Τύποι μετατροπέων αποθήκευσης ενέργειας
Τεχνική διαδρομή: Υπάρχουν δύο κύριες διαδρομές: ζεύξη DC και ζεύξη AC
Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποθήκευσης περιλαμβάνει ηλιακούς συλλέκτες, ελεγκτές,ηλιακοί μετατροπείς, μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας, φορτία και άλλος εξοπλισμός. Υπάρχουν δύο κύριες τεχνικές διαδρομές: ζεύξη DC και ζεύξη AC. Η σύζευξη AC ή DC αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο το ηλιακό πάνελ συνδέεται ή συνδέεται με το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας ή μπαταρίας. Ο τύπος σύνδεσης μεταξύ του ηλιακού πάνελ και της μπαταρίας μπορεί να είναι AC ή DC. Τα περισσότερα ηλεκτρονικά κυκλώματα χρησιμοποιούν DC, οι ηλιακοί συλλέκτες παράγουν DC και οι μπαταρίες αποθηκεύουν DC, αλλά οι περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα.
Υβριδικό φωτοβολταϊκό + σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, δηλαδή το συνεχές ρεύμα που παράγεται από τη φωτοβολταϊκή μονάδα αποθηκεύεται στην μπαταρία μέσω του ελεγκτή και το δίκτυο μπορεί επίσης να φορτίσει την μπαταρία μέσω του αμφίδρομου μετατροπέα DC-AC. Το σημείο συλλογής ενέργειας βρίσκεται στο άκρο της μπαταρίας DC. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η παραγωγή φωτοβολταϊκού ρεύματος τροφοδοτεί πρώτα το φορτίο και στη συνέχεια φορτίζει την μπαταρία μέσω του ελεγκτή MPPT. Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι συνδεδεμένο με το δίκτυο και η πλεονάζουσα ισχύς μπορεί να συνδεθεί στο δίκτυο. τη νύχτα, η μπαταρία αποφορτίζεται για να τροφοδοτήσει το φορτίο και το ανεπαρκές μέρος συμπληρώνεται από το πλέγμα. όταν το δίκτυο είναι εκτός ρεύματος, οι μπαταρίες φωτοβολταϊκής ενέργειας και λιθίου παρέχουν ισχύ μόνο στο φορτίο εκτός δικτύου και το φορτίο που είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Όταν η ισχύς φορτίου είναι μεγαλύτερη από την ισχύ παραγωγής ενέργειας από φωτοβολταϊκά, το δίκτυο και το φωτοβολταϊκό μπορούν να τροφοδοτήσουν ταυτόχρονα το φορτίο. Επειδή η παραγωγή ενέργειας από φωτοβολταϊκά και η κατανάλωση ισχύος φορτίου δεν είναι σταθερές, βασίζονται σε μπαταρίες για την εξισορρόπηση της ενέργειας του συστήματος. Επιπλέον, το σύστημα υποστηρίζει επίσης τους χρήστες να ρυθμίσουν το χρόνο φόρτισης και εκφόρτισης για να καλύψει τη ζήτηση ενέργειας του χρήστη.
Πώς λειτουργεί ένα σύστημα συνδεδεμένο με DC
Πηγή: spiritenergy, Haitong Securities Research Institute
Υβριδικό φωτοβολταϊκό + σύστημα αποθήκευσης ενέργειας
Πηγή: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Ο υβριδικός μετατροπέας ενσωματώνει τη λειτουργία εκτός δικτύου για τη βελτίωση της απόδοσης φόρτισης. Οι μετατροπείς που συνδέονται με το δίκτυο διακόπτουν αυτόματα την τροφοδοσία του ηλιακού σας πάνελ κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος για λόγους ασφαλείας. Οι υβριδικοί μετατροπείς, από την άλλη πλευρά, επιτρέπουν στους χρήστες να έχουν δυνατότητες εκτός και εντός δικτύου ταυτόχρονα, έτσι ώστε η ισχύς να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και σε διακοπές ρεύματος. Οι υβριδικοί μετατροπείς απλοποιούν την παρακολούθηση ενέργειας, επιτρέποντας τον έλεγχο ζωτικής σημασίας δεδομένων όπως η απόδοση και η παραγωγή ενέργειας μέσω του πίνακα μετατροπέα ή των συνδεδεμένων έξυπνων συσκευών. Εάν το σύστημα διαθέτει δύο μετατροπείς, πρέπει να παρακολουθούνται χωριστά. Η σύζευξη DC μειώνει τις απώλειες μετατροπής AC-DC. Η απόδοση φόρτισης της μπαταρίας είναι περίπου 95-99%, ενώ η σύζευξη AC είναι 90%.
