Energilagringsinvertertyper
Teknisk rute: Det er to hovedveier: DC-kobling og AC-kobling
Det fotovoltaiske lagringssystemet inkluderer solcellepaneler, kontrollere,solcelleomformere, energilagringsbatterier, last og annet utstyr. Det er to tekniske hovedveier: DC-kobling og AC-kobling. AC- eller DC-kobling refererer til måten solcellepanelet er koblet til eller koblet til energilagrings- eller batterisystemet. Tilkoblingstypen mellom solcellepanelet og batteriet kan være AC eller DC. De fleste elektroniske kretser bruker likestrøm, solcellepaneler genererer likestrøm, og batterier lagrer likestrøm, men de fleste elektriske apparater går på vekselstrøm.
Hybrid fotovoltaisk + energilagringssystem, det vil si at likestrømmen som genereres av den fotovoltaiske modulen lagres i batteripakken gjennom kontrolleren, og nettet kan også lade batteriet gjennom den toveis DC-AC-omformeren. Energiinnsamlingspunktet er ved DC-batterienden. I løpet av dagen forsyner solcellekraftproduksjon først lasten, og lader deretter batteriet gjennom MPPT-kontrolleren. Energilagringssystemet er koblet til nettet, og overskuddskraften kan kobles til nettet; om natten utlades batteriet for å forsyne lasten, og den utilstrekkelige delen suppleres av nettet; når nettet er tom for strøm, leverer fotovoltaisk kraftproduksjon og litiumbatterier kun strøm til belastningen utenfor nettet, og den netttilkoblede belastningen kan ikke brukes. Når belastningseffekten er større enn den fotovoltaiske kraftgenereringskraften, kan nettet og fotovoltaikken levere strøm til belastningen samtidig. Fordi fotovoltaisk kraftproduksjon og belastningsstrømforbruk ikke er stabilt, er de avhengige av batterier for å balansere systemenergien. I tillegg støtter systemet også brukere til å stille inn lade- og utladetiden for å møte brukerens strømbehov.
Hvordan et DC-koblet system fungerer
Kilde: spiritenergy, Haitong Securities Research Institute
Hybrid solcelle + energilagringssystem
Kilde: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Hybrid-omformeren integrerer off-grid-funksjonalitet for å forbedre ladeeffektiviteten. Nettkoblede omformere slår automatisk av strømmen til solcellepanelsystemet ditt under et strømbrudd av sikkerhetsmessige årsaker. Hybrid-invertere, derimot, lar brukere ha off-grid og on-grid-funksjoner samtidig, slik at strøm kan brukes selv under strømbrudd. Hybride vekselrettere forenkler energiovervåking, slik at vitale data som ytelse og energiproduksjon kan kontrolleres gjennom vekselretterpanelet eller tilkoblede smartenheter. Hvis systemet har to omformere, må de overvåkes separat. DC-kobling reduserer AC-DC-konverteringstap. Batteriladingseffektiviteten er omtrent 95-99 %, mens AC-kobling er 90 %.
Hybrid-omformere er økonomiske, kompakte og enkle å installere. Installering av 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 nettkoblet omformer, bryteren er billigere enn et distribusjonsskap, og DC- koblet løsning kan også gjøres til en kontroller-inverter alt-i-ett, noe som sparer både utstyr og installasjonskostnader. Spesielt for små og mellomstore systemer utenfor nettet er likestrømkoblede systemer svært kostnadseffektive. Hybrid-omformere er svært modulære, og det er enkelt å legge til nye komponenter og kontrollere. Ytterligere komponenter kan enkelt legges til ved hjelp av relativt rimelige DC-solkontrollere. Og hybrid-invertere er designet for å integrere lagring når som helst, noe som gjør det enklere å legge til batteripakker. Hybride invertersystemer er relativt kompakte, bruker høyspentbatterier og har mindre kabelstørrelser og lavere tap.
Konfigurasjon av DC-koblingssystem
Kilde: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
AC-koblingssystemkonfigurasjon
Kilde: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
Hybrid-omformere er imidlertid ikke egnet for å oppgradere eksisterende solcelleanlegg, og større systemer er mer komplekse og dyre å installere. Hvis en bruker ønsker å oppgradere et eksisterende solcellesystem til å inkludere batterilagring, kan valg av hybrid-inverter komplisere situasjonen, og en batteri-inverter kan være mer kostnadseffektiv fordi å velge å installere en hybrid-inverter krever en omfattende og kostbar omarbeiding av hele solcellepanelsystem. Større systemer er mer komplekse å installere og dyrere på grunn av behovet for flere høyspentkontrollere. Dersom det brukes mer strøm i løpet av dagen, vil det være en liten nedgang i effektiviteten på grunn av DC (PV) til DC (batt) til AC.
