Τύποι μετατροπέα αποθήκευσης ενέργειας
Τεχνική διαδρομή: Υπάρχουν δύο σημαντικές διαδρομές: σύζευξη DC και σύζευξη AC
Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποθήκευσης περιλαμβάνει ηλιακούς συλλέκτες, ελεγκτές,ηλιακοί μετατροπείς, μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας, φορτία και άλλο εξοπλισμό. Υπάρχουν δύο κύριες τεχνικές διαδρομές: ζεύξη DC και σύζευξη AC. Η σύζευξη AC ή DC αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο ο ηλιακός πίνακας συνδέεται ή συνδέεται με το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας ή μπαταρίας. Ο τύπος σύνδεσης μεταξύ του ηλιακού πίνακα και της μπαταρίας μπορεί να είναι AC ή DC. Τα περισσότερα ηλεκτρονικά κυκλώματα χρησιμοποιούν DC, ηλιακά πάνελ δημιουργούν DC και μπαταρίες αποθηκεύουν DC, αλλά οι περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές λειτουργούν σε AC.
Το υβριδικό φωτοβολταϊκό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, δηλαδή το άμεσο ρεύμα που παράγεται από τη φωτοβολταϊκή μονάδα αποθηκεύεται στο πακέτο της μπαταρίας μέσω του ελεγκτή και το πλέγμα 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 φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας προμηθεύει πρώτα το φορτίο και στη συνέχεια φορτίζει την μπαταρία μέσω του ελεγκτή MPPT. Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι συνδεδεμένο στο πλέγμα και η υπερβολική ισχύς μπορεί να συνδεθεί στο πλέγμα. Τη νύχτα, η μπαταρία απορρίπτει για την παροχή του φορτίου και το ανεπαρκές μέρος συμπληρώνεται από το πλέγμα. Όταν το πλέγμα είναι εκτός λειτουργίας, η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας και οι μπαταρίες λιθίου τροφοδοτούν μόνο την ισχύ του φορτίου εκτός δικτύου και το φορτίο που συνδέεται με το δίκτυο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Όταν η ισχύς φορτίου είναι μεγαλύτερη από την ισχύ της φωτοβολταϊκής παραγωγής ενέργειας, το πλέγμα και το φωτοβολταϊκό μπορούν να τροφοδοτήσουν την ισχύ στο φορτίο ταυτόχρονα. Επειδή η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας και η κατανάλωση ενέργειας φορτίου δεν είναι σταθερές, βασίζονται σε μπαταρίες για να εξισορροπήσουν την ενέργεια του συστήματος. Επιπλέον, το σύστημα υποστηρίζει επίσης τους χρήστες να ρυθμίσουν τον χρόνο φόρτισης και εκφόρτισης για να καλύψουν τη ζήτηση ισχύος του χρήστη.
Πώς λειτουργεί ένα σύστημα DC-coupled
Πηγή: Spiritenergy, Ινστιτούτο Έρευνας Αξιών Αϊτή
Υβριδικό φωτοβολταϊκό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας
Πηγή: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Ο υβριδικός μετατροπέας ενσωματώνει τη λειτουργικότητα off-grid για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας φόρτισης. Οι μετατροπείς που συνδέονται με το πλέγμα κλείνουν αυτόματα την ισχύ στο σύστημα ηλιακής σας πάνελ κατά τη διάρκεια μιας διακοπής ρεύματος για λόγους ασφαλείας. Οι υβριδικοί μετατροπείς, από την άλλη πλευρά, επιτρέπουν στους χρήστες να έχουν ταυτόχρονα οι δυνατότητες εκτός δικτύου και σε πλέγμα, έτσι ώστε η ισχύς να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος. Οι υβριδικοί μετατροπείς απλοποιούν την παρακολούθηση της ενέργειας, επιτρέποντας τα ζωτικά δεδομένα, όπως η απόδοση και η παραγωγή ενέργειας που πρέπει να ελεγχθούν μέσω του πίνακα μετατροπέα ή των συνδεδεμένων έξυπνων συσκευών. Εάν το σύστημα έχει δύο μετατροπείς, πρέπει να παρακολουθούνται ξεχωριστά. Η σύζευξη DC μειώνει τις απώλειες μετατροπής AC-DC. Η απόδοση φόρτισης μπαταριών είναι περίπου 95-99%, ενώ η σύζευξη AC είναι 90%.