Οι υβριδικοί μετατροπείς είναι οικονομικοί, συμπαγείς και εύκολοι στην εγκατάσταση. Η εγκατάσταση ενός νέου υβριδικού μετατροπέα με μπαταρία συνδεδεμένη με DC μπορεί να είναι φθηνότερη από την εκ των υστέρων τοποθέτηση μπαταρίας συνδεδεμένης με εναλλασσόμενο ρεύμα σε ένα υπάρχον σύστημα, επειδή ο ελεγκτής είναι φθηνότερος από έναν μετατροπέα συνδεδεμένο στο δίκτυο, ο διακόπτης είναι φθηνότερος από έναν πίνακα διανομής και το DC- Η συνδεδεμένη λύση μπορεί επίσης να μετατραπεί σε ελεγκτή-μετατροπέα all-in-one, εξοικονομώντας κόστος εξοπλισμού και εγκατάστασης. Ειδικά για συστήματα εκτός δικτύου μικρής και μεσαίας ισχύος, τα συστήματα σύζευξης DC είναι πολύ οικονομικά. Οι υβριδικοί μετατροπείς είναι εξαιρετικά αρθρωτοί και είναι εύκολο να προστεθούν νέα εξαρτήματα και ελεγκτές. Πρόσθετα εξαρτήματα μπορούν εύκολα να προστεθούν χρησιμοποιώντας ηλιακούς ελεγκτές DC σχετικά χαμηλού κόστους. Και οι υβριδικοί μετατροπείς έχουν σχεδιαστεί για να ενσωματώνουν χώρο αποθήκευσης ανά πάσα στιγμή, διευκολύνοντας την προσθήκη μπαταριών. Τα υβριδικά συστήματα μετατροπέων είναι σχετικά συμπαγή, χρησιμοποιούν μπαταρίες υψηλής τάσης και έχουν μικρότερα μεγέθη καλωδίων και μικρότερες απώλειες.
Διαμόρφωση συστήματος ζεύξης DC
Πηγή: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
Διαμόρφωση συστήματος σύζευξης AC
Πηγή: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
Ωστόσο, οι υβριδικοί μετατροπείς δεν είναι κατάλληλοι για την αναβάθμιση των υπαρχόντων ηλιακών συστημάτων και τα μεγαλύτερα συστήματα είναι πιο περίπλοκα και ακριβά στην εγκατάσταση. Εάν ένας χρήστης θέλει να αναβαθμίσει ένα υπάρχον ηλιακό σύστημα ώστε να περιλαμβάνει αποθήκευση μπαταρίας, η επιλογή ενός υβριδικού μετατροπέα μπορεί να περιπλέξει την κατάσταση και ένας μετατροπέας μπαταρίας μπορεί να είναι πιο οικονομικός, επειδή η επιλογή εγκατάστασης ενός υβριδικού μετατροπέα απαιτεί μια ολοκληρωμένη και δαπανηρή επανεξέταση του συνόλου. ηλιακό σύστημα πάνελ. Τα μεγαλύτερα συστήματα είναι πιο πολύπλοκα στην εγκατάσταση και πιο ακριβά λόγω της ανάγκης για περισσότερους ελεγκτές υψηλής τάσης. Εάν η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται περισσότερο κατά τη διάρκεια της ημέρας, θα υπάρξει ελαφρά μείωση της απόδοσης λόγω DC (PV) σε DC (batt) σε AC.
Το συζευγμένο σύστημα αποθήκευσης φωτοβολταϊκών + ενέργειας, γνωστό και ως σύστημα αποθήκευσης φωτοβολταϊκού μετασχηματισμού εναλλασσόμενου ρεύματος + σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, μπορεί να συνειδητοποιήσει ότι η ισχύς συνεχούς ρεύματος που παράγεται από τη φωτοβολταϊκή μονάδα μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα μέσω του συνδεδεμένου στο δίκτυο μετατροπέα και στη συνέχεια η πλεονάζουσα ισχύς μετατρέπεται σε ρεύμα συνεχούς ρεύματος και αποθηκεύεται στην μπαταρία μέσω του μετατροπέα αποθήκευσης ενέργειας συνδεδεμένο με εναλλασσόμενο ρεύμα. Το σημείο συλλογής ενέργειας βρίσκεται στο άκρο AC. Περιλαμβάνει φωτοβολταϊκό σύστημα τροφοδοσίας και σύστημα τροφοδοσίας μπαταρίας. Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από μια φωτοβολταϊκή συστοιχία και έναν μετατροπέα συνδεδεμένο στο δίκτυο, και το σύστημα μπαταρίας αποτελείται από μια μπαταρία και έναν αμφίδρομο μετατροπέα. Τα δύο συστήματα μπορούν να λειτουργούν ανεξάρτητα χωρίς να παρεμβαίνουν μεταξύ τους ή μπορούν να διαχωριστούν από το μεγάλο ηλεκτρικό δίκτυο για να σχηματίσουν ένα σύστημα μικροδικτύων.
