Energilagringsinvertertyper
Teknisk rute: Der er to hovedruter: DC-kobling og AC-kobling
Det fotovoltaiske lagersystem inkluderer solpaneler, controllere,solcelle-invertere, energilagringsbatterier, læs og andet udstyr. Der er to overordnede tekniske ruter: DC-kobling og AC-kobling. AC- eller DC-kobling refererer til den måde, hvorpå solpanelet er koblet eller forbundet til energilagrings- eller batterisystemet. Tilslutningstypen mellem solpanelet og batteriet kan være AC eller DC. De fleste elektroniske kredsløb bruger DC, solpaneler genererer DC, og batterier lagrer DC, men de fleste elektriske apparater kører på AC.
Hybrid fotovoltaisk + energilagringssystem, det vil sige, at den jævnstrøm, der genereres af det fotovoltaiske modul, lagres i batteripakken gennem controlleren, og nettet kan også oplade batteriet gennem den tovejs DC-AC-konverter. Energiopsamlingspunktet er ved DC-batterienden. I løbet af dagen forsyner fotovoltaisk strømproduktion først belastningen og oplader derefter batteriet gennem MPPT-controlleren. Energilagringssystemet er tilsluttet nettet, og den overskydende strøm kan tilsluttes nettet; om natten aflades batteriet for at forsyne belastningen, og den utilstrækkelige del suppleres af nettet; når nettet er ude af strøm, leverer fotovoltaisk elproduktion og lithiumbatterier kun strøm til belastningen uden for nettet, og den nettilsluttede belastning kan ikke bruges. Når belastningseffekten er større end den fotovoltaiske elproduktionseffekt, kan nettet og fotovoltaikken levere strøm til belastningen på samme tid. Fordi fotovoltaisk strømproduktion og belastningsstrømforbrug ikke er stabile, er de afhængige af batterier til at balancere systemets energi. Derudover understøtter systemet også brugere til at indstille opladnings- og afladningstiden for at imødekomme brugerens strømbehov.
Sådan fungerer et DC-koblet system
Kilde: spiritenergy, Haitong Securities Research Institute
Hybrid solcelle + energilagringssystem
Kilde: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Hybrid-inverteren integrerer off-grid-funktionalitet for at forbedre opladningseffektiviteten. Nettilsluttede invertere slukker automatisk for strømmen til dit solpanelsystem under en strømafbrydelse af sikkerhedsmæssige årsager. Hybrid-invertere giver på den anden side brugere mulighed for at have off-grid og on-grid kapaciteter på samme tid, så strømmen kan bruges selv under strømafbrydelser. Hybrid-invertere forenkler energiovervågningen, så vitale data såsom ydeevne og energiproduktion kan kontrolleres gennem inverterpanelet eller tilsluttede smartenheder. Hvis systemet har to invertere, skal de overvåges separat. DC-kobling reducerer AC-DC-konverteringstab. Batteriopladningseffektiviteten er omkring 95-99%, mens AC-kobling er 90%.
Hybrid invertere er økonomiske, kompakte og nemme at installere. Installation af en ny hybrid inverter med et DC-koblet batteri kan være billigere end at eftermontere et AC-koblet batteri til et eksisterende system, fordi controlleren er billigere end en net-bundet inverter, switchen er billigere end et distributionsskab, og DC- koblet løsning kan også laves til en controller-inverter alt-i-én, hvilket sparer både udstyr og installationsomkostninger. Især for små og mellemstore strømforsyningssystemer er DC-koblede systemer meget omkostningseffektive. Hybrid-invertere er meget modulopbyggede, og det er nemt at tilføje nye komponenter og controllere. Yderligere komponenter kan nemt tilføjes ved hjælp af relativt billige DC-solpaneler. Og hybrid invertere er designet til at integrere lagring til enhver tid, hvilket gør det nemmere at tilføje batteripakker. Hybride invertersystemer er relativt kompakte, bruger højspændingsbatterier og har mindre kabelstørrelser og mindre tab.
