Energilagringsomformer typer
Teknisk rute: Det er to hovedveier: DC -kobling og AC -kobling
Det fotovoltaiske lagringssystemet inkluderer solcellepaneler, kontrollere,Solforhandlinger, energilagringsbatterier, belastninger og annet utstyr. Det er to hovedtekniske ruter: DC -kobling og AC -kobling. AC eller DC -kobling refererer til måten solcellepanelet er koblet eller koblet til energilagring eller batterisystem. Tilkoblingstypen mellom solcellepanelet og batteriet kan være AC eller DC. De fleste elektroniske kretser bruker DC, solcellepaneler genererer DC og batterier lagrer DC, men de fleste elektriske apparater kjøres på AC.
Hybrid fotovoltaisk + energilagringssystem, det vil si likestrømmen som genereres av den fotovoltaiske modulen, lagres i batteripakken gjennom kontrolleren, og nettet kan også lade batteriet gjennom den toveis DC-AC-omformeren. Energisamlingspunktet er ved DC -batterienden. I løpet av dagen leverer fotovoltaisk kraftproduksjon først belastningen, og lader deretter batteriet gjennom MPPT -kontrolleren. Energilagringssystemet er koblet til nettet, og overflødig kraft kan kobles til nettet; Om natten slippes batteriet ut for å levere belastningen, og den utilstrekkelige delen blir supplert med nettet; Når nettet er ute av strøm, leverer fotovoltaisk kraftproduksjon og litiumbatterier bare strøm til off-nettbelastningen, og den nettkoblede belastningen kan ikke brukes. Når lastekraften er større enn den solcelleformede kraftproduksjonskraften, kan nettet og fotovoltaisk levere strøm til belastningen samtidig. Fordi fotovoltaisk kraftproduksjon og belastning av strømforbruk ikke er stabile, er de avhengige av batterier for å balansere systemenergien. I tillegg støtter systemet også brukere til å sette lading og utladningstid for å imøtekomme brukerens strømbehov.
Hvordan et DC-koblet system fungerer
Kilde: SpiritEnergy, Haitong Securities Research Institute
Hybrid fotovoltaisk + energilagringssystem
Kilde: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Hybridomformeren integrerer funksjonalitet utenfor nettet for å forbedre ladeeffektiviteten. Nettbundne omformere stenger automatisk ned strømmen til solcellepanelsystemet under et strømbrudd av sikkerhetsmessige årsaker. Hybrid omformere derimot lar brukere ha funksjoner utenfor nettet og nettet samtidig, slik at strøm kan brukes selv under strømbrudd. Hybrid omformere forenkler energiovervåking, slik at viktige data som ytelse og energiproduksjon kan sjekkes gjennom omformerpanelet eller tilkoblede smarte enheter. Hvis systemet har to omformere, må de overvåkes separat. DC-kobling reduserer AC-DC konverteringstap. Batteriladningseffektivitet er omtrent 95-99%, mens AC-kobling er 90%.
Hybrid omformere er økonomiske, kompakte og enkle å installere. Å installere en ny hybrid omformer med et DC-koblet batteri kan være billigere enn å ettermontere et AC-koblet batteri til et eksisterende system fordi kontrolleren er billigere enn en nettbundet omformer, bryteren er billigere enn et distribusjonsskap, og DC- Koblet løsning kan også gjøres til en kontroller-inverter alt-i-ett, og sparer både utstyr og installasjonskostnader. Spesielt for små og middels kraftige off-nett-systemer er DC-koblede systemer veldig kostnadseffektive. Hybrid omformere er svært modulære, og det er enkelt å legge til nye komponenter og kontrollere. Ytterligere komponenter kan enkelt legges til ved bruk av relativt rimelige DC-solcellekontrollere. Og hybridomformere er designet for å integrere lagring når som helst, noe som gjør det lettere å legge til batteripakker. Hybrid omformersystemer er relativt kompakte, bruker høyspentbatterier og har mindre kabelstørrelser og lavere tap.