Πώς λειτουργούν τα συστήματα AC-Coupled
Πηγή: spiritenergy, Haitong Securities Research Institute
Συζευγμένο οικιακό φωτοβολταϊκό + σύστημα αποθήκευσης ενέργειας
Πηγή: GoodWe Solar Community, Haitong Securities Research Institute
Το σύστημα σύζευξης AC είναι 100% συμβατό με το ηλεκτρικό δίκτυο, εύκολο στην εγκατάσταση και εύκολο στην επέκταση. Διατίθενται τυπικά εξαρτήματα οικιακής εγκατάστασης και ακόμη και σχετικά μεγάλα συστήματα (επίπεδο 2KW έως MW) είναι εύκολα επεκτάσιμα και μπορούν να συνδυαστούν με συνδεδεμένα στο δίκτυο και αυτόνομα σετ γεννητριών (μονάδες ντίζελ, ανεμογεννήτριες κ.λπ.). Οι περισσότεροι ηλιακοί μετατροπείς στοιχειοσειρών άνω των 3kW έχουν διπλές εισόδους MPPT, επομένως μπορούν να εγκατασταθούν μακριές σειρές πάνελ σε διαφορετικούς προσανατολισμούς και γωνίες κλίσης. Σε υψηλότερες τάσεις συνεχούς ρεύματος, η σύζευξη εναλλασσόμενου ρεύματος είναι ευκολότερη, λιγότερο περίπλοκη και επομένως λιγότερο δαπανηρή για την εγκατάσταση μεγάλων συστημάτων από ό,τι τα συζευγμένα συστήματα DC που απαιτούν πολλαπλούς ελεγκτές φόρτισης MPPT.
Η σύζευξη AC είναι κατάλληλη για μετασχηματισμό συστήματος και είναι πιο αποτελεσματική η χρήση φορτίων AC κατά τη διάρκεια της ημέρας. Τα υπάρχοντα φωτοβολταϊκά συστήματα συνδεδεμένα στο δίκτυο μπορούν να μετατραπούν σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας με χαμηλό κόστος επένδυσης. Μπορεί να παρέχει στους χρήστες ασφαλή προστασία από την τροφοδοσία όταν το δίκτυο είναι εκτός ρεύματος. Είναι συμβατό με συνδεδεμένα στο δίκτυο φωτοβολταϊκά συστήματα διαφορετικών κατασκευαστών. Τα προηγμένα συστήματα σύζευξης AC χρησιμοποιούνται συχνά για μεγαλύτερα συστήματα εκτός δικτύου και χρησιμοποιούν ηλιακούς μετατροπείς στοιχειοσειρών σε συνδυασμό με προηγμένους μετατροπείς πολλαπλών λειτουργιών ή μετατροπείς/φορτιστές για τη διαχείριση μπαταριών και δικτύων/γεννήτριες. Αν και είναι σχετικά απλές στη ρύθμιση και ισχυρές, είναι ελαφρώς λιγότερο αποδοτικές (90-94%) κατά τη φόρτιση μπαταριών σε σύγκριση με τα συστήματα ζεύξης DC (98%). Ωστόσο, αυτά τα συστήματα είναι πιο αποτελεσματικά όταν τροφοδοτούν υψηλά φορτία εναλλασσόμενου ρεύματος κατά τη διάρκεια της ημέρας, που φτάνουν πάνω από το 97%, και ορισμένα συστήματα μπορούν να επεκταθούν με πολλαπλούς ηλιακούς μετατροπείς για να σχηματίσουν μικροδίκτυα.
Η σύζευξη AC είναι λιγότερο αποδοτική και πιο ακριβή για μικρά συστήματα. Η ενέργεια που εισέρχεται στην μπαταρία στη σύζευξη AC πρέπει να μετατραπεί δύο φορές και όταν ο χρήστης αρχίσει να χρησιμοποιεί αυτήν την ενέργεια, πρέπει να μετατραπεί ξανά, προσθέτοντας περισσότερες απώλειες στο σύστημα. Επομένως, όταν χρησιμοποιείτε σύστημα μπαταρίας, η απόδοση σύζευξης AC πέφτει στο 85-90%. Οι συνδεδεμένοι μετατροπείς AC είναι πιο ακριβοί για μικρά συστήματα.
Το οικιακό φωτοβολταϊκό + σύστημα αποθήκευσης ενέργειας εκτός δικτύου αποτελείται γενικά από φωτοβολταϊκές μονάδες, μπαταρίες λιθίου, μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας εκτός δικτύου, φορτία και γεννήτριες ντίζελ. Το σύστημα μπορεί να πραγματοποιήσει άμεση φόρτιση μπαταριών με φωτοβολταϊκά μέσω μετατροπής DC-DC και μπορεί επίσης να πραγματοποιήσει αμφίδρομη μετατροπή DC-AC για φόρτιση και εκφόρτιση μπαταριών. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η παραγωγή φωτοβολταϊκού ρεύματος πρώτα τροφοδοτεί το φορτίο και στη συνέχεια φορτίζει την μπαταρία. τη νύχτα, η μπαταρία αποφορτίζεται για να τροφοδοτήσει το φορτίο και όταν η μπαταρία είναι ανεπαρκής, το φορτίο τροφοδοτείται από γεννήτριες ντίζελ. Μπορεί να καλύψει την καθημερινή ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας σε περιοχές χωρίς δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας. Μπορεί να συνδυαστεί με γεννήτριες ντίζελ για να επιτρέψει στις γεννήτριες ντίζελ να τροφοδοτούν φορτία ή να φορτίζουν μπαταρίες. Οι περισσότεροι μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας εκτός δικτύου δεν διαθέτουν πιστοποίηση σύνδεσης στο δίκτυο και ακόμη και αν το σύστημα διαθέτει δίκτυο, δεν μπορεί να συνδεθεί στο δίκτυο.