DC-koblingssystemkonfiguration
Kilde: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
AC koblingssystem konfiguration
Kilde: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
Hybride invertere er dog ikke egnede til at opgradere eksisterende solcelleanlæg, og større anlæg er mere komplekse og dyre at installere. Hvis en bruger ønsker at opgradere et eksisterende solcelleanlæg til at inkludere batteriopbevaring, kan valget af en hybrid-inverter komplicere situationen, og en batteri-inverter kan være mere omkostningseffektiv, fordi valget af at installere en hybrid-inverter kræver en omfattende og dyr omarbejdning af hele solpanel system. Større systemer er mere komplekse at installere og dyrere på grund af behovet for flere højspændingsregulatorer. Bruges elektricitet mere i løbet af dagen, vil der være et lille fald i effektiviteten på grund af DC (PV) til DC (batt) til AC.
Det koblede fotovoltaiske + energilagringssystem, også kendt som AC transformation photovoltaic + energilagringssystem, kan indse, at den jævnstrøm, der genereres af det fotovoltaiske modul, konverteres til vekselstrøm gennem den nettilsluttede inverter, og derefter konverteres den overskydende strøm til jævnstrøm og lagres i batteriet gennem den AC-koblede energilagringsinverter. Energiopsamlingspunktet er i AC-enden. Det inkluderer et solcellestrømforsyningssystem og et batteristrømforsyningssystem. Solcelleanlægget består af et solcelleanlæg og en nettilsluttet inverter, og batterisystemet består af en batteripakke og en tovejsinverter. De to systemer kan fungere uafhængigt uden at forstyrre hinanden, eller de kan adskilles fra det store elnet for at danne et mikronetsystem.
Sådan fungerer AC-koblede systemer
Kilde: spiritenergy, Haitong Securities Research Institute
Koblet husholdnings solcelle + energilagringssystem
Kilde: GoodWe Solar Community, Haitong Securities Research Institute
AC-koblingssystemet er 100% kompatibelt med elnettet, nemt at installere og nemt at udvide. Standard husstandsinstallationskomponenter er tilgængelige, og selv relativt store systemer (2KW til MW-niveau) kan nemt udvides og kan kombineres med nettilsluttede og selvstændige generatorsæt (dieselenheder, vindmøller osv.). De fleste strenge solcelle-invertere over 3kW har to MPPT-indgange, så lange rækker af paneler kan installeres i forskellige orienteringer og hældningsvinkler. Ved højere DC-spændinger er AC-kobling lettere, mindre kompleks og derfor billigere at installere store systemer end DC-koblede systemer, der kræver flere MPPT-laderegulatorer.
AC-kobling er velegnet til systemtransformation, og det er mere effektivt at bruge AC-belastninger i løbet af dagen. Eksisterende nettilsluttede solcelleanlæg kan omdannes til energilagringssystemer med lave investeringsomkostninger. Det kan give brugere sikker strømbeskyttelse, når nettet er ude af strøm. Den er kompatibel med nettilsluttede PV-systemer fra forskellige producenter. Avancerede AC-koblingssystemer bruges ofte til større off-grid-systemer og bruger strenge solcelle-invertere kombineret med avancerede multi-mode invertere eller invertere/opladere til at styre batterier og net/generatorer. Selvom de er relativt enkle at sætte op og kraftige, er de lidt mindre effektive (90-94%), når de oplader batterier sammenlignet med DC-koblingssystemer (98%). Disse systemer er dog mere effektive, når de forsyner høje AC-belastninger i løbet af dagen, og når op på mere end 97 %, og nogle systemer kan udvides med flere solcelle-invertere for at danne mikronet.
AC-kobling er mindre effektiv og dyrere for små systemer. Den energi, der går ind i batteriet i AC-kobling, skal konverteres to gange, og når brugeren begynder at bruge den energi, skal den konverteres igen, hvilket tilføjer flere tab til systemet. Ved brug af et batterisystem falder AC-koblingseffektiviteten derfor til 85-90%. AC-koblede invertere er dyrere for små systemer.