DC -koblingssystemkonfigurasjon
Kilde: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
AC -koblingssystemkonfigurasjon
Kilde: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
Imidlertid er hybridomformere ikke egnet for å oppgradere eksisterende solsystemer, og større systemer er mer sammensatte og dyre å installere. Hvis en bruker ønsker å oppgradere et eksisterende solsystem for å inkludere batterilagring, kan det være mer kostnadseffektivt å velge en hybrid omformer krever å velge en hybrid omformer. Solcellepanelsystem. Større systemer er mer kompliserte å installere og dyrere på grunn av behovet for mer høyspentkontrollere. Hvis strøm brukes mer om dagen, vil det være en liten reduksjon i effektiviteten på grunn av DC (PV) til DC (BATT) til AC.
Det koblede fotovoltaiske + energilagringssystemet, også kjent som AC-transformasjonen fotovoltaisk + energilagringssystem, kan innse at DC-kraften generert av den fotovoltaiske modulen blir konvertert til AC-kraft gjennom den nettforbindede omformeren, og deretter konverteres overflødig kraft inn i DC -strøm og lagret i batteriet gjennom AC -koblet energilagringsformer. Energisamlingspunktet er ved AC -enden. Det inkluderer et fotovoltaisk strømforsyningssystem og et batteristyrkesystem. Det fotovoltaiske systemet består av en fotovoltaisk matrise og en nettkoblet omformer, og batterisystemet består av en batteripakke og en toveis omformer. De to systemene kan fungere uavhengig uten å forstyrre hverandre, eller de kan skilles fra det store kraftnettet for å danne et mikrogrid -system.
Hvordan AC-koblede systemer fungerer
Kilde: SpiritEnergy, Haitong Securities Research Institute
Koblet husholdning fotovoltaisk + energilagringssystem
Kilde: Goodwe Solar Community, Haitong Securities Research Institute
AC -koblingssystemet er 100% kompatibelt med strømnettet, enkelt å installere og enkelt å utvide. Standard husholdningsinstallasjonskomponenter er tilgjengelige, og til og med relativt store systemer (2 kW til MW-nivå) er lett utvidbare og kan kombineres med nettkoblede og frittstående generatorsett (dieselenheter, vindturbiner, etc.). De fleste strengs solforhandlinger over 3 kW har doble MPPT -innganger, så lange strenger av paneler kan installeres i forskjellige orienteringer og vippevinkler. Ved høyere DC -spenninger er AC -kobling enklere, mindre kompleks og derfor rimeligere å installere store systemer enn DC -koblede systemer som krever flere MPPT -ladekontrollere.
AC -kobling er egnet for systemtransformasjon, og det er mer effektivt å bruke AC -belastninger i løpet av dagen. Eksisterende nettkoblede PV-systemer kan transformeres til energilagringssystemer med lave investeringskostnader. Det kan gi brukerne sikker strømbeskyttelse når nettet er ute av strøm. Den er kompatibel med nettkoblede PV-systemer fra forskjellige produsenter. Avanserte AC-koblingssystemer brukes ofte til større systemer utenfor nettet og bruk strengsolvertere kombinert med avanserte multimodusomformer eller omformer/ladere for å administrere batterier og nett/generatorer. Selv om de er relativt enkle å sette opp og kraftige, er de litt mindre effektive (90-94%) når de lader batterier sammenlignet med DC-koblingssystemer (98%). Imidlertid er disse systemene mer effektive når du driver med høye vekselstrømsbelastninger i løpet av dagen, og når mer enn 97%, og noen systemer kan utvides med flere solcelleoverførere til å danne mikrogrids.
AC -kobling er mindre effektiv og dyrere for små systemer. Energien som går inn i batteriet i AC -kobling må konverteres to ganger, og når brukeren begynner å bruke den energien, må den konverteres igjen, og legge til flere tap til systemet. Derfor, når du bruker et batterisystem, synker AC-koblingseffektiviteten til 85-90%. AC -koblede omformere er dyrere for små systemer.