Οι υβριδικοί μετατροπείς είναι οικονομικοί, συμπαγείς και εύκολο στην εγκατάσταση. Η εγκατάσταση ενός νέου υβριδικού μετατροπέα με μπαταρία συζευγμένη με DC μπορεί να είναι φθηνότερη από την εκσυγχρονισμένη μπαταρία που συνδέεται με AC σε ένα υπάρχον σύστημα επειδή ο ελεγκτής είναι φθηνότερος από έναν μετατροπέα που συνδέεται με το πλέγμα, ο διακόπτης είναι φθηνότερος από ένα γραφείο διανομής και το DC- Η συζευγμένη λύση μπορεί επίσης να γίνει σε έναν ελεγκτή-μετρητή all-in-one, εξοικονομώντας τόσο εξοπλισμό όσο και κόστος εγκατάστασης. Ειδικά για τα μικρά και μεσαία δύναμη συστήματα εκτός δικτύου, τα συστήματα συζευγμένα με DC είναι πολύ οικονομικά αποδοτικά. Οι υβριδικοί μετατροπείς είναι εξαιρετικά αρθρωτοί και είναι εύκολο να προσθέσετε νέα στοιχεία και ελεγκτές. Πρόσθετα εξαρτήματα μπορούν εύκολα να προστεθούν χρησιμοποιώντας σχετικά με χαμηλού κόστους ηλιακούς ελεγκτές DC. Και οι υβριδικοί μετατροπείς έχουν σχεδιαστεί για να ενσωματώνουν την αποθήκευση ανά πάσα στιγμή, καθιστώντας ευκολότερη την προσθήκη πακέτων μπαταριών. Τα υβριδικά συστήματα μετατροπέα είναι σχετικά συμπαγή, χρησιμοποιούν μπαταρίες υψηλής τάσης και έχουν μικρότερα μεγέθη καλωδίων και χαμηλότερες απώλειες.
Διαμόρφωση συστήματος σύζευξης DC
Πηγή: Δίκτυο φωτισμού Zhongrui, Ερευνητικό Ινστιτούτο Ερευνών Haitong Securities
Διαμόρφωση συστήματος σύζευξης AC
Πηγή: Δίκτυο φωτισμού Zhongrui, Ερευνητικό Ινστιτούτο Ερευνών Haitong Securities
Ωστόσο, οι υβριδικοί μετατροπείς δεν είναι κατάλληλοι για την αναβάθμιση των υφιστάμενων ηλιακών συστημάτων και τα μεγαλύτερα συστήματα είναι πιο περίπλοκα και δαπανηρά στην εγκατάσταση. Εάν ένας χρήστης επιθυμεί να αναβαθμίσει ένα υπάρχον ηλιακό σύστημα για να συμπεριλάβει την αποθήκευση της μπαταρίας, η επιλογή ενός υβριδικού μετατροπέα μπορεί να περιπλέξει την κατάσταση και ένας μετατροπέας μπαταρίας μπορεί να είναι πιο οικονομικά αποδοτική, επειδή η επιλογή ενός υβριδικού μετατροπέα απαιτεί μια ολοκληρωμένη και δαπανηρή επανεξέταση του συνόλου Σύστημα ηλιακής πάνελ. Τα μεγαλύτερα συστήματα είναι πιο πολύπλοκα για 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 συστήματος συστήματος αποθήκευσης φωτοβολταϊκού + φωτοβολταϊκού +, γνωστό και ως σύστημα αποθήκευσης μετασχηματισμού AC μετασχηματισμού, μπορεί να συνειδητοποιήσει ότι η ισχύς DC που παράγεται από τη φωτοβολταϊκή μονάδα μετατρέπεται σε ισχύ μέσω του μετατροπέα που συνδέεται με το δίκτυο και στη συνέχεια μετατρέπεται η περίσσεια ισχύος σε ισχύ DC και αποθηκεύονται στην μπαταρία μέσω του μετατροπέα αποθήκευσης ενέργειας συζευγμένου AC. Το σημείο συλλογής ενέργειας βρίσκεται στο άκρο AC. Περιλαμβάνει ένα σύστημα τροφοδοσίας φωτοβολταϊκής τροφοδοσίας και ένα σύστημα τροφοδοσίας μπαταρίας. Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από μια φωτοβολταϊκή συστοιχία και έναν μετατροπέα που συνδέεται με το δίκτυο και το σύστημα μπαταριών αποτελείται από ένα πακέτο μπαταρίας και έναν αμφίδρομο μετατροπέα. Τα δύο συστήματα μπορούν να λειτουργούν ανεξάρτητα χωρίς να παρεμβαίνουν μεταξύ τους ή μπορούν να διαχωριστούν από το μεγάλο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας για να σχηματίσουν ένα σύστημα microgrid.
Πώς λειτουργούν τα συστήματα συζευγμένα με AC
Πηγή: Spiritenergy, Ινστιτούτο Έρευνας Αξιών Αϊτή
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 να επεκταθεί. Τα τυποποιημένα εξαρτήματα εγκατάστασης των νοικοκυριών είναι διαθέσιμα και ακόμη και σχετικά μεγάλα συστήματα (επίπεδο 2kW έως MW) είναι εύκολα επεκτάσιμα και μπορούν να συνδυαστούν με σύνολα που συνδέονται με το δίκτυο και αυτόνομα σύνολα γεννήτριας (μονάδες ντίζελ, ανεμογεννήτριες κλπ.). Οι περισσότεροι ηλιακοί μετατροπείς string πάνω από 3kW έχουν διπλή εισροές MPPT, τόσο μακρές χορδές πλαισίων μπορούν να εγκατασταθούν σε διαφορετικούς προσανατολισμούς και γωνίες κλίσης. Σε υψηλότερες τάσεις DC, η σύζευξη AC είναι ευκολότερη, λιγότερο πολύπλοκη και ως εκ τούτου λιγότερο δαπανηρή για την εγκατάσταση μεγάλων συστημάτων από τα συστήματα συζευγμένων DC που απαιτούν πολλαπλούς ελεγκτές φορτίου MPPT.