Μετατροπέας εκτός δικτύου
Πηγή: Επίσημος ιστότοπος Growatt, Haitong Securities Research Institute
οικιακό φωτοβολταϊκό + σύστημα αποθήκευσης ενέργειας εκτός δικτύου
Πηγή: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Ισχύοντα σενάρια για μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας
Οι μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας έχουν τρεις κύριες λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της αιχμής ξυρίσματος, της εφεδρικής τροφοδοσίας και της ανεξάρτητης παροχής ρεύματος. Από περιφερειακή άποψη, το ξύρισμα αιχμής είναι μια απαίτηση στην Ευρώπη. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη Γερμανία, η τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας στη Γερμανία έφτασε τα 2,3 γιουάν/kWh το 2019, καταλαμβάνοντας την πρώτη θέση στον κόσμο. Τα τελευταία χρόνια, οι γερμανικές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας συνέχισαν να αυξάνονται. Το 2021, η τιμή του οικιακού ηλεκτρικού ρεύματος στη Γερμανία έφτασε τα 34 λεπτά του ευρώ/kWh, ενώ το LCOE διανομής και αποθήκευσης φωτοβολταϊκών/φωτοβολταϊκών είναι μόνο 9,3/14,1 λεπτά του ευρώ/kWh, το οποίο είναι 73%/59% χαμηλότερο από την τιμή ηλεκτρικής ενέργειας για οικίες. Η οικιακή τιμή ηλεκτρικής ενέργειας είναι η ίδια με την Η διαφορά μεταξύ του κόστους διανομής φωτοβολταϊκών και αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας θα συνεχίσει να διευρύνεται. Τα οικιακά φωτοβολταϊκά συστήματα διανομής και αποθήκευσης μπορούν να μειώσουν το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας, επομένως οι χρήστες σε περιοχές με υψηλές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας έχουν ισχυρά κίνητρα για την εγκατάσταση οικιακής αποθήκευσης.
Τιμές ηλεκτρικής ενέργειας οικιακής χρήσης σε διάφορες χώρες το 2019
Πηγή: EuPD Research, Haitong Securities Research Institute
Επίπεδο τιμών ηλεκτρικής ενέργειας στη Γερμανία (σεντ/kWh)
Πηγή: EuPD Research, Haitong Securities Research Institute
Στην αγορά φορτίου αιχμής, οι χρήστες επιλέγουν υβριδικούς μετατροπείς και συστήματα μπαταριών συνδεδεμένα με εναλλασσόμενο ρεύμα, τα οποία είναι πιο οικονομικά και πιο εύκολα στην κατασκευή τους. Οι φορτιστές μετατροπέων μπαταριών εκτός δικτύου με βαρείς μετασχηματιστές είναι πιο ακριβοί, και οι υβριδικοί μετατροπείς και τα συστήματα μπαταριών με σύζευξη AC χρησιμοποιούν μετατροπείς χωρίς μετασχηματιστή με τρανζίστορ μεταγωγής. Αυτοί οι συμπαγείς και ελαφροί μετατροπείς έχουν χαμηλότερες ονομασίες ισχύος υπέρτασης και μέγιστης ισχύος, αλλά είναι πιο οικονομικοί, φθηνότεροι και ευκολότεροι στην κατασκευή.
Η εφεδρική παροχή ρεύματος απαιτείται από τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία, και η ανεξάρτητη παροχή ρεύματος είναι σε επείγουσα ζήτηση στην αγορά, συμπεριλαμβανομένης της Νότιας Αφρικής και άλλων περιοχών. Σύμφωνα με την EIA, η μέση διάρκεια διακοπής ρεύματος στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2020 ξεπέρασε τις 8 ώρες, η οποία επηρεάστηκε κυρίως από τη διάσπαρτη κατοικία των κατοίκων της Αμερικής, τη γήρανση ορισμένων δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας και τις φυσικές καταστροφές. Η εφαρμογή οικιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων διανομής και αποθήκευσης μπορεί να μειώσει την εξάρτηση από το ηλεκτρικό δίκτυο και να αυξήσει την αξιοπιστία της παροχής ρεύματος από την πλευρά του χρήστη. Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι μεγαλύτερο και εξοπλισμένο με περισσότερες μπαταρίες επειδή χρειάζεται αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας για την αντιμετώπιση φυσικών καταστροφών. Η ανεξάρτητη παροχή ρεύματος είναι μια επείγουσα ζήτηση της αγοράς. Σε χώρες όπως η Νότια Αφρική, το Πακιστάν, ο Λίβανος, οι Φιλιππίνες και το Βιετνάμ, όπου η παγκόσμια αλυσίδα εφοδιασμού είναι στενή, η εθνική υποδομή δεν επαρκεί για να υποστηρίξει την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από τους ανθρώπους, επομένως οι χρήστες πρέπει να είναι εξοπλισμένοι με οικιακά φωτοβολταϊκά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας.