Husholdningen utenfor nettet Husholdnings fotovoltaisk + energilagringssystem er vanligvis sammensatt av fotovoltaiske moduler, litiumbatterier, lagringsformer utenfor nettet, belastninger og dieselgeneratorer. Systemet kan realisere direkte lading av batterier ved fotovoltaikk gjennom DC-DC-konvertering, og kan også realisere toveis DC-AC-konvertering for batterilading og utslipp. I løpet av dagen leverer fotovoltaisk kraftproduksjon først belastningen, og lader deretter batteriet; Om natten slipper batteriet ut for å levere belastningen, og når batteriet er utilstrekkelig, leveres belastningen av dieselgeneratorer. Det kan oppfylle den daglige etterspørselen om strøm i områder uten strømnett. Det kan kombineres med dieselgeneratorer for å gjøre det mulig for dieselgeneratorer å levere belastninger eller lade batterier. De fleste energilagringsførere utenfor nettet har ikke sertifisering av nettforbindelse, og selv om systemet har et rutenett, kan det ikke kobles til nettet.
Off Grid Inverter
Kilde: Growatt offisielt nettsted, Haitong Securities Research Institute
Off-nett Home Photovoltaic + Energy Storage System
Kilde: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Gjeldende scenarier for energilagringsoverførere
Energilagringsoverførere har tre hovedfunksjoner, inkludert toppbarbering, sikkerhetskopiering og uavhengig strømforsyning. Fra et regionalt perspektiv er toppbarbering en etterspørsel i Europa. Ved å ta Tyskland som et eksempel, nådde strømprisen i Tyskland 2,3 yuan/kWh i 2019, og rangerte først i verden. De siste årene har tyske elektrisitetspriser fortsatt å stige. I 2021 har den tyske elektrisitetsprisen nådd 34 euro/kWh, mens den fotovoltaiske/fotovoltaiske distribusjonen og lagrings -LCOE bare er 9,3/14,1 euro cent/kWh, som er 73%/59% lavere enn boligens strømpris. Resultatens elektrisitetspris er den samme som forskjellen mellom fotovoltaisk distribusjon og lagring av elektrisitetskostnader vil fortsette å utvide seg. Husholdnings fotovoltaiske distribusjons- og lagringssystemer kan redusere strømkostnadene, slik at brukere i områder med høye strømpriser har sterke insentiver til å installere husholdningslagring.
Residential strømpriser i forskjellige land i 2019
Kilde: EUPD Research, Haitong Securities Research Institute
Elektrisitetsprisnivå i Tyskland (cent/kwh)
Kilde: EUPD Research, Haitong Securities Research Institute
I Peak Load-markedet velger brukere hybridomformere og AC-koblede batterisystemer, som er mer kostnadseffektive og enklere å produsere. Off-nettbatteri omformerladere med tunge transformatorer er dyrere, og hybrid omformere og AC-koblede batterisystemer bruker transformatorløse omformere med byttetransistorer. Disse kompakte og lette omformene har lavere bølge- og topp effektvurderinger, men er mer kostnadseffektive, billigere og enklere å produsere.
Sikkerhetskopiering av strømforsyning er nødvendig av USA og Japan, og uavhengig strømforsyning er i presserende etterspørsel etter markedet, inkludert Sør -Afrika og andre regioner. I følge EIA overskred den gjennomsnittlige strømbruddsvarigheten i USA i 2020 8 timer, noe som hovedsakelig ble påvirket av den spredte boligen til amerikanske innbyggere, aldring av noen kraftnett og naturkatastrofer. Bruken av husholdningens fotovoltaiske distribusjons- og lagringssystemer kan redusere avhengigheten av strømnettet og øke påliteligheten av strømforsyningen på brukersiden. Det fotovoltaiske energilagringssystemet i USA er større og utstyrt med flere batterier fordi det trenger å lagre strøm for å håndtere naturkatastrofer. Uavhengig strømforsyning er en presserende etterspørsel etter markedet. I land som Sør -Afrika, Pakistan, Libanon, Filippinene og Vietnam, der den globale forsyningskjeden er tett, er den nasjonale infrastrukturen ikke nok til å støtte folks strømforbruk, så brukerne må være utstyrt med husholdningens fotovoltaiske energilagringssystemer.
USAs strømbrudd varighet per innbygger (timer)
Kilde: EIA, Haitong Securities Research Institute
I juni 2022 begynte Sør -Afrika nivå seks maktrasjonering, med mange steder som opplevde strømbrudd i 6 timer om dagen.