Η σύζευξη AC είναι κατάλληλη για μετασχηματισμό του συστήματος και είναι πιο αποτελεσματική η χρήση φορτίων AC κατά τη διάρκεια της ημέρας. Τα υπάρχοντα συστήματα φωτοβολταϊκών συστημάτων που συνδέονται με το δίκτυο μπορούν να μετατραπούν σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας με χαμηλό κόστος επενδύσεων. Μπορεί να παρέχει στους χρήστες ασφαλή προστασία ενέργειας όταν το πλέγμα είναι εκτός λειτουργίας. Είναι συμβατό με συστήματα φωτοβολταϊκών που συνδέονται με το δίκτυο από διαφορετικούς κατασκευαστές. Τα προηγμένα συστήματα σύζευξης AC χρησιμοποιούνται συχνά για μεγαλύτερα συστήματα εκτός δικτύου και χρησιμοποιούν ηλιακούς μετατροπείς συμβολοσειρών σε συνδυασμό με προχωρημένους μετατροπείς πολλαπλών λειτουργιών ή φορτιστές/φορτιστές για τη διαχείριση μπαταριών και δικτύων/γεννήτριας. Αν και είναι σχετικά απλό στη δημιουργία και ισχυρών, είναι ελαφρώς λιγότερο αποτελεσματικοί (90-94%) όταν φορτίζονται μπαταρίες σε σύγκριση με συστήματα σύζευξης DC (98%). Ωστόσο, αυτά τα συστήματα είναι πιο αποτελεσματικά όταν τροφοδοτούν υψηλά φορτία εναλλασσόμενου ρεύματος κατά τη διάρκεια της ημέρας, φθάνοντας πάνω από 97%και ορισμένα συστήματα μπορούν να επεκταθούν με πολλαπλούς ηλιακούς μετατροπείς για να σχηματίσουν μικροδιακόπτες.
Η σύζευξη AC είναι λιγότερο αποτελεσματική και ακριβότερη για τα μικρά συστήματα. Η ενέργεια που εισέρχεται στην μπαταρία σε σύζευξη AC πρέπει να μετατραπεί δύο φορές και όταν ο χρήστης αρχίζει να χρησιμοποιεί αυτήν την ενέργεια, πρέπει να μετατραπεί ξανά, προσθέτοντας περισσότερες απώλειες στο σύστημα. Επομένως, όταν χρησιμοποιείτε σύστημα μπαταρίας, η απόδοση σύζευξης AC μειώνεται στο 85-90%. Οι συνδυασμοί AC σε συνδυασμό είναι πιο ακριβά για τα μικρά συστήματα.
Το σύστημα αποθήκευσης οικιακής χρήσης εκτός δικτύου + αποθήκευσης ενέργειας αποτελείται γενικά από φωτοβολταϊκές μονάδες, μπαταρίες λιθίου, μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας εκτός δικτύου, φορτία και γεννήτριες ντίζελ. Το σύστημα μπορεί να πραγματοποιήσει άμεση φόρτιση των μπαταριών με φωτοβολταϊκά μέσω μετατροπής DC-DC και μπορεί επίσης να συνειδητοποιήσει τη μετατροπή αμφίδρομης DC-AC για φόρτιση και εκφόρτιση μπαταριών. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας προμηθεύει πρώτα το φορτίο και στη συνέχεια φορτίζει την μπαταρία. Τη νύχτα, η μπαταρία απορρίπτει για την παροχή του φορτίου και όταν η μπαταρία είναι ανεπαρκής, το φορτίο παρέχεται από γεννήτριες ντίζελ. Μπορεί να ανταποκριθεί στην καθημερινή ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας σε περιοχές χωρίς ηλεκτρικά δίκτυα. Μπορεί να συνδυαστεί με γεννήτριες ντίζελ για να επιτρέψει στους γεννήτριες ντίζελ να παρέχουν φορτία ή μπαταρίες φόρτισης. Οι περισσότεροι μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας εκτός δικτύου δεν διαθέτουν πιστοποίηση σύνδεσης πλέγματος και ακόμη και αν το σύστημα διαθέτει πλέγμα, δεν μπορεί να συνδεθεί στο πλέγμα.