Det koblede fotovoltaiske + energilagringssystemet, også kjent som AC transformasjon fotovoltaisk + energilagringssystem, kan innse at likestrøm generert av solcellemodulen konverteres til vekselstrøm gjennom den netttilkoblede omformeren, og deretter konverteres overskuddseffekten til likestrøm og lagret i batteriet gjennom den AC-koblede energilagringsomformeren. Energiinnsamlingspunktet er i AC-enden. Den inkluderer et fotovoltaisk strømforsyningssystem og et batteristrømforsyningssystem. Solcelleanlegget består av et solcelleanlegg og en nettkoblet omformer, og batterisystemet består av en batteripakke og en toveis inverter. De to systemene kan fungere uavhengig uten å forstyrre hverandre, eller de kan skilles fra det store strømnettet for å danne et mikronettsystem.
Hvordan AC-koblede systemer fungerer
Kilde: spiritenergy, Haitong Securities Research Institute
Koblet husholdnings 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 selv relativt store systemer (2KW til MW-nivå) kan enkelt utvides og kan kombineres med netttilkoblede og frittstående generatorsett (dieselaggregater, vindturbiner, etc.). De fleste strenge solcelle-invertere over 3kW har doble MPPT-innganger, så lange strenger av paneler kan installeres i forskjellige orienteringer og tiltvinkler. Ved høyere likespenninger 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 på dagtid. Eksisterende netttilkoblede PV-systemer kan transformeres til energilagringssystemer med lave investeringskostnader. Det kan gi brukere sikker strømbeskyttelse når nettet er tom for strøm. Den er kompatibel med netttilkoblede PV-systemer fra forskjellige produsenter. Avanserte AC-koblingssystemer brukes ofte til større off-grid-systemer og bruker strenge solcelle-invertere kombinert med avanserte multi-mode invertere eller inverter/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 %) ved lading av batterier sammenlignet med DC-koblingssystemer (98 %). Imidlertid er disse systemene mer effektive når de forsyner høye AC-belastninger i løpet av dagen, og når mer enn 97 %, og noen systemer kan utvides med flere solcelle-invertere for å danne mikronett.
AC-kobling er mindre effektiv og dyrere for små systemer. Energien som går inn i batteriet i AC-koblingen må konverteres to ganger, og når brukeren begynner å bruke den energien, må den konverteres igjen, noe som gir flere tap til systemet. Derfor, når du bruker et batterisystem, synker AC-koblingseffektiviteten til 85-90%. AC-koblede omformere er dyrere for små systemer.
Det off-grid husholdnings fotovoltaiske + energilagringssystemet er generelt sammensatt av fotovoltaiske moduler, litiumbatterier, off-grid energilagringsomformere, laster 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 -utlading. I løpet av dagen forsyner solcellekraftproduksjon først lasten, og lader deretter batteriet; om natten lades batteriet ut for å forsyne lasten, og når batteriet er utilstrekkelig, forsynes lasten av dieselgeneratorer. Den kan dekke det daglige strømbehovet i områder uten strømnett. Den kan kombineres med dieselgeneratorer for å gjøre det mulig for dieselgeneratorer å forsyne laster eller lade batterier. De fleste omformere for energilagring utenfor nettet har ikke nettforbindelsessertifisering, og selv om systemet har et nett, kan det ikke kobles til nettet.
Off grid inverter
Kilde: Growatt offisielle nettsted, Haitong Securities Research Institute
Off-grid hjemme fotovoltaisk + energilagringssystem
Kilde: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Gjeldende scenarier for vekselrettere for energilagring
Energilagringsomformere har tre hovedfunksjoner, inkludert toppbarbering, reservestrømforsyning og uavhengig strømforsyning. Fra et regionalt perspektiv er toppbarbering en etterspørsel i Europa. For å ta Tyskland som et eksempel, nådde strømprisen i Tyskland 2,3 yuan/kWh i 2019, og ble først rangert i verden. De siste årene har de tyske strømprisene fortsatt å stige. I 2021 har den tyske strømprisen for boliger nådd 34 eurocent/kWh, mens LCOE for distribusjon og lagring av solceller kun er 9,3/14,1 eurocent/kWh, som er 73%/59% lavere enn strømprisen for boliger. Strømprisen for boliger er den samme som Forskjellen mellom solcelledistribusjon og strømutgifter til lagring vil fortsette å øke. Husholdnings solcelledistribusjons- og lagringssystemer kan redusere strømkostnadene, slik at brukere i områder med høye strømpriser har sterke insentiver til å installere husholdningslager.