Kilde: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Hybrid omformere har noen begrensninger som sikkerhetskopiering. Sammenlignet med dedikerte batteri-omformere utenfor nettet, har hybridomformere noen begrensninger, hovedsakelig begrenset bølge eller topp effekt under strømbrudd. I tillegg har noen hybride omformere ingen sikkerhetskopieringsevne eller begrenset sikkerhetskopiering, så bare små eller nødvendige belastninger som belysning og grunnleggende strømkretser kan sikkerhetskopieres under strømbrudd, og mange systemer vil ha en 3-5 sekunders forsinkelse under strømmen strømbrudd. Offnett omformere gir veldig høy bølge- og topp effekt og kan håndtere høye induktive belastninger. Hvis brukere planlegger å drive utstyr med høyt overflate som pumper, kompressorer, vaskemaskiner og elektroverktøy, må omformeren kunne håndtere høye induktive bølgebelastninger.
Hybrid omformer
Kilde: Clean Energy Reviews, Haitong Securities Research Institute
DC koblet hybrid omformer
For tiden bruker de fleste fotovoltaiske energilagringssystemer i bransjen DC -kobling for å oppnå integrert fotovoltaisk og energilagringsdesign, spesielt i nye systemer, der hybridomformere er enkle å installere og lave kostnader. Når du legger til et nytt system, kan du bruke en fotovoltaisk og energilagringshybridomformer redusere kostnadene for utstyr og installasjonskostnader, fordi en omformer kan oppnå integrert kontroll og omformer. Kontrolleren og bryterbryteren i DC-koblingssystemet er billigere enn det nettkoblede omformeren og distribusjonsskapet i AC-koblingssystemet, så DC-koblingsløsningen er billigere enn AC-koblingsløsningen. I DC -koblingssystemet er kontrolleren, batteriet og omformeren seriell, tilkoblingen er relativt tett, og fleksibiliteten er dårlig. For nylig installerte systemer er fotovoltaikk, batterier og omformere designet i henhold til brukerens lastekraft og strømforbruk, så de er mer egnet for DC-koblede hybridomformere.
DC-koblede hybrid omformerprodukter er mainstream-trenden, og de store innenlandske produsentene har distribuert dem. Bortsett fra AP -energi, har store innenlandske inverterprodusenter distribuert hybridformere, blant demSineng Electric, Goodwe og Jinlonghar også distribuert AC-koblede omformere, og produktskjemaet er fullført. Deyes hybridomformer støtter AC -kobling på grunnlag av DC -kobling, som gir installasjonskonferanse for brukernes behov for aksjetransformasjon.Sungrow, Huawei, Sineng Electric og Goodwehar distribuert energilagringsbatterier, og integrering av batteriomformer kan bli en trend i fremtiden.
Oppsett av store innenlandske inverterprodusenter
Kilde: Offisielle nettsteder for forskjellige selskaper, Haitong Securities Research Institute
Trefase høyspentprodukter er i fokus for alle selskaper, og Deye fokuserer på lavspent produktmarked. Foreløpig er de fleste hybrid omformerprodukter innen 10 kW, produkter under 6kW er stort sett enfaset lavspentprodukter med en fase, og 5-10kW produkter er stort sett trefaset høyspentprodukter. Deye har utviklet en rekke høye strøm-lavspentprodukter, og lavspent 15 kW produkt som ble lansert i år har begynt å selge.
Innenlandske omformer produsenter hybrid inverterprodukter
Den maksimale konverteringseffektiviteten til nye produkter fra produsenter av innenlandske omformer har nådd omtrent 98%, og byttetid på nettet og nettet er vanligvis mindre enn 20 ms. Maksimal konverteringseffektivitetav Jinlong, Sungrow og HuaweiProduktene har nådd 98,4%, ogGoodwehar også nådd 98,2%. Den maksimale konverteringseffektiviteten til Homai og Deye er litt lavere enn 98%, men Deyes byttetid på nettet og nettet er bare 4 ms, langt lavere enn 10-20ms av sine jevnaldrende.