Απενεργοποιητής πλέγματος
Πηγή: Επίσημη ιστοσελίδα του Growatt, Ερευνητικό Ινστιτούτο Ερευνών Haitong Securities
Φωτοβολταϊκό σύστημα αποθήκευσης εξοπλισμού εκτός δικτύου
Πηγή: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Ισχύοντα σενάρια για μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας
Οι μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας έχουν τρεις σημαντικές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένου του ξυρίσματος αιχμής, της εφεδρικής τροφοδοσίας και της ανεξάρτητης τροφοδοσίας. Από περιφερειακή άποψη, το ξυρίσματος αιχμής είναι μια απαίτηση στην Ευρώπη. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη Γερμανία, η τιμή ηλεκτρικής ενέργειας στη Γερμανία έφτασε τα 2,3 γιουάν/kWh το 2019, κατατάσσεται πρώτα στον κόσμο. Τα τελευταία χρόνια, οι γερμανικές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας συνέχισαν να αυξάνονται. Το 2021, η γερμανική τιμή οικιακής ηλεκτρικής ενέργειας έφτασε τα 34 ευρώ σεντ/kWh, ενώ η φωτοβολταϊκή/φωτοβολταϊκή κατανομή και αποθήκευση LCOE είναι μόνο 9,3/14,1 ευρώ Η τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας κατοικίας είναι η ίδια με τη διαφορά μεταξύ της φωτοβολταϊκής κατανομής και του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας αποθήκευσης θα συνεχίσει να διευρύνεται. Τα οικιακά συστήματα διανομής και αποθήκευσης των νοικοκυριών μπορούν να μειώσουν το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας, επομένως οι χρήστες σε περιοχές με υψηλές τιμές ηλεκτρικής ενέργειας έχουν ισχυρά κίνητρα για την εγκατάσταση αποθήκευσης των νοικοκυριών.
Τιμές ηλεκτρικής ενέργειας σε διάφορες χώρες το 2019
Πηγή: Έρευνα EUPD, Ερευνητικό Ινστιτούτο Ερευνών Haitong Securities
Επίπεδο τιμών ηλεκτρικής ενέργειας στη Γερμανία (σεντ/kWh)
Πηγή: Έρευνα EUPD, Ερευνητικό Ινστιτούτο Ερευνών Haitong Securities
Στην αγορά αιχμής φορτίου, οι χρήστες επιλέγουν υβριδικά μετατροπείς και συστήματα μπαταριών συζευγμένων με AC, τα οποία είναι πιο οικονομικά αποδοτικά και ευκολότερα στην κατασκευή. Οι φορτιστές μετατροπέα μπαταρίας εκτός δικτύου με βαριά μετασχηματιστές είναι ακριβότεροι και οι υβριδικοί μετατροπείς και τα συστήματα μπαταριών που συνδέονται με AC χρησιμοποιούν μετατροπείς χωρίς μετασχηματιστές με τρανζίστορ μεταγωγής. Αυτοί οι συμπαγείς και ελαφρύτεροι μετατροπείς έχουν χαμηλότερη αύξηση και βαθμολογία μέγιστης ισχύος, αλλά είναι πιο αποδοτικοί, φθηνότεροι και ευκολότεροι στην κατασκευή.
Η εφεδρική παροχή ρεύματος απαιτείται από τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία και η ανεξάρτητη παροχή ρεύματος βρίσκεται στην επείγουσα ζήτηση της αγοράς, συμπεριλαμβανομένης της Νότιας Αφρικής και άλλων περιοχών. Σύμφωνα με την ΕΠΕ, η μέση διάρκεια διακοπής ρεύματος στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2020 υπερέβη τις 8 ώρες, η οποία επηρεάστηκε κυρίως από τη διάσπαρτη κατοικία των αμερικανών κατοίκων, τη γήρανση ορισμένων ηλεκτρικών δικτύων και τις φυσικές καταστροφές. Η εφαρμογή των συστημάτων διανομής και αποθήκευσης των νοικοκυριών μπορεί να μειώσει την εξάρτηση από το ηλεκτρικό δίκτυο και να αυξήσει την αξιοπιστία της τροφοδοσίας από την πλευρά του χρήστη. Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι μεγαλύτερο και εξοπλισμένο με περισσότερες μπαταρίες επειδή πρέπει να αποθηκεύσει ηλεκτρική ενέργεια για την αντιμετώπιση των φυσικών καταστροφών. Η ανεξάρτητη τροφοδοσία είναι επείγουσα ζήτηση στην αγορά. Σε χώρες όπως η Νότια Αφρική, το Πακιστάν, ο Λίβανος, οι Φιλιππίνες και το Βιετνάμ, όπου η παγκόσμια αλυσίδα εφοδιασμού είναι σφιχτή, η εθνική υποδομή δεν αρκεί για να υποστηρίξει την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας των ανθρώπων, οπότε οι χρήστες πρέπει να είναι εξοπλισμένοι με συστήματα οικιακής φωτοβολτατικής ενέργειας.
Κατά κεφαλήν διακοπής ρεύματος των ΗΠΑ (ώρες)
Πηγή: ΕΠΕ, Ερευνητικό Ινστιτούτο Έρευνας Αξιών Αϊτή
Τον Ιούνιο του 2022, η Νότια Αφρική ξεκίνησε το επίπεδο έξι εξουσίας, με πολλά μέρη να βιώνουν διακοπές ρεύματος για 6 ώρες την ημέρα.