Det off-grid husstands fotovoltaiske + energilagringssystem er generelt sammensat af fotovoltaiske moduler, lithiumbatterier, off-grid energilagringsinvertere, belastninger og dieselgeneratorer. Systemet kan realisere direkte opladning af batterier ved fotovoltaik gennem DC-DC-konvertering, og kan også realisere tovejs DC-AC-konvertering til batteriopladning og -afladning. I løbet af dagen forsyner fotovoltaisk elproduktion først belastningen og oplader derefter batteriet; om natten aflades batteriet for at forsyne belastningen, og når batteriet er utilstrækkeligt, forsynes belastningen af dieselgeneratorer. Den kan imødekomme det daglige elbehov i områder uden elnet. Den kan kombineres med dieselgeneratorer for at sætte dieselgeneratorer i stand til at forsyne belastninger eller oplade batterier. De fleste off-grid energilagringsinvertere har ikke nettilslutningscertificering, og selvom systemet har et net, kan det ikke tilsluttes nettet.
Off grid inverter
Kilde: Growatts officielle hjemmeside, Haitong Securities Research Institute
Off-grid solcelleanlæg til hjemmet + energilagringssystem
Kilde: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Gældende scenarier for energilagringsinvertere
Energilagringsinvertere har tre hovedfunktioner, herunder peak shaving, backup strømforsyning og uafhængig strømforsyning. Fra et regionalt perspektiv er peak shaving en efterspørgsel i Europa. Tager man Tyskland som et eksempel, nåede elprisen i Tyskland op på 2,3 yuan/kWh i 2019, hvilket er førstepladsen i verden. I de senere år er de tyske elpriser fortsat med at stige. I 2021 er den tyske elpris til boliger nået op på 34 eurocent/kWh, mens solcelle/solcelle distribution og lager LCOE kun er 9,3/14,1 eurocent/kWh, hvilket er 73%/59% lavere end elprisen for boliger. Elprisen til boliger er den samme som. Forskellen mellem solcelledistribution og lagerelektricitet vil fortsat blive større. Husstands solcelledistributions- og lagersystemer kan reducere elomkostningerne, så brugere i områder med høje elpriser har stærke incitamenter til at installere husstandslagre.
Elpriser til boliger i forskellige lande i 2019
Kilde: EuPD Research, Haitong Securities Research Institute
Elprisniveau i Tyskland (cent/kWh)
Kilde: EuPD Research, Haitong Securities Research Institute
På spidsbelastningsmarkedet vælger brugerne hybridinvertere og AC-koblede batterisystemer, som er mere omkostningseffektive og nemmere at fremstille. Off-grid batteri inverter opladere med tunge transformere er dyrere, og hybrid invertere og AC-koblede batterisystemer bruger transformerløse invertere med switching transistorer. Disse kompakte og lette invertere har lavere overspændings- og spidseffektudgangsklassificeringer, men er mere omkostningseffektive, billigere og nemmere at fremstille.
Backup strømforsyning er nødvendig af USA og Japan, og uafhængig strømforsyning er i presserende efterspørgsel på markedet, herunder Sydafrika og andre regioner. Ifølge EIA oversteg den gennemsnitlige strømafbrydelsesvarighed i USA i 2020 8 timer, hvilket hovedsageligt var påvirket af den spredte bopæl for amerikanske beboere, ældningen af nogle elnet og naturkatastrofer. Anvendelsen af husholdnings solcelle distributions- og lagersystemer kan reducere afhængigheden af elnettet og øge pålideligheden af strømforsyningen på brugersiden. Det fotovoltaiske energilagringssystem i USA er større og udstyret med flere batterier, fordi det skal lagre elektricitet for at håndtere naturkatastrofer. Uafhængig strømforsyning er en presserende efterspørgsel på markedet. I lande som Sydafrika, Pakistan, Libanon, Filippinerne og Vietnam, hvor den globale forsyningskæde er stram, er den nationale infrastruktur ikke nok til at understøtte folks elforbrug, så brugerne skal udstyres med husstands solcelle-energilagringssystemer.
USAs strømafbrydelsesvarighed pr. indbygger (timer)
Kilde: EIA, Haitong Securities Research Institute
I juni 2022 begyndte Sydafrika niveau seks strømrationering, hvor mange steder oplevede strømafbrydelser i 6 timer om dagen.
