instalaci produktu. Yuneng si uvědomí obousměrný tok energie spojováním AC strany a fotovoltaického systému, což eliminuje potřebu přístupu k fotovoltaické DC sběrnici, což usnadňuje instalaci produktu; Realizuje integraci mimo síť prostřednictvím kombinace softwaru pro řízení kontroly v reálném čase a vylepšení návrhu hardwaru milisekundy na úrovni; Prostřednictvím výstupu ovládání výstupního střídače a inovativního kombinovaného návrhu systému napájení a distribuce se provádí mikrogridní aplikace napájení celého domu pod kontrolou automatického ovládacího pole.
Maximální účinnost konverze produktů spojených s AC je o něco nižší než účinnost hybridních střídačů. Jinlong a Goodwe také nasadili produkty spojené s AC, a to zejména na trh s transformací akcií. Maximální účinnost konverze produktů spojených s AC je 94-97%, což je o něco nižší než u hybridních střídačů. Je to hlavně proto, že komponenty musí podstoupit dvě konverze, než budou moci být uloženy v baterii po generování elektřiny, což snižuje účinnost převodu.
Porovnání výrobků z domácích měničů
Zdroj: Oficiální webové stránky různých společností, Haitong Research Research Institute
Čas příspěvku: květen-20-2024