Πηγή: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Οι υβριδικοί μετατροπείς έχουν ορισμένους περιορισμούς ως εφεδρική ισχύ. Σε σύγκριση με τους αφοσιωμένους μετατροπείς μπαταρίας εκτός δικτύου, οι υβριδικοί μετατροπείς έχουν ορισμένους περιορισμούς, κυρίως περιορισμένη αύξηση ή μέγιστη ισχύς κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος. Επιπλέον, ορισμένοι υβριδικοί μετατροπείς δεν έχουν αντίγραφα ασφαλείας ή περιορισμένη ισχύ αντιγράφων ασφαλείας, επομένως μόνο μικρά ή απαραίτητα φορτία, όπως ο φωτισμός και τα βασικά κυκλώματα ισχύος μπορούν να δημιουργηθούν αντίγραφα ασφαλείας κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος και πολλά συστήματα θα έχουν καθυστέρηση 3-5 δευτερολέπτων κατά τη διάρκεια της ισχύος διακοπές. Οι μετατροπείς εκτός δικτύου παρέχουν πολύ υψηλή αύξηση και μέγιστη ισχύ και μπορούν να χειριστούν υψηλά επαγωγικά φορτία. Εάν οι χρήστες σχεδιάζουν να τροφοδοτήσουν εξοπλισμό υψηλής εκτόξευσης, όπως αντλίες, συμπιεστές, πλυντήρια ρούχων και ηλεκτρικά εργαλεία, ο μετατροπέας πρέπει να είναι σε θέση να χειρίζεται υψηλά φορτία επαγωγικής αύξησης.
Σύγκριση ισχύος υβριδικού μετατροπέα εξόδου
Πηγή: Κριτικές καθαρής ενέργειας, Ινστιτούτο έρευνας Haitong Securities
DC συζευγμένο υβριδικό μετατροπέα
Επί του παρόντος, τα περισσότερα συστήματα φωτοβολταϊκής αποθήκευσης ενέργειας στη βιομηχανία χρησιμοποιούν τη σύζευξη DC για να επιτύχουν ολοκληρωμένο φωτοβολταϊκό και σχεδιασμό αποθήκευσης ενέργειας, ειδικά σε νέα συστήματα, όπου οι υβριδικοί μετατροπείς είναι εύκολο να εγκατασταθούν και χαμηλό κόστος. Κατά την προσθήκη ενός νέου συστήματος, η χρήση ενός φωτοβολταϊκού και υβριδικού μετατροπέα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να μειώσει το κόστος του εξοπλισμού και το κόστος εγκατάστασης, επειδή ένας μετατροπέας μπορεί να επιτύχει ολοκληρωμένο έλεγχο και μετατροπέα. Ο διακόπτης ελεγκτή και ο διακόπτης μεταγωγής στο σύστημα σύζευξης DC είναι φθηνότερο από το υπουργικό συμβούλιο μετατροπέα και διανομής που συνδέεται με το δίκτυο και διανομής στο σύστημα σύζευξης AC, οπότε το διάλυμα σύζευξης DC είναι φθηνότερη από το διάλυμα σύζευξης AC. Στο σύστημα σύζευξης DC, ο ελεγκτής, η μπαταρία και ο μετατροπέας είναι σειριακοί, η σύνδεση είναι σχετικά σφιχτή και η ευελιξία είναι κακή. Για τα πρόσφατα εγκατεστημένα συστήματα, τα φωτοβολταϊκά, οι μπαταρίες και οι μετατροπείς σχεδιάζονται σύμφωνα με την κατανάλωση ισχύος και κατανάλωσης ενέργειας του χρήστη, επομένως είναι πιο κατάλληλοι για υβριδικούς μετατροπείς συζευγμένων με DC.
Τα υβριδικά προϊόντα αντιστροφής συζευγμένων με DC είναι η κύρια τάση και οι μεγάλοι οικιακοί κατασκευαστές τους έχουν αναπτύξει. Εκτός από την AP Energy, οι μεγάλοι κατασκευαστές μετατροπέα εγχώριου μετατροπέα έχουν αναπτύξει υβριδικούς μετατροπείς, μεταξύ των οποίωνSineng Electric, Goodwe και Jinlongέχουν επίσης αναπτύξει μετατροπείς συζευγμένων με AC και η μορφή του προϊόντος είναι πλήρης. Ο υβριδικός μετατροπέας της Deye υποστηρίζει τη σύζευξη AC με βάση τη σύζευξη DC, η οποία παρέχει ευκολία εγκατάστασης για τις ανάγκες μετασχηματισμού των αποθεμάτων των χρηστών.Sungrow, Huawei, Sineng Electric και Goodweέχουν αναπτύξει μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας και η ενσωμάτωση του μετατροπέα μπαταρίας μπορεί να γίνει μια τάση στο μέλλον.