Kilde: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Hybrid invertere har nogle begrænsninger som backup strøm. Sammenlignet med dedikerede off-grid batteriinvertere har hybridinvertere nogle begrænsninger, hovedsageligt begrænset overspænding eller spidseffekt under strømafbrydelser. Derudover har nogle hybride invertere ingen reservestrømkapacitet eller begrænset reservekraft, så kun små eller nødvendige belastninger såsom belysning og grundlæggende strømkredsløb kan sikkerhedskopieres under strømafbrydelser, og mange systemer vil have en 3-5 sekunders forsinkelse under strømforsyningen udfald. Off-grid invertere giver meget høj spænding og spidseffekt og kan håndtere høje induktive belastninger. Hvis brugere planlægger at forsyne højspændingsudstyr såsom pumper, kompressorer, vaskemaskiner og elværktøj, skal inverteren være i stand til at håndtere høje induktive overspændingsbelastninger.
Sammenligning af hybrid inverter udgangseffekt
Kilde: anmeldelser af ren energi, Haitong Securities Research Institute
DC koblet hybrid inverter
På nuværende tidspunkt bruger de fleste fotovoltaiske energilagringssystemer i industrien DC-kobling for at opnå integreret solcelle- og energilagringsdesign, især i nye systemer, hvor hybridinvertere er nemme at installere og lave omkostninger. Når du tilføjer et nyt system, kan brug af en solcelle- og energilagringshybrid inverter reducere udstyrsomkostninger og installationsomkostninger, fordi én inverter kan opnå integreret styring og inverter. Regulatoren og omskifteren i DC-koblingssystemet er billigere end den nettilsluttede inverter og distributionsskab i AC-koblingssystemet, så DC-koblingsløsningen er billigere end AC-koblingsløsningen. I DC-koblingssystemet er controlleren, batteriet og inverteren serielle, forbindelsen er relativt tæt, og fleksibiliteten er dårlig. Til nyinstallerede anlæg er solcelleanlæg, batterier og invertere designet efter brugerens belastningseffekt og strømforbrug, så de er mere velegnede til DC-koblede hybridinvertere.
DC-koblede hybride inverterprodukter er mainstream-trenden, og store indenlandske producenter har implementeret dem. Bortset fra AP Energy har store indenlandske inverterproducenter indsat hybride invertere, bl.aSineng Electric, GoodWe og Jinlonghar også indsat AC-koblede invertere, og produktformularen er udfyldt. Deyes hybrid-inverter understøtter AC-kobling på basis af DC-kobling, hvilket giver installationskomfort til brugernes behov for lagertransformation.Sungrow, Huawei, Sineng Electric og GoodWehar indsat energilagringsbatterier, og integration af batteriinverter kan blive en trend i fremtiden.
Layout af større indenlandske inverterproducenter
Kilde: Officielle websteder for forskellige virksomheder, Haitong Securities Research Institute
Trefasede højspændingsprodukter er i fokus for alle virksomheder, og Deye fokuserer på lavspændingsproduktmarkedet. I øjeblikket er de fleste hybride inverterprodukter inden for 10KW, produkter under 6KW er for det meste enkeltfasede lavspændingsprodukter, og 5-10KW produkter er for det meste trefasede højspændingsprodukter. Deye har udviklet en række højeffekts lavspændingsprodukter, og lavspændingsproduktet på 15KW, der blev lanceret i år, er begyndt at sælge.
Indenlandske inverter producenter hybrid inverter produkter
Den maksimale konverteringseffektivitet for nye produkter fra indenlandske inverterproducenter har nået omkring 98%, og omkoblingstiden på nettet og uden for nettet er generelt mindre end 20ms. Den maksimale konverteringseffektivitetaf Jinlong, Sungrow og Huaweiprodukter har nået 98,4%, ogGodtVihar også nået 98,2%. Den maksimale konverteringseffektivitet for Homai og Deye er lidt lavere end 98 %, men Deyes omskiftningstid på nettet og uden for nettet er kun 4 ms, langt lavere end de 10-20 ms af sine peers.