Strømpriser for boliger i ulike land i 2019
Kilde: EuPD Research, Haitong Securities Research Institute
Strømprisnivå i Tyskland (cent/kWh)
Kilde: EuPD Research, Haitong Securities Research Institute
I topplastmarkedet velger brukerne hybridvekselrettere og AC-koblede batterisystemer, som er mer kostnadseffektive og enklere å produsere. Off-grid batteriinverterladere med tunge transformatorer er dyrere, og hybridinvertere og AC-koblede batterisystemer bruker transformatorløse invertere med svitsjetransistorer. Disse kompakte og lette inverterne har lavere overspennings- og toppeffekt, men er mer kostnadseffektive, billigere og enklere å produsere.
Reservestrømforsyning er nødvendig av USA og Japan, og uavhengig strømforsyning er i presserende etterspørsel etter markedet, inkludert Sør-Afrika og andre regioner. I følge EIA oversteg den gjennomsnittlige varigheten av strømbruddet i USA i 2020 8 timer, noe som hovedsakelig ble påvirket av den spredte boligen til amerikanske innbyggere, aldring av enkelte strømnett og naturkatastrofer. Anvendelse av husholdnings solcelledistribusjons- og lagringssystemer kan redusere avhengigheten av strømnettet og øke påliteligheten til strømforsyningen på brukersiden. Det fotovoltaiske energilagringssystemet i USA er større og utstyrt med flere batterier fordi det må lagre elektrisitet for å håndtere naturkatastrofer. Uavhengig strømforsyning er et presserende behov i markedet. I land som Sør-Afrika, Pakistan, Libanon, Filippinene og Vietnam, hvor den globale forsyningskjeden er stram, er ikke den nasjonale infrastrukturen nok til å støtte folks strømforbruk, så brukerne må utstyres med husholdnings solcelle-energilagringssystemer.
Varighet av strømbrudd i USA per innbygger (timer)
Kilde: EIA, Haitong Securities Research Institute
I juni 2022 begynte Sør-Afrika nivå seks strømrasjonering, 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 reservekraft. Sammenlignet med dedikerte batterivekselrettere utenfor nettet, har hybridvekselrettere noen begrensninger, hovedsakelig begrenset overspenning eller toppeffekt under strømbrudd. I tillegg har noen hybride invertere ingen reservestrømkapasitet eller begrenset reservekraft, så bare små eller nødvendige belastninger som belysning og grunnleggende strømkretser kan sikkerhetskopieres under strømbrudd, og mange systemer vil ha en forsinkelse på 3-5 sekunder under strøm. avbrudd. Off-grid invertere gir svært høy overspenning og toppeffekt og kan håndtere høye induktive belastninger. Hvis brukere planlegger å drive høyspenningsutstyr som pumper, kompressorer, vaskemaskiner og elektroverktøy, må omformeren være i stand til å håndtere høye induktive overspenningsbelastninger.
Sammenligning av utgangseffekt for hybrid inverter
Kilde: gjennomganger av ren energi, Haitong Securities Research Institute
DC koblet hybrid inverter
For tiden bruker de fleste fotovoltaiske energilagringssystemer i industrien DC-kobling for å oppnå integrert fotovoltaisk og energilagringsdesign, spesielt i nye systemer, hvor hybride omformere er enkle å installere og lave kostnader. Når du legger til et nytt system, kan bruk av en solcelle- og energilagringshybrid-inverter redusere utstyrskostnadene og installasjonskostnadene, fordi én inverter kan oppnå integrert kontroll og inverter. Regulatoren og bryterbryteren i DC-koblingssystemet er billigere enn netttilkoblet omformer og distribusjonsskap i AC-koblingssystemet, så DC-koblingsløsningen er billigere enn AC-koblingsløsningen. I DC-koblingssystemet er kontrolleren, batteriet og omformeren serielle, koblingen er relativt tett, og fleksibiliteten er dårlig. For nyinstallerte systemer er solceller, batterier og vekselrettere utformet i henhold til brukerens belastningseffekt og strømforbruk, slik at de er mer egnet for DC-koblede hybride vekselrettere.
