Negli ultimi anni, la tecnologia di generazione di energia fotovoltaica ha fatto passi da gigante e la capacità installata è aumentata rapidamente. Tuttavia, la produzione di energia fotovoltaica presenta carenze quali intermittente e incontrollabile. Prima che venga affrontato, l’accesso diretto su larga scala alla rete elettrica avrà un grande impatto e influenzerà il funzionamento stabile della rete elettrica. . L’aggiunta di collegamenti per lo stoccaggio dell’energia può rendere la produzione di energia fotovoltaica uniforme e stabile verso la rete, e l’accesso su larga scala alla rete non influirà sulla stabilità della rete. E fotovoltaico + accumulo di energia, il sistema ha una gamma di applicazioni più ampia.
Sistema di accumulo fotovoltaico, compresi moduli solari, controller,inverter, batterie, carichi e altre attrezzature. Al momento ci sono molti percorsi tecnici, ma l’energia deve essere raccolta ad un certo punto. Attualmente esistono principalmente due topologie: accoppiamento DC "DC Coupling" e accoppiamento AC "AC Coupling".
1 accoppiato CC
Come mostrato nella figura seguente, la potenza DC generata dal modulo fotovoltaico viene immagazzinata nel pacco batteria attraverso il controller e la rete può anche caricare la batteria attraverso il convertitore DC-AC bidirezionale. Il punto di raccolta dell'energia è all'estremità della batteria CC.
Il principio di funzionamento dell'accoppiamento DC: quando l'impianto fotovoltaico è in funzione, il controller MPPT viene utilizzato per caricare la batteria; quando il carico elettrico è richiesto, la batteria rilascerà la potenza e la corrente sarà determinata dal carico. Il sistema di accumulo dell’energia è connesso alla rete. Se il carico è piccolo e la batteria è completamente carica, l'impianto fotovoltaico può fornire energia alla rete. Quando la potenza del carico è maggiore della potenza FV, la rete e il FV possono fornire energia al carico contemporaneamente. Poiché la generazione di energia fotovoltaica e il consumo energetico del carico non sono stabili, è necessario fare affidamento sulla batteria per bilanciare l'energia del sistema.
2 AC accoppiati
Come mostrato nella figura seguente, la corrente continua generata dal modulo fotovoltaico viene convertita in corrente alternata tramite l'inverter, e viene direttamente immessa al carico o immessa in rete. La rete può anche caricare la batteria attraverso un convertitore bidirezionale DC-AC bidirezionale. Il punto di raccolta dell'energia è alla fine della comunicazione.
Il principio di funzionamento dell'accoppiamento CA: comprende il sistema di alimentazione fotovoltaico e il sistema di alimentazione a batteria. L'impianto fotovoltaico è costituito da campi fotovoltaici e inverter connessi alla rete; il sistema batterie è composto da pacchi batteria e inverter bidirezionali. Questi due sistemi possono funzionare in modo indipendente senza interferire tra loro, oppure possono essere separati dalla grande rete elettrica per formare un sistema di micro-rete.
Sia l'accoppiamento DC che l'accoppiamento AC sono attualmente soluzioni mature, ciascuna con i propri vantaggi e svantaggi. In base alle diverse applicazioni, scegliere la soluzione più adatta. Di seguito è riportato un confronto tra le due soluzioni.
1 confronto dei costi
L'accoppiamento CC comprende controller, inverter bidirezionale e interruttore di trasferimento, l'accoppiamento CA comprende inverter collegato alla rete, inverter bidirezionale e armadio di distribuzione dell'alimentazione. Dal punto di vista dei costi, il controller è più economico dell’inverter collegato alla rete. L'interruttore di trasferimento è anche più economico dell'armadio di distribuzione dell'energia. Lo schema di accoppiamento CC può anche essere trasformato in una macchina integrata di controllo e inverter, che può far risparmiare sui costi delle apparecchiature e sui costi di installazione. Pertanto, il costo dello schema di accoppiamento DC è leggermente inferiore a quello dello schema di accoppiamento AC.
2 Confronto di applicabilità
Il sistema di accoppiamento CC, il controller, la batteria e l'inverter sono collegati in serie, la connessione è relativamente stretta, ma la flessibilità è scarsa. Nel sistema di accoppiamento CA, l'inverter collegato alla rete, l'accumulatore e il convertitore bidirezionale sono paralleli, la connessione non è stretta e la flessibilità è buona. Ad esempio in un impianto fotovoltaico già installato è necessario installare un sistema di accumulo dell'energia, è meglio utilizzare l'accoppiamento AC, purché siano installati una batteria e un convertitore bidirezionale, non influirà sull'impianto fotovoltaico originale, e il sistema di accumulo dell'energia In linea di principio la progettazione non ha alcuna relazione diretta con l'impianto fotovoltaico e può essere determinata in base alle esigenze. Se si tratta di un sistema off-grid di nuova installazione, il fotovoltaico, le batterie e gli inverter devono essere progettati in base alla potenza di carico e al consumo energetico dell'utente, e un sistema di accoppiamento CC è più adatto. Tuttavia, la potenza del sistema di accoppiamento CC è relativamente piccola, generalmente inferiore a 500 kW, ed è meglio controllare il sistema più grande con un accoppiamento CA.
3 confronto dell'efficienza
Dal punto di vista dell’efficienza di utilizzo del fotovoltaico, i due schemi hanno caratteristiche proprie. Se l'utente carica di più durante il giorno e meno di notte, è meglio utilizzare l'accoppiamento CA. I moduli fotovoltaici forniscono energia direttamente al carico attraverso l'inverter connesso alla rete e l'efficienza può raggiungere oltre il 96%. Se il carico dell'utente è relativamente piccolo durante il giorno e maggiore durante la notte, e la produzione di energia fotovoltaica deve essere immagazzinata durante il giorno e utilizzata di notte, è meglio utilizzare l'accoppiamento CC. Il modulo fotovoltaico immagazzina l'elettricità nella batteria attraverso il controller e l'efficienza può raggiungere oltre il 95%. Se si tratta di un accoppiamento CA, il fotovoltaico deve prima essere convertito in potenza CA tramite un inverter, quindi convertito in potenza CC tramite un convertitore bidirezionale e l'efficienza scenderà a circa il 90%.
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Orario di pubblicazione: 15 febbraio 2023