Sammenligning af maksimal konverteringseffektivitet af hybride invertere fra forskellige virksomheder
Kilde: Hver virksomheds officielle websteder, Haitong Securities Research Institute
Sammenligning af koblingstid for hybride invertere fra forskellige virksomheder (ms)
Kilde: Hver virksomheds officielle websteder, Haitong Securities Research Institute
Hovedprodukterne fra indenlandske inverterproducenter er for det meste målrettet mod de tre store markeder i Europa, USA og Australien. På det europæiske marked er traditionelle solcelle-kernemarkeder som Tyskland, Østrig, Schweiz, Sverige og Holland hovedsageligt trefasede markeder, som foretrækker produkter med højere effekt. De traditionelle producenter med fordele er Sunshine og Goodwe. Ginlang accelererer for at indhente det efterskrevne og stoler på. Prisfordelen og lanceringen af højeffektprodukter over 15KW favoriseres af brugerne. Sydeuropæiske lande som Italien og Spanien har hovedsageligt brug for enfasede lavspændingsprodukter.Goodwe, Ginlang og Shouhangklarede sig godt i Italien sidste år, som hver tegnede sig for omkring 30 % af markedet. Østeuropæiske lande som Tjekkiet, Polen, Rumænien og Litauen efterspørger hovedsageligt trefasede produkter, men deres prisaccept er lav. Derfor klarede Shouhang sig godt på dette marked med sin lave prisfordel. I andet kvartal af dette år begyndte Deye at sende 15KW nye produkter til USA. USA har større energilagringssystemer og foretrækker produkter med højere effekt.
Indenlandske inverterproducenters hybride inverterprodukter retter sig mod markedet
Kilde: Hver virksomheds officielle websteder, Haitong Securities Research Institute
Batteriinverteren af split type er mere populær blandt installatører, men alt-i-én batteriinverteren er den fremtidige udviklingstrend. Solar-lager hybrid invertere er opdelt i hybrid invertere, der sælges separat, og batteri energilagringssystemer (BESS), der sælger invertere og batterier sammen. I øjeblikket, hvor forhandlere kontrollerer kanalerne, er de direkte kunder relativt koncentrerede, og produkter med separate batterier og invertere er mere populære, især uden for Tyskland, fordi de er nemme at installere og udvide og kan reducere indkøbsomkostningerne. , hvis en leverandør ikke kan levere batterier eller invertere, kan du finde en anden leverandør, og leveringen vil være mere garanteret. Trenden i Tyskland, USA og Japan er alt-i-én-maskiner. Alt-i-en-maskinen kan spare en masse eftersalgsproblemer, og der er certificeringsfaktorer. For eksempel skal brandsystemets certificering i USA være knyttet til inverteren. Den nuværende teknologiske trend går i retning af alt-i-én maskiner, men med hensyn til markedssalg er splittypen mere accepteret af installatører.
De fleste indenlandske producenter er begyndt at anvende batteri-inverter integrerede maskiner. Producenter som f.eksShohang Xinneng, Growatt og Kehuahar alle valgt denne model. Shougang Xinnengs salg af energilagerbatterier i 2021 nåede op på 35.100 stk., en stigning på 25 gange sammenlignet med 20 år; Growatts energilager i 2021 Batterisalget var på 53.000 sæt, en femdobling fra for 20 år siden. Den fremragende kvalitet af Airo-energilagringsinvertere har drevet den fortsatte vækst i batterisalget. I 2021 var Airo-batteriforsendelserne 196,99 MWh med en omsætning på 383 millioner yuan, mere end det dobbelte af omsætningen fra energilagringsinvertere. Kunderne har en høj grad af anerkendelse af inverterproducenter, der laver batterier, fordi de har et godt samarbejdsforhold til inverterproducenterne og har tillid til produkterne.