Διάρκεια διακοπής ρεύματος στις ΗΠΑ κατά κεφαλήν (ώρες)
Πηγή: EIA, Haitong Securities Research Institute
Τον Ιούνιο του 2022, η Νότια Αφρική άρχισε να δεσμεύει το 6ο επίπεδο ηλεκτρικής ενέργειας, με πολλά μέρη να αντιμετωπίζουν διακοπές ρεύματος για 6 ώρες την ημέρα.
Πηγή: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Οι υβριδικοί μετατροπείς έχουν ορισμένους περιορισμούς ως εφεδρική ισχύς. Σε σύγκριση με τους αποκλειστικούς μετατροπείς μπαταριών εκτός δικτύου, οι υβριδικοί μετατροπείς έχουν ορισμένους περιορισμούς, κυρίως περιορισμένη ισχύ ή μέγιστη ισχύ εξόδου κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος. Επιπλέον, ορισμένοι υβριδικοί μετατροπείς δεν έχουν εφεδρική ισχύ ή περιορισμένη εφεδρική ισχύ, επομένως μόνο μικρά ή απαραίτητα φορτία όπως ο φωτισμός και τα βασικά κυκλώματα τροφοδοσίας μπορούν να δημιουργηθούν εφεδρικά κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος και πολλά συστήματα θα έχουν καθυστέρηση 3-5 δευτερολέπτων κατά την τροφοδοσία διακοπές λειτουργίας. Οι μετατροπείς εκτός δικτύου παρέχουν πολύ υψηλή ισχύ υπερτάσεων και μέγιστης ισχύος και μπορούν να χειριστούν υψηλά επαγωγικά φορτία. Εάν οι χρήστες σχεδιάζουν να τροφοδοτήσουν εξοπλισμό υψηλής τάσης, όπως αντλίες, συμπιεστές, πλυντήρια ρούχων και ηλεκτρικά εργαλεία, ο μετατροπέας πρέπει να μπορεί να χειρίζεται υψηλά επαγωγικά υπερτατικά φορτία.
Σύγκριση ισχύος εξόδου υβριδικού μετατροπέα
Πηγή: αναθεωρήσεις καθαρής ενέργειας, Haitong Securities Research Institute
Υβριδικός μετατροπέας με σύζευξη DC
Προς το παρόν, τα περισσότερα φωτοβολταϊκά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας στη βιομηχανία χρησιμοποιούν ζεύξη DC για την επίτευξη ολοκληρωμένου σχεδιασμού φωτοβολταϊκών και αποθήκευσης ενέργειας, ειδικά σε νέα συστήματα, όπου οι υβριδικοί μετατροπείς είναι εύκολοι στην εγκατάσταση και χαμηλό κόστος. Κατά την προσθήκη ενός νέου συστήματος, η χρήση φωτοβολταϊκού και υβριδικού μετατροπέα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να μειώσει το κόστος εξοπλισμού και το κόστος εγκατάστασης, επειδή ένας μετατροπέας μπορεί να επιτύχει ολοκληρωμένο έλεγχο και μετατροπέα. Ο ελεγκτής και ο διακόπτης μεταγωγής στο σύστημα ζεύξης DC είναι φθηνότεροι από τον συνδεδεμένο στο δίκτυο μετατροπέα και τον πίνακα διανομής στο σύστημα σύζευξης AC, επομένως η λύση ζεύξης DC είναι φθηνότερη από τη λύση σύζευξης AC. Στο σύστημα ζεύξης DC, ο ελεγκτής, η μπαταρία και ο μετατροπέας είναι σειριακά, η σύνδεση είναι σχετικά στενή και η ευελιξία είναι κακή. Για τα πρόσφατα εγκατεστημένα συστήματα, τα φωτοβολταϊκά, οι μπαταρίες και οι μετατροπείς έχουν σχεδιαστεί σύμφωνα με την ισχύ φορτίου και την κατανάλωση ισχύος του χρήστη, επομένως είναι πιο κατάλληλα για υβριδικούς μετατροπείς με σύνδεση DC.
Τα προϊόντα υβριδικών μετατροπέων με σύζευξη DC είναι η κύρια τάση και οι μεγάλοι εγχώριοι κατασκευαστές τα έχουν αναπτύξει. Εκτός από την AP Energy, μεγάλοι εγχώριοι κατασκευαστές μετατροπέων έχουν αναπτύξει υβριδικούς μετατροπείς, μεταξύ των οποίωνSineng Electric, GoodWe και Jinlongέχουν επίσης αναπτύξει μετατροπείς συζευγμένους με AC και η φόρμα προϊόντος είναι πλήρης. Ο υβριδικός μετατροπέας της Deye υποστηρίζει σύζευξη εναλλασσόμενου ρεύματος με βάση τη σύζευξη DC, η οποία παρέχει ευκολία εγκατάστασης για τις ανάγκες μετασχηματισμού αποθεμάτων των χρηστών.Sungrow, Huawei, Sineng Electric και GoodWeέχουν αναπτύξει μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας και η ενσωμάτωση μετατροπέα μπαταριών μπορεί να γίνει τάση στο μέλλον.