Διάταξη μεγάλων κατασκευαστών μετατροπέα εγχώριων
Πηγή: Επίσημες ιστοσελίδες διαφόρων εταιρειών, Ερευνητικό Ινστιτούτο Αξιών Haitong Securities
Τα τριφασικά προϊόντα υψηλής τάσης είναι το επίκεντρο όλων των εταιρειών και η DEYE επικεντρώνεται στην αγορά προϊόντων χαμηλής τάσης. Επί του παρόντος, τα περισσότερα υβριδικά προϊόντα μετατροπέα βρίσκονται εντός 10kW, τα προϊόντα κάτω των 6kW είναι κυρίως προϊόντα χαμηλής τάσης με ένα φάκελο και τα προϊόντα 5-10kW είναι κυρίως προϊόντα τριφασικής τάσης. Η DEYE έχει αναπτύξει μια ποικιλία προϊόντων χαμηλής τάσης υψηλής ισχύος και το προϊόν χαμηλής τάσης 15kW που ξεκίνησε φέτος έχει αρχίσει να πωλεί.
Εσωτερικοί κατασκευαστές μετατροπέα υβριδικά προϊόντα μετατροπέα
Η μέγιστη απόδοση μετατροπής νέων προϊόντων από κατασκευαστές μετατροπέων εγχώριων μετατροπέων έχει φτάσει περίπου το 98%και ο χρόνος μεταγωγής σε πλέγμα και εκτός δικτύου είναι γενικά μικρότερος από 20ms. Η μέγιστη απόδοση μετατροπήςτου Jinlong, Sungrow και HuaweiΤα προϊόντα έχουν φθάσει το 98,4%καιΚαλόέχει επίσης φθάσει το 98,2%. Η μέγιστη απόδοση μετατροπής των Homai και Deye είναι ελαφρώς χαμηλότερη από 98%, αλλά ο χρόνος μεταγωγής του Deye και του εκτός δικτύου είναι μόνο 4ms, πολύ χαμηλότερη από τα 10-20ms των συνομηλίκων του.
Σύγκριση της μέγιστης απόδοσης μετατροπής των υβριδικών μετατροπέων από διάφορες εταιρείες
Πηγή: Επίσημες ιστοσελίδες κάθε εταιρείας, Haitong Securities Research Institute
Σύγκριση του χρόνου μεταγωγής υβριδικών μετατροπέων διαφόρων εταιρειών (MS)
Πηγή: Επίσημες ιστοσελίδες κάθε εταιρείας, Haitong Securities Research Institute
Τα κύρια προϊόντα των κατασκευαστών μετατροπέα εγχώριου μετατροπέα απευθύνονται κυρίως στις τρεις μεγάλες αγορές της Ευρώπης, των Ηνωμένων Πολιτειών και της Αυστραλίας. Στην ευρωπαϊκή αγορά, οι παραδοσιακές φωτοβολταϊκές βασικές αγορές όπως η Γερμανία, η Αυστρία, η Ελβετία, η Σουηδία και οι Κάτω Χώρες είναι κυρίως τριφασικές αγορές, οι οποίες προτιμούν προϊόντα με υψηλότερη ισχύ. Οι παραδοσιακοί κατασκευαστές με πλεονεκτήματα είναι ηλιοφάνεια και Goodwe. Το Ginlang επιταχύνεται για να καλύψει τη διαφορά, βασιζόμενη στο πλεονέκτημα των τιμών και η έναρξη προϊόντων υψηλής ισχύος άνω των 15kW ευνοούνται από τους χρήστες. Οι χώρες της Νότιας Ευρώπης, όπως η Ιταλία και η Ισπανία, χρειάζονται κυρίως προϊόντα χαμηλής τάσης μιας φάσης.Goodwe, Ginlang και ShouhangΕκτέλεσε καλά στην Ιταλία πέρυσι, το καθένα αντιπροσωπεύει περίπου το 30% της αγοράς. Οι χώρες της Ανατολικής Ευρώπης, όπως η Τσεχική Δημοκρατία, η Πολωνία, η Ρουμανία και η Λιθουανία, απαιτούν κυρίως τριφασικά προϊόντα, αλλά η αποδοχή τους είναι χαμηλή. Ως εκ τούτου, ο Shouhang αποδόθηκε καλά σε αυτήν την αγορά με το πλεονέκτημα χαμηλής τιμής. Στο δεύτερο τρίμηνο του τρέχοντος έτους, η Deye άρχισε να μεταφέρει νέα προϊόντα 15kW στις Ηνωμένες Πολιτείες. Οι Ηνωμένες Πολιτείες διαθέτουν μεγαλύτερα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και προτιμούν τα προϊόντα υψηλότερης ισχύος.