DC-koblede hybride inverterprodukter er hovedtrenden, og store innenlandske produsenter har implementert dem. Bortsett fra AP Energy, har store innenlandske inverterprodusenter utplassert hybride invertere, blant annetSineng Electric, GoodWe og Jinlonghar også distribuert AC-koblede omformere, og produktskjemaet er komplett. Deyes hybrid-inverter støtter AC-kobling på grunnlag av DC-kobling, noe som gir enkel installasjon for brukernes lagertransformasjonsbehov.Sungrow, Huawei, Sineng Electric og GoodWehar utplassert energilagringsbatterier, og integrasjon av batterivekselretter kan bli en trend i fremtiden.
Layout av store innenlandske inverterprodusenter
Kilde: Offisielle nettsider til ulike selskaper, Haitong Securities Research Institute
Trefase høyspenningsprodukter er i fokus for alle selskaper, og Deye fokuserer på lavspentproduktmarkedet. For øyeblikket er de fleste hybride inverterprodukter innenfor 10KW, produkter under 6KW er for det meste enfasede lavspenningsprodukter, og 5-10KW-produkter er for det meste trefasede høyspentprodukter. Deye har utviklet en rekke lavspenningsprodukter med høy effekt, og lavspente 15KW-produktet som ble lansert i år har begynt å selge.
Innenlandske inverter produsenter hybrid inverter produkter
Den maksimale konverteringseffektiviteten til nye produkter fra innenlandske inverterprodusenter har nådd omtrent 98%, og koblingstiden på nettet og utenfor nettet er generelt mindre enn 20 ms. Maksimal konverteringseffektivitetav Jinlong, Sungrow og Huaweiprodukter har nådd 98,4%, ogBraVihar også nådd 98,2 %. Den maksimale konverteringseffektiviteten til Homai og Deye er litt lavere enn 98 %, men Deyes byttetid på og utenfor nettet er bare 4 ms, langt lavere enn 10-20 ms til jevnaldrende.
Sammenligning av maksimal konverteringseffektivitet for hybride invertere fra ulike selskaper
Kilde: Offisielle nettsteder til hvert selskap, Haitong Securities Research Institute
Sammenligning av byttetid for hybride omformere fra forskjellige selskaper (ms)
Kilde: Offisielle nettsteder til hvert selskap, Haitong Securities Research Institute
Hovedproduktene til innenlandske inverterprodusenter er stort sett rettet mot de tre store markedene i Europa, USA og Australia. I det europeiske markedet er tradisjonelle solcellekjernemarkeder som Tyskland, Østerrike, Sveits, Sverige og Nederland hovedsakelig trefasemarkeder, som foretrekker produkter med høyere effekt. De tradisjonelle produsentene med fordeler er Sunshine og Goodwe. Ginlang akselererer for å ta igjen, og stoler på Prisfordelen og lanseringen av høyeffektsprodukter over 15KW favoriseres av brukerne. Sør-europeiske land som Italia og Spania trenger hovedsakelig enfasede lavspentprodukter.Goodwe, Ginlang og Shouhangpresterte godt i Italia i fjor, og hver sto for omtrent 30 % av markedet. Østeuropeiske land som Tsjekkia, Polen, Romania og Litauen etterspør hovedsakelig trefaseprodukter, men prisaksepten er lav. Derfor presterte Shouhang godt i dette markedet med sin lave prisfordel. I andre kvartal i år begynte Deye å sende 15KW nye produkter til USA. USA har større energilagringssystemer og foretrekker produkter med høyere effekt.
Innenlandske inverterprodusenters hybride inverterprodukter retter seg mot markedet
Kilde: Offisielle nettsteder til hvert selskap, Haitong Securities Research Institute
Batteriomformeren med delt type er mer populær blant installatører, men alt-i-ett-batteriomformeren er den fremtidige utviklingstrenden. Solcellelagringshybridvekselrettere er delt inn i hybridvekselrettere som selges separat og batterienergilagringssystemer (BESS) som selger vekselrettere og batterier sammen. For tiden, med forhandlere som kontrollerer kanalene, er direkte kunder relativt konsentrerte, 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 annen leverandør, og leveringen vil være mer garantert. Trenden i Tyskland, USA og Japan er alt-i-ett-maskiner. Alt-i-ett-maskinen kan spare mange ettersalgsproblemer, og det er sertifiseringsfaktorer. For eksempel må brannsystemets sertifisering i USA være knyttet til omformeren. Den nåværende teknologiske trenden går mot alt-i-ett-maskiner, men når det gjelder markedssalg, er splitttypen mer akseptert av installatører.