Διάταξη μεγάλων εγχώριων κατασκευαστών μετατροπέων
Πηγή: Επίσημες ιστοσελίδες διαφόρων εταιρειών, Haitong Securities Research Institute
Τα τριφασικά προϊόντα υψηλής τάσης είναι το επίκεντρο όλων των εταιρειών και η Deye εστιάζει στην αγορά προϊόντων χαμηλής τάσης. Επί του παρόντος, τα περισσότερα προϊόντα υβριδικών μετατροπέων είναι εντός 10 KW, τα προϊόντα κάτω των 6 KW είναι κυρίως μονοφασικά προϊόντα χαμηλής τάσης και τα προϊόντα 5-10 KW είναι ως επί το πλείστον τριφασικά προϊόντα υψηλής τάσης. Η Deye έχει αναπτύξει μια ποικιλία προϊόντων χαμηλής τάσης υψηλής ισχύος και το προϊόν χαμηλής τάσης 15 KW που κυκλοφόρησε φέτος έχει αρχίσει να πουλάει.
Οι εγχώριοι κατασκευαστές inverter προϊόντα υβριδικών μετατροπέων
Η μέγιστη απόδοση μετατροπής νέων προϊόντων από εγχώριους κατασκευαστές μετατροπέων έχει φτάσει περίπου το 98%, και ο χρόνος μεταγωγής εντός και εκτός δικτύου είναι γενικά μικρότερος από 20 ms. Η μέγιστη απόδοση μετατροπήςτων Jinlong, Sungrow και Huaweiπροϊόντα έχει φτάσει το 98,4% καιΚαλά Εμείςέχει επίσης φτάσει στο 98,2%. Η μέγιστη απόδοση μετατροπής των Homai και Deye είναι ελαφρώς χαμηλότερη από 98%, αλλά ο χρόνος εναλλαγής εντός και εκτός δικτύου της Deye είναι μόνο 4 ms, πολύ χαμηλότερος από τα 10-20 ms των ομοτίμων του.
Σύγκριση μέγιστης απόδοσης μετατροπής υβριδικών μετατροπέων από διάφορες εταιρείες
Πηγή: Επίσημες ιστοσελίδες κάθε εταιρείας, Haitong Securities Research Institute
Σύγκριση χρόνου μεταγωγής υβριδικών μετατροπέων διαφόρων εταιρειών (ms)
Πηγή: Επίσημες ιστοσελίδες κάθε εταιρείας, Haitong Securities Research Institute
Τα κύρια προϊόντα των εγχώριων κατασκευαστών μετατροπέων στοχεύουν κυρίως στις τρεις μεγάλες αγορές της Ευρώπης, των Ηνωμένων Πολιτειών και της Αυστραλίας. Στην ευρωπαϊκή αγορά, οι παραδοσιακές αγορές πυρήνων φωτοβολταϊκών όπως η Γερμανία, η Αυστρία, η Ελβετία, η Σουηδία και η Ολλανδία είναι κυρίως αγορές τριών φάσεων, οι οποίες προτιμούν προϊόντα με υψηλότερη ισχύ. Οι παραδοσιακοί κατασκευαστές με πλεονεκτήματα είναι η Sunshine και η Goodwe. Η Ginlang επιταχύνει για να καλύψει τη διαφορά, βασιζόμενη στο Το πλεονέκτημα τιμής και η κυκλοφορία προϊόντων υψηλής ισχύος άνω των 15 KW ευνοούνται από τους χρήστες. Οι χώρες της Νότιας Ευρώπης όπως η Ιταλία και η Ισπανία χρειάζονται κυρίως μονοφασικά προϊόντα χαμηλής τάσης.Goodwe, Ginlang και Shouhangείχαν καλές επιδόσεις στην Ιταλία πέρυσι, με το καθένα να αντιπροσωπεύει περίπου το 30% της αγοράς. Οι χώρες της Ανατολικής Ευρώπης όπως η Τσεχία, η Πολωνία, η Ρουμανία και η Λιθουανία απαιτούν κυρίως προϊόντα τριών φάσεων, αλλά η αποδοχή των τιμών τους είναι χαμηλή. Ως εκ τούτου, η Shouhang είχε καλή απόδοση σε αυτήν την αγορά με το χαμηλό πλεονέκτημα τιμής της. Το δεύτερο τρίμηνο του τρέχοντος έτους, η Deye άρχισε να αποστέλλει νέα προϊόντα 15 KW στις Ηνωμένες Πολιτείες. Οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν μεγαλύτερα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και προτιμούν προϊόντα υψηλότερης ισχύος.