Sammenligning av maksimal konverteringseffektivitet av hybridformere fra forskjellige selskaper
Kilde: Offisielle nettsteder for hvert selskap, Haitong Securities Research Institute
Sammenligning av byttetid for hybrid omformere av forskjellige selskaper (MS)
Kilde: Offisielle nettsteder for hvert selskap, Haitong Securities Research Institute
Hovedproduktene fra innenlandske omformerprodusenter er stort sett rettet mot de tre store markedene i Europa, USA og Australia. I det europeiske markedet er tradisjonelle fotovoltaiske kjernemarkeder som Tyskland, Østerrike, Sveits, Sverige og Nederland hovedsakelig trefasemarkeder, som foretrekker produkter med høyere kraft. De tradisjonelle produsentene med fordeler er solskinn og Goodwe. Ginlang akselererer for å ta igjen, og stoler på prisfordelen og lanseringen av høyeffektprodukter over 15 kW er foretrukket av brukere. Sør-europeiske land som Italia og Spania trenger hovedsakelig enfase lavspentprodukter.Goodwe, Ginlang og ShouhangPresterte bra i Italia i fjor, og utgjorde hver omtrent 30% av markedet. Øst-europeiske land som Tsjekkia, Polen, Romania og Litauen krever hovedsakelig trefaserprodukter, men prisakseptet er lav. Derfor presterte Shouhang bra i dette markedet med sin lave prisfordel. I andre kvartal i år begynte Deye å sende 15 kW nye produkter til USA. USA har større energilagringssystemer og foretrekker høyere strømprodukter.
Innenlandske omformerprodusentenes hybrid omformerprodukter er rettet mot markedet
Kilde: Offisielle nettsteder for hvert selskap, Haitong Securities Research Institute
Batteriomformeren av delte type er mer populær blant installatører, men alt-i-ett-batteriomformeren er den fremtidige utviklingstrenden. Sol-lagringshybridomformere er delt inn i hybrid omformere som selges separat og battery Energy Storage Systems (BESS) som selger omformere og batterier sammen. For øyeblikket, med forhandlere som kontrollerer kanalene, er direkte kunder relativt konsentrert, og produkter med separate batterier og omformere er mer populære, spesielt utenfor Tyskland, fordi de er enkle å installere og utvide, og kan redusere anskaffelseskostnadene. , hvis en leverandør ikke kan levere batterier eller omformere, kan du finne en andre leverandør, og leveransen vil være mer garantert. Trenden i Tyskland, USA og Japan er alt-i-ett-maskiner. Alt-i-ett-maskinen kan spare mange problemer etter salg, og det er sertifiseringsfaktorer. For eksempel må brannsystemets sertifisering i USA knyttes til omformeren. Den nåværende teknologiske trenden er mot alt-i-ett-maskiner, men når det gjelder markedssalg, blir splittetypen mer akseptert av installatører.
De fleste innenlandske produsenter har begynt å distribuere batteri-inverter integrerte maskiner. Produsenter somShohang Xinneng, Growatt og Kehuahar alle valgt denne modellen. Shougang Xinnengs salg av energilagring i 2021 nådde 35 100 stk, en økning på 25 ganger sammenlignet med 20 år; Growatts energilagring i 2021 batterisalg var 53 000 sett, en femdoblet økning fra 20 år siden. Den utmerkede kvaliteten på Airo Energy Storage Inverters har drevet den fortsatte veksten av batterisalg. I 2021 var Airo -batteriforsendelser 196,99mWh, med en inntekt på 383 millioner yuan, mer enn det dobbelte av inntektene til energilagringsformere. Kunder har en høy grad av anerkjennelse av inverterprodusenter som lager batterier fordi de har et godt samarbeidsvillige forhold til omformerprodusentene og har tillit til produktene.