Shouhang New Energy Storage Battery's omsætningsandel stiger hurtigt
rce: EIA, Haitong Securities Research Institute
Airos omsætning af energilagerbatterier vil udgøre 46 % i 2021
Kilde: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
I DC-koblede systemer er højspændingsbatterisystemer mere effektive, men dyrere i tilfælde af højspændingsbatterimangel. Sammenlignet med 48V batterisystemer har højspændingsbatterier et driftsspændingsområde på 200-500V DC, lavere kabeltab og højere effektivitet, fordi solpaneler normalt fungerer ved 300-600V, svarende til batterispændingen, og meget lavt tab og høj effektivitet DC-DC konvertere kan bruges. Højspændingsbatterisystemer har højere batteripriser og lavere inverterpriser end lavspændingssystemer. I øjeblikket er højspændingsbatterier i høj efterspørgsel og utilstrækkelig forsyning, så højspændingsbatterier er svære at købe. I tilfælde af højspændingsbatterimangel er det billigere at bruge lavspændingsbatterisystemer.
DC-kobling mellem solcellepanel og inverter
Kilde: anmeldelser af ren energi, Haitong Securities Research Institute
Direkte DC-kobling til kompatible hybrid-invertere
rce: clean energy reviews, Haitong Securities Research Institute
Hybrid-invertere fra store indenlandske producenter er velegnede til systemer uden for nettet, fordi deres backup-effekt under strømafbrydelser ikke er begrænset. Reservestrømforsyningen til nogle produkter er lidt lavere end det normale strømområde, menbackup-strømforsyningen til nye produkter fra Goodwe, Jinlang, Sungrow og Hemai er den samme som den normale værdi, det vil sige, at strømmen ikke er mere begrænset, når den kører off-grid, så indenlandske inverterproducenters energilagringsinvertere er velegnede til off-grid-systemer.
Sammenligning af backup-strømforsyning for hybrid inverterprodukter fra indenlandske inverterproducenter
Datakilder: Hver virksomheds officielle websteder, Haitong Securities Research Institute
AC koblet inverter
DC-koblede anlæg er ikke egnede til eftermontering af eksisterende nettilsluttede anlæg. DC-koblingsmetoden har hovedsageligt følgende problemer: For det første har systemet, der anvender DC-kobling, problemer med komplekse ledninger og redundant moduldesign, når det eksisterende nettilsluttede system ændres; for det andet er forsinkelsen i at skifte mellem nettilsluttet og off-grid lang, hvilket er svært for brugerne at bruge. El-oplevelsen er dårlig; For det tredje er de intelligente kontrolfunktioner ikke omfattende nok, og kontrolresponsen er ikke rettidig nok, hvilket gør det vanskeligt at implementere mikronetapplikationer til strømforsyning i hele huset. Derfor har nogle virksomheder valgt AC-koblingsteknologi-ruten, såsom Yuneng.
AC-koblingssystem gør produktinstallation nemmere. Yuneng realiserer tovejsstrømmen af energi ved at koble AC-siden og det fotovoltaiske system, hvilket eliminerer behovet for adgang til den fotovoltaiske DC-bus, hvilket gør produktinstallationen lettere; det realiserer off-grid-integration gennem en kombination af software-realtidsstyring og hardwaredesignforbedringer Millsekund-niveau switching; gennem udgangsstyringen af energilagringsinverteren og det innovative kombinerede design af strømforsyningen og distributionssystemet realiseres mikronetanvendelsen af hele husets strømforsyning under styring af den automatiske kontrolboks.
Den maksimale konverteringseffektivitet for AC-koblede produkter er lidt lavere end hybridinvertere. Jinlong og GoodWe har også implementeret AC-koblede produkter, hovedsageligt rettet mod aktietransformationsmarkedet. Den maksimale konverteringseffektivitet for AC-koblede produkter er 94-97%, hvilket er lidt lavere end hybridinvertere. Det skyldes hovedsageligt, at komponenterne skal gennemgå to konverteringer, før de kan lagres i batteriet efter at have genereret elektricitet, hvilket reducerer konverteringseffektiviteten.
Sammenligning af AC-koblede produkter fra indenlandske inverterproducenter
Kilde: Officielle websteder for forskellige virksomheder, Haitong Securities Research Institute
Indlægstid: 20. maj 2024