Τα προϊόντα υβριδικού μετατροπέα εγχώριων μετατροπέα στοχεύουν στην αγορά
Πηγή: Επίσημες ιστοσελίδες κάθε εταιρείας, Haitong Securities Research Institute
Ο μετατροπέας μπαταρίας διαχωρισμού είναι πιο δημοφιλής στους εγκαταστάτες, αλλά ο μετατροπέας μπαταρίας all-in-one είναι η μελλοντική τάση ανάπτυξης. Οι υβριδικοί μετατροπείς ηλιακής αποθήκευσης χωρίζονται σε υβριδικούς μετατροπείς που πωλούνται ξεχωριστά και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπαταριών (BESS) που πωλούν μαζί τους μετατροπείς και μπαταρίες. 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 δημοφιλείς, ειδικά εκτός της Γερμανίας, επειδή είναι εύκολο να εγκατασταθούν και να επεκταθούν και να μειώσουν το κόστος προμηθειών. , 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 μηχανήματα all-in-one. Το μηχάνημα all-in-one μπορεί να εξοικονομήσει πολλά προβλήματα μετά την πώληση και υπάρχουν παράγοντες πιστοποίησης. Για παράδειγμα, η πιστοποίηση πυροσβεστικού συστήματος στις Ηνωμένες Πολιτείες πρέπει να συνδεθεί με τον μετατροπέα. Η τρέχουσα τεχνολογική τάση είναι προς τα μηχανήματα all-in-one, αλλά από την άποψη των πωλήσεων της αγοράς, ο τύπος διαχωρισμού είναι πιο αποδεκτός από τους εγκαταστάτες.
Οι περισσότεροι οικιακοί κατασκευαστές έχουν αρχίσει να αναπτύσσουν ενσωματωμένα μηχανήματα με μπαταρία. Κατασκευαστές όπωςShohang Xinneng, Growatt και Kehuaέχουν επιλέξει όλα αυτό το μοντέλο. Οι πωλήσεις μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας Shougang Xinneng το 2021 έφτασαν σε 35.100 τεμ., Αύξηση 25 φορές σε σύγκριση με 20 χρόνια. Η αποθήκευση ενέργειας της Growatt σε 2021 πωλήσεις μπαταριών ήταν 53.000 σετ, μια πενταπλάσια αύξηση από 20 χρόνια πριν. Η άριστη ποιότητα των μετατροπέων αποθήκευσης ενέργειας Airo έχει οδηγήσει τη συνεχή ανάπτυξη των πωλήσεων μπαταριών. Το 2021, οι αποστολές μπαταριών AIRO ήταν 196.99MWH, με έσοδα 383 εκατομμυρίων γιουάν, περισσότερο από το διπλάσιο των εσόδων των μετατροπέων αποθήκευσης ενέργειας. Οι πελάτες έχουν υψηλό βαθμό αναγνώρισης κατασκευαστών μετατροπέα που κάνουν μπαταρίες επειδή έχουν καλή σχέση συνεργασίας με τους κατασκευαστές μετατροπέα και έχουν εμπιστοσύνη στα προϊόντα.
Η αναλογία εσόδων της μπαταρίας του Shouhang New Energy Storage αυξάνεται ταχέως
RCE: EIA, Haitong Securities Research Institute
Τα έσοδα από την αποθήκευση ενέργειας της Airo θα αντιπροσωπεύουν το 46% το 2021
Πηγή: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Στα συστήματα συζευγμένων DC, τα συστήματα μπαταρίας υψηλής τάσης είναι πιο αποτελεσματικά, αλλά πιο ακριβά σε περίπτωση έλλειψης μπαταρίας υψηλής τάσης. Σε σύγκριση με τα συστήματα μπαταριών 48V, οι μπαταρίες υψηλής τάσης έχουν εύρος τάσης λειτουργίας 200-500V, χαμηλότερες απώλειες καλωδίων και υψηλότερη απόδοση, επειδή οι ηλιακοί συλλέκτες λειτουργούν συνήθως σε 300-600V, παρόμοια με την τάση της μπαταρίας και πολύ χαμηλή απώλεια και υψηλή απόδοση Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μετατροπείς DC-DC. Τα συστήματα μπαταρίας υψηλής τάσης διαθέτουν υψηλότερες τιμές μπαταριών και χαμηλότερες τιμές μετατροπέα από τα συστήματα χαμηλής τάσης. Επί του παρόντος, οι μπαταρίες υψηλής τάσης βρίσκονται σε υψηλή ζήτηση και ανεπαρκή προσφορά, οπότε οι μπαταρίες υψηλής τάσης είναι δύσκολο να αγοράσουν. Σε περίπτωση έλλειψης μπαταρίας υψηλής τάσης, είναι φθηνότερο να χρησιμοποιείτε συστήματα μπαταρίας χαμηλής τάσης.