Shouhang nytt energilagringsbatteriets inntektsandel øker raskt
RCE: EIA, Haitong Securities Research Institute
Airo's Energy Storage Battery -inntektene vil utgjøre 46% i 2021
Kilde: Goodwe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
I DC -koblede systemer er høyspenningsbatterisystemer mer effektive, men dyrere i tilfelle mangel på batteri med høy spenning. Sammenlignet med 48V batterisystemer har høyspenningsbatterier et driftsspenningsområde på 200-500V DC, lavere kabeltap og høyere effektivitet, fordi solcellepaneler vanligvis fungerer ved 300-600V, lik batterispenningen, og veldig lavt tap og høy effektivitet DC-DC-omformere kan brukes. Høyspenningsbatterisystemer har høyere batteripriser og lavere omformerpriser enn lavspenningssystemer. Foreløpig er høyspenningsbatterier etter behov og utilstrekkelig forsyning, så høyspenningsbatterier er vanskelige å kjøpe. I tilfelle av høyspenningsbatteri mangel, er det billigere å bruke lavspenningsbatterisystemer.
DC -kobling mellom solarray og omformer
Kilde: Clean Energy Reviews, Haitong Securities Research Institute
Direkte DC -kobling til kompatible hybridomformere
RCE: Clean Energy Reviews, Haitong Securities Research Institute
Hybrid omformere fra store innenlandske produsenter er egnet for systemer utenfor nettet fordi deres sikkerhetskopiering av strømutgang under strømbrudd ikke er begrenset. Strømforsyningskraften til noen produkter er litt lavere enn det normale strømområdet, menBackup -strømforsyningskraften til nye produkter fra Goodwe, Jinlang, Sungrow og Hemai er den samme som normalverdien, det vil si at strømmen ikke er mer begrenset når du kjører off-nett, så innenlandske inverterprodusenters energilagringsoverførere er egnet for systemer utenfor nettet.
Sammenligning av sikkerhetskopiering av strømforsyning av hybrid omformerprodukter fra innenlandske inverterprodusenter
Datakilder: Offisielle nettsteder for hvert selskap, Haitong Securities Research Institute
AC koblet omformer
DC-koblede systemer er ikke egnet for ettermontering av eksisterende nettkoblede systemer. DC-koblingsmetoden har hovedsakelig følgende problemer: For det første har systemet som bruker DC-kobling problemer med komplekse ledninger og overflødig moduldesign når du modifiserer det eksisterende nettkoblede systemet; For det andre er forsinkelsen i å veksle mellom nettkoblet og off-nettet lang, noe som er vanskelig for brukere å bruke. Elektrisitetsopplevelsen er dårlig; For det tredje er de intelligente kontrollfunksjonene ikke omfattende nok, og kontrollresponsen er ikke betimelig nok, noe som gjør det vanskelig å implementere mikrogrid-applikasjoner for strømforsyning av hele huset. Derfor har noen selskaper valgt AC -koblingsteknologiruten, for eksempel Yuneng.
AC -koblingssystem gjør produktinstallasjon enklere. Yuneng innser den toveis strømmen av energi ved å koble AC-siden og det fotovoltaiske systemet, og eliminerer behovet for tilgang til den solcaiske DC-bussen, noe som gjør produktinstallasjon enklere; Den realiserer integrasjon utenfor nettet gjennom en kombinasjon av programvare i sanntids kontroll og forbedringer av maskinvaredesign på millisekundnivå; Gjennom utgangskontrollen av energilagringsverteren og den innovative kombinerte utformingen av strømforsynings- og distribusjonssystemet, realiseres mikrogrid-anvendelsen av fullhusets strømforsyning under kontroll av den automatiske kontrollboksen.
Den maksimale konverteringseffektiviteten til AC-koblede produkter er litt lavere enn for hybridomformere. Jinlong og Goodwe har også distribuert AC-koblede produkter, og hovedsakelig målrettet mot aksjemarkedet. Den maksimale konverteringseffektiviteten til AC-koblede produkter er 94-97%, noe som er litt lavere enn for hybridomformere. Dette er hovedsakelig fordi komponentene må gjennomgå to konverteringer før de kan lagres i batteriet etter å ha generert strøm, noe som reduserer konverteringseffektiviteten.
Sammenligning av AC-koblede produkter fra produsenter av innenlandske omformer
Kilde: Offisielle nettsteder for forskjellige selskaper, Haitong Securities Research Institute
Posttid: Mai-20-2024