Τα προϊόντα υβριδικών μετατροπέων των εγχώριων κατασκευαστών μετατροπέων στοχεύουν στην αγορά
Πηγή: Επίσημες ιστοσελίδες κάθε εταιρείας, Haitong Securities Research Institute
Ο μετατροπέας μπαταριών χωρισμένου τύπου είναι πιο δημοφιλής στους εγκαταστάτες, αλλά ο μετατροπέας μπαταρίας όλα σε ένα είναι η μελλοντική τάση ανάπτυξης. Οι υβριδικοί μετατροπείς ηλιακής αποθήκευσης χωρίζονται σε υβριδικούς μετατροπείς που πωλούνται χωριστά και σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπαταριών (BESS) που πωλούν μετατροπείς και μπαταρίες μαζί. Επί του παρόντος, με τους αντιπροσώπους που ελέγχουν τα κανάλια, οι άμεσοι πελάτες είναι σχετικά συγκεντρωμένοι και τα προϊόντα με ξεχωριστές μπαταρίες και μετατροπείς είναι πιο δημοφιλή, ειδικά εκτός Γερμανίας, επειδή είναι εύκολο να εγκατασταθούν και να επεκταθούν και μπορούν να μειώσουν το κόστος προμήθειας. , εάν ένας προμηθευτής δεν μπορεί να παρέχει μπαταρίες ή μετατροπείς, μπορείτε να βρείτε έναν δεύτερο προμηθευτή και η παράδοση θα είναι πιο εγγυημένη. Η τάση στη Γερμανία, τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία είναι τα μηχανήματα όλα σε ένα. Το μηχάνημα all-in-one μπορεί να εξοικονομήσει πολλά προβλήματα μετά την πώληση και υπάρχουν παράγοντες πιστοποίησης. Για παράδειγμα, η πιστοποίηση του συστήματος πυρκαγιάς στις Ηνωμένες Πολιτείες πρέπει να συνδεθεί με τον μετατροπέα. Η τρέχουσα τεχνολογική τάση είναι προς τα μηχανήματα όλα σε ένα, αλλά όσον αφορά τις πωλήσεις στην αγορά, ο τύπος διαχωρισμού είναι περισσότερο αποδεκτός από τους εγκαταστάτες.
Οι περισσότεροι εγχώριοι κατασκευαστές έχουν αρχίσει να αναπτύσσουν μηχανήματα ενσωματωμένα με μπαταρία-μετατροπέα. Κατασκευαστές όπωςShohang Xinneng, Growatt και Kehuaόλοι έχουν επιλέξει αυτό το μοντέλο. Οι πωλήσεις μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας της Shougang Xinneng το 2021 έφτασαν τα 35.100 τμχ, αύξηση 25 φορές σε σύγκριση με 20 χρόνια. Η αποθήκευση ενέργειας της Growatt το 2021 Οι πωλήσεις μπαταριών ήταν 53.000 σετ, πενταπλάσια αύξηση σε σχέση με πριν από 20 χρόνια. Η εξαιρετική ποιότητα των μετατροπέων αποθήκευσης ενέργειας Airo έχει οδηγήσει στη συνεχή αύξηση των πωλήσεων μπαταριών. Το 2021, οι αποστολές μπαταριών Airo ήταν 196,99 MWh, με έσοδα 383 εκατομμύρια γιουάν, υπερδιπλάσια από τα έσοδα των μετατροπέων αποθήκευσης ενέργειας. Οι πελάτες έχουν υψηλό βαθμό αναγνώρισης των κατασκευαστών μετατροπέων που κατασκευάζουν μπαταρίες επειδή έχουν καλή συνεργασία με τους κατασκευαστές μετατροπέων και έχουν εμπιστοσύνη στα προϊόντα.
Η αναλογία εσόδων της Shouhang New Energy Storage Battery αυξάνεται ραγδαία
rce: EIA, Haitong Securities Research Institute
Τα έσοδα μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας της Airo θα ανέλθουν στο 46% το 2021
Πηγή: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Στα συζευγμένα συστήματα συνεχούς ρεύματος, τα συστήματα μπαταριών υψηλής τάσης είναι πιο αποτελεσματικά, αλλά πιο ακριβά σε περίπτωση έλλειψης μπαταρίας υψηλής τάσης. Σε σύγκριση με συστήματα μπαταριών 48 V, οι μπαταρίες υψηλής τάσης έχουν εύρος τάσης λειτουργίας 200-500 V DC, χαμηλότερες απώλειες καλωδίων και υψηλότερη απόδοση, επειδή οι ηλιακοί συλλέκτες λειτουργούν συνήθως στα 300-600 V, παρόμοια με την τάση της μπαταρίας, και πολύ χαμηλή απώλεια και υψηλή απόδοση Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μετατροπείς DC-DC. Τα συστήματα μπαταριών υψηλής τάσης έχουν υψηλότερες τιμές μπαταρίας και χαμηλότερες τιμές μετατροπέα από τα συστήματα χαμηλής τάσης. Επί του παρόντος, οι μπαταρίες υψηλής τάσης έχουν υψηλή ζήτηση και ανεπαρκή προσφορά, επομένως οι μπαταρίες υψηλής τάσης είναι δύσκολο να αγοραστούν. Σε περίπτωση έλλειψης μπαταρίας υψηλής τάσης, είναι φθηνότερο να χρησιμοποιείτε συστήματα μπαταριών χαμηλής τάσης.