DC σύζευξη μεταξύ ηλιακής συστοιχίας και μετατροπέα
Πηγή: Κριτικές καθαρής ενέργειας, Ινστιτούτο έρευνας Haitong Securities
Άμεση σύζευξη DC σε συμβατούς υβριδικούς μετατροπείς
RCE: Κριτικές καθαρής ενέργειας, Ερευνητικό Ινστιτούτο Χαρακτήρων Haitong Securities
Οι υβριδικοί μετατροπείς από τους μεγάλους εγχώριους κατασκευαστές είναι κατάλληλοι για συστήματα εκτός δικτύου, επειδή η εφεδρική ισχύς τους κατά τη διάρκεια των διακοπών ρεύματος δεν είναι περιορισμένη. Η εφοδιαστική τροφοδοσία τροφοδοσίας ορισμένων προϊόντων είναι ελαφρώς χαμηλότερη από την κανονική περιοχή ισχύος, αλλάΗ εφεδρική τροφοδοσία των νέων προϊόντων Goodwe, Jinlang, Sungrow και Hemai είναι το ίδιο με την κανονική τιμή, δηλαδή, η ισχύς δεν είναι πιο περιορισμένη όταν τρέχει εκτός δικτύου, έτσι οι εγχώριοι μετατροπείς μετατροπέων αποθήκευσης ενεργειακών αποθήκευσης είναι κατάλληλοι για συστήματα off-grid.
Σύγκριση ισχύος εφεδρικού τροφοδοσίας υβριδικών προϊόντων μετατροπέα από κατασκευαστές εγχώριου μετατροπέα
Πηγές δεδομένων: Επίσημες ιστοσελίδες κάθε εταιρείας, Ινστιτούτο Έρευνας Αξιών Haitong Securities
AC συζευγμένος μετατροπέας
Τα συστήματα συζευγμένα με DC δεν είναι κατάλληλα για τον εκσυγχρονισμό των υφιστάμενων συστημάτων που συνδέονται με το δίκτυο. Η μέθοδος σύζευξης DC έχει κυρίως τα ακόλουθα προβλήματα: Πρώτον, το σύστημα που χρησιμοποιεί τη σύζευξη DC έχει προβλήματα με σύνθετη καλωδίωση και περιττή σχεδίαση μονάδων κατά την τροποποίηση του υπάρχοντος συστήματος συνδεδεμένου στο δίκτυο. Δεύτερον, η καθυστέρηση στην εναλλαγή μεταξύ συνδεδεμένων με πλέγμα και εκτός δικτύου είναι μεγάλη, η οποία είναι δύσκολο για τους χρήστες να χρησιμοποιούν. Η εμπειρία της ηλεκτρικής ενέργειας είναι φτωχή. Τρίτον, οι έξυπνες λειτουργίες ελέγχου δεν είναι αρκετά ολοκληρωμένες και η απόκριση ελέγχου δεν είναι αρκετά έγκαιρη, καθιστώντας δύσκολη την εφαρμογή εφαρμογών microgrid για τροφοδοτικό ολόκληρου του σπιτιού. Ως εκ τούτου, ορισμένες εταιρείες έχουν επιλέξει τη διαδρομή τεχνολογίας σύζευξης AC, όπως το Yuneng.
Το σύστημα σύζευξης AC διευκολύνει την εγκατάσταση του προϊόντος ευκολότερη. Ο Yuneng συνειδητοποιεί ότι η αμφίδρομη ροή ενέργειας συνδυάζοντας την πλευρά AC και το φωτοβολταϊκό σύστημα, εξαλείφοντας την ανάγκη πρόσβασης στο φωτοβολταϊκό δίαυλο DC, διευκολύνοντας την εγκατάσταση του προϊόντος. Συνειδητοποιεί την ενσωμάτωση εκτός δικτύου μέσω ενός συνδυασμού λογισμικού ελέγχου σε πραγματικό χρόνο και βελτίωσης σχεδιασμού υλικού σε χιλιοστό του δευτερολέπτου. Μέσω του ελέγχου εξόδου του μετατροπέα αποθήκευσης ενέργειας και του καινοτόμου συνδυασμένου σχεδιασμού του συστήματος παροχής ρεύματος και διανομής, πραγματοποιείται η εφαρμογή microgrid της παροχής ηλεκτρικού ρεύματος υπό τον έλεγχο του αυτόματου πλαισίου ελέγχου.
Η μέγιστη απόδοση μετατροπής των προϊόντων συζευγμένων με AC είναι ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή των υβριδικών μετατροπέων. Η Jinlong και η Goodwe έχουν επίσης αναπτύξει προϊόντα συζευγμένα με AC, στοχεύοντας κυρίως στην αγορά μετασχηματισμού των αποθεμάτων. Η μέγιστη απόδοση μετατροπής των προϊόντων συζευγμένων με AC είναι 94-97%, η οποία είναι ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή των υβριδικών μετατροπέων. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι τα εξαρτήματα πρέπει να υποβληθούν σε δύο μετατροπές προτού να μπορούν να αποθηκευτούν στην μπαταρία μετά τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας, γεγονός που μειώνει την αποτελεσματικότητα της μετατροπής.
Σύγκριση προϊόντων συζευγμένων με AC από κατασκευαστές μετατροπέα εγχώριων μετατροπέων
Πηγή: Επίσημες ιστοσελίδες διαφόρων εταιρειών, Ερευνητικό Ινστιτούτο Αξιών Haitong Securities
Χρόνος δημοσίευσης: Μάιος-20-2024