De fleste innenlandske produsenter har begynt å distribuere batteri-inverter integrerte maskiner. Produsenter som f.eksShohang Xinneng, Growatt og Kehuahar alle valgt denne modellen. Shougang Xinnengs salg av energilagringsbatterier i 2021 nådde 35 100 stk, en økning på 25 ganger sammenlignet med 20 år; Growatts energilagring i 2021 Batterisalget var på 53 000 sett, en femdobling fra for 20 år siden. Den utmerkede kvaliteten på Airo energilagringsomformere har drevet den fortsatte veksten i batterisalget. I 2021 var Airo-batteriforsendelsene 196,99 MWh, med en omsetning på 383 millioner yuan, mer enn det dobbelte av omsetningen til energilagringsinvertere. Kundene har høy grad av anerkjennelse av inverterprodusenter som lager batterier fordi de har et godt samarbeidsforhold med inverterprodusentene og har tillit til produktene.
Shouhang New Energy Storage Battery's inntektsandel øker raskt
rce: EIA, Haitong Securities Research Institute
Airos energilagringsbatteriinntekter vil utgjøre 46 % i 2021
Kilde: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
I DC-koblede systemer er høyspentbatterisystemer mer effektive, men dyrere i tilfelle høyspentbatterimangel. Sammenlignet med 48V batterisystemer har høyspentbatterier et driftsspenningsområde på 200-500V DC, lavere kabeltap og høyere effektivitet, fordi solcellepaneler vanligvis opererer på 300-600V, lik batterispenningen, og svært lavt tap og høy effektivitet DC-DC omformere kan brukes. Høyspentbatterisystemer har høyere batteripriser og lavere inverterpriser enn lavspentsystemer. For øyeblikket er høyspentbatterier etterspurt og utilstrekkelig forsyning, så høyspentbatterier er vanskelige å kjøpe. Ved høyspentbatterimangel er det billigere å bruke lavspentbatterisystemer.
DC-kobling mellom solcellepanel og inverter
Kilde: gjennomganger av ren energi, Haitong Securities Research Institute
Direkte DC-kobling til kompatible hybrid-omformere
rce: clean energy reviews, Haitong Securities Research Institute
Hybrid-omformere fra store innenlandske produsenter er egnet for systemer utenfor nettet fordi deres reservestrømutgang under strømbrudd ikke er begrenset. Reservestrømforsyningen til noen produkter er litt lavere enn det normale strømområdet, menreservestrømforsyningen 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 utenfor nettet, så innenlandske inverterprodusenters energilagringsomformere er egnet for systemer utenfor nettet.
Sammenligning av reservestrømforsyningskraft for hybride inverterprodukter fra innenlandske inverterprodusenter
Datakilder: Offisielle nettsteder til hvert selskap, Haitong Securities Research Institute
AC-koblet omformer
DC-koblede anlegg er ikke egnet for ettermontering av eksisterende netttilkoblede anlegg. DC-koblingsmetoden har hovedsakelig følgende problemer: For det første har systemet som bruker DC-kobling problemer med komplekse ledninger og redundant moduldesign ved modifisering av det eksisterende netttilkoblede systemet; for det andre er forsinkelsen i bytte mellom netttilkoblet og off-grid lang, noe som er vanskelig for brukere å bruke. Strømopplevelsen er dårlig; For det tredje er de intelligente kontrollfunksjonene ikke omfattende nok og kontrollresponsen er ikke rettidig nok, noe som gjør det vanskelig å implementere mikronettapplikasjoner for hele husets strømforsyning. Derfor har noen selskaper valgt AC-koblingsteknologiruten, for eksempel Yuneng.
AC-koblingssystem gjør produktinstallasjonen enklere. Yuneng innser toveis strøm av energi ved å koble AC-siden og det solcelleanlegget, eliminere behovet for tilgang til den fotovoltaiske DC-bussen, noe som gjør produktinstallasjonen enklere; den realiserer integrasjon utenfor nettet gjennom en kombinasjon av sanntidskontroll av programvare og forbedringer av maskinvaredesign. gjennom utgangskontrollen til energilagringsomformeren og den innovative kombinerte utformingen av strømforsynings- og distribusjonssystemet, realiseres mikronett-applikasjonen av hele husets strømforsyning under kontroll av den automatiske kontrollboksen.
Maksimal konverteringseffektivitet for AC-koblede produkter er litt lavere enn hybridvekselrettere. Jinlong og GoodWe har også distribuert AC-koblede produkter, hovedsakelig rettet mot aksjetransformasjonsmarkedet. Maksimal konverteringseffektivitet for AC-koblede produkter er 94-97 %, noe som er litt lavere enn hybridvekselrettere. Dette skyldes i hovedsak at 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 innenlandske inverterprodusenter
Kilde: Offisielle nettsider til ulike selskaper, Haitong Securities Research Institute
Innleggstid: 20. mai 2024