Σύζευξη DC μεταξύ ηλιακής συστοιχίας και μετατροπέα
Πηγή: αναθεωρήσεις καθαρής ενέργειας, Haitong Securities Research Institute
Απευθείας ζεύξη DC σε συμβατούς υβριδικούς μετατροπείς
rce: κριτικές καθαρής ενέργειας, Haitong Securities Research Institute
Οι υβριδικοί μετατροπείς μεγάλων εγχώριων κατασκευαστών είναι κατάλληλοι για συστήματα εκτός δικτύου, επειδή η εφεδρική ισχύς εξόδου τους κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος δεν είναι περιορισμένη. Η εφεδρική ισχύς τροφοδοσίας ορισμένων προϊόντων είναι ελαφρώς χαμηλότερη από το κανονικό εύρος ισχύος, αλλάη εφεδρική ισχύς τροφοδοσίας των νέων προϊόντων των Goodwe, Jinlang, Sungrow και Hemai είναι η ίδια με την κανονική τιμή, δηλαδή, η ισχύς δεν είναι περισσότερο περιορισμένη όταν λειτουργεί εκτός δικτύου, επομένως οι μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας των εγχώριων κατασκευαστών Inverter είναι κατάλληλοι για συστήματα εκτός δικτύου.
Σύγκριση εφεδρικής ισχύος τροφοδοσίας υβριδικών προϊόντων μετατροπέων από εγχώριους κατασκευαστές μετατροπέων
Πηγές δεδομένων: Επίσημες ιστοσελίδες κάθε εταιρείας, Haitong Securities Research Institute
Μετατροπέας με σύζευξη AC
Τα συστήματα με σύζευξη DC δεν είναι κατάλληλα για την εκ των υστέρων τοποθέτηση υφιστάμενων συνδεδεμένων στο δίκτυο συστημάτων. Η μέθοδος σύζευξης DC έχει κυρίως τα ακόλουθα προβλήματα: Πρώτον, το σύστημα που χρησιμοποιεί σύζευξη DC έχει προβλήματα με πολύπλοκη καλωδίωση και πλεονάζοντα σχεδιασμό της μονάδας κατά την τροποποίηση του υπάρχοντος συνδεδεμένου στο δίκτυο συστήματος. Δεύτερον, η καθυστέρηση εναλλαγής μεταξύ συνδεδεμένων στο δίκτυο και εκτός δικτύου είναι μεγάλη, κάτι που είναι δύσκολο να το χρησιμοποιήσουν οι χρήστες. Η εμπειρία του ηλεκτρισμού είναι κακή. Τρίτον, οι λειτουργίες έξυπνου ελέγχου δεν είναι αρκετά περιεκτικές και η απόκριση ελέγχου δεν είναι αρκετά έγκαιρη, γεγονός που καθιστά δύσκολη την υλοποίηση εφαρμογών μικροδικτύων για τροφοδοσία ρεύματος σε ολόκληρο το σπίτι. Ως εκ τούτου, ορισμένες εταιρείες έχουν επιλέξει τη διαδρομή τεχνολογίας σύζευξης AC, όπως η Yuneng.
Το σύστημα σύζευξης AC διευκολύνει την εγκατάσταση του προϊόντος. Η Yuneng αντιλαμβάνεται την αμφίδρομη ροή ενέργειας συνδέοντας την πλευρά AC και το φωτοβολταϊκό σύστημα, εξαλείφοντας την ανάγκη πρόσβασης στον φωτοβολταϊκό δίαυλο DC, διευκολύνοντας την εγκατάσταση του προϊόντος. Πραγματοποιεί ενσωμάτωση εκτός δικτύου μέσω ενός συνδυασμού ελέγχου λογισμικού σε πραγματικό χρόνο και βελτιώσεων σχεδιασμού υλικού εναλλαγής σε επίπεδο χιλιοστού του δευτερολέπτου. μέσω του ελέγχου εξόδου του μετατροπέα αποθήκευσης ενέργειας και του καινοτόμου συνδυασμένου σχεδιασμού του συστήματος τροφοδοσίας και διανομής ρεύματος, πραγματοποιείται η εφαρμογή μικροδικτύου τροφοδοσίας ολόκληρου του σπιτιού υπό τον έλεγχο του αυτόματου κιβωτίου ελέγχου.
Η μέγιστη απόδοση μετατροπής των προϊόντων AC είναι ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή των υβριδικών μετατροπέων. Η Jinlong και η GoodWe έχουν επίσης αναπτύξει προϊόντα AC-couped, στοχεύοντας κυρίως στην αγορά μετασχηματισμού μετοχών. Η μέγιστη απόδοση μετατροπής των προϊόντων με σύζευξη AC είναι 94-97%, η οποία είναι ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή των υβριδικών μετατροπέων. Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι τα εξαρτήματα πρέπει να υποστούν δύο μετατροπές για να μπορέσουν να αποθηκευτούν στην μπαταρία μετά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, γεγονός που μειώνει την απόδοση μετατροπής.
Σύγκριση προϊόντων AC-coupled από εγχώριους κατασκευαστές μετατροπέων
Πηγή: Επίσημες ιστοσελίδες διαφόρων εταιρειών, Haitong Securities Research Institute
Ώρα δημοσίευσης: Μάιος-20-2024
