Типови претварача за складиштење енергије
Технички пут: Постоје два главна правца: ДЦ спрега и АЦ спрега
Фотонапонски систем за складиштење укључује соларне панеле, контролере,соларни инвертори, батерије за складиштење енергије, терета и друге опреме. Постоје два главна техничка правца: ДЦ спрега и АЦ спрега. АЦ или ДЦ спојница се односи на начин на који је соларни панел повезан или повезан са системом за складиштење енергије или батеријским системом. Врста везе између соларног панела и батерије може бити АЦ или ДЦ. Већина електронских кола користи једносмерну струју, соларни панели генеришу једносмерну струју, а батерије складиште једносмерну струју, али већина електричних уређаја ради на наизменичну струју.
Хибридни фотонапонски + систем за складиштење енергије, односно једносмерна струја коју генерише фотонапонски модул се чува у батеријском пакету преко контролера, а мрежа такође може пунити батерију преко двосмерног ДЦ-АЦ претварача. Тачка прикупљања енергије је на крају ДЦ батерије. Током дана, фотонапонска производња енергије прво напаја оптерећење, а затим пуни батерију преко МППТ контролера. Систем за складиштење енергије је повезан са мрежом, а вишак снаге се може прикључити на мрежу; ноћу, батерија се празни за снабдевање оптерећењем, а недовољан део се допуњава мрежом; када је мрежа без струје, фотонапонска производња електричне енергије и литијумске батерије напајају само оптерећење ван мреже, а оптерећење повезано на мрежу се не може користити. Када је снага оптерећења већа од снаге фотонапонске производње електричне енергије, мрежа и фотонапон могу истовремено снабдевати оптерећење. Пошто фотонапонска производња енергије и потрошња енергије оптерећења нису стабилни, они се ослањају на батерије за балансирање енергије система. Поред тога, систем такође подржава кориснике да подесе време пуњења и пражњења како би задовољили потребе корисника за енергијом.
Како функционише ДЦ-цоуплед систем
Извор: спиритенерги, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Хибридни фотонапонски + систем за складиштење енергије
Извор: ГоодВе Пхотоволтаиц Цоммунити, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Хибридни инвертер интегрише функционалност ван мреже ради побољшања ефикасности пуњења. Мрежни претварачи аутоматски искључују напајање вашег соларног система током нестанка струје из безбедносних разлога. Хибридни инвертори, с друге стране, омогућавају корисницима да имају могућности ван мреже и на мрежи у исто време, тако да се струја може користити чак и током нестанка струје. Хибридни инвертори поједностављују праћење енергије, омогућавајући да се витални подаци као што су перформансе и производња енергије провере преко инверторске плоче или повезаних паметних уређаја. Ако систем има два претварача, они се морају посебно надгледати. ДЦ спрега смањује губитке АЦ-ДЦ конверзије. Ефикасност пуњења батерије је око 95-99%, док је АЦ спојница 90%.
Хибридни претварачи су економични, компактни и лаки за инсталацију. Инсталирање новог хибридног претварача са ДЦ спојеном батеријом може бити јефтиније од накнадне уградње батерије спојене наизменичном струјом у постојећи систем јер је контролер јефтинији од мрежног претварача, прекидач је јефтинији од разводног ормана, а ДЦ- спојено решење се такође може претворити у контролер-инвертер све-у-једном, штедећи и опрему и трошкове инсталације. Посебно за системе ван мреже мале и средње снаге, системи спрегнути једносмерном струјом су веома исплативи. Хибридни претварачи су веома модуларни и лако је додати нове компоненте и контролере. Додатне компоненте се могу лако додати коришћењем релативно јефтиних ДЦ соларних контролера. Хибридни претварачи су дизајнирани да интегришу складиште у било ком тренутку, што олакшава додавање батерија. Хибридни инвертерски системи су релативно компактни, користе високонапонске батерије и имају мање величине каблова и мање губитке.
Конфигурација система ДЦ спојнице
Извор: Зхонгруи Лигхтинг Нетворк, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Конфигурација система АЦ спојнице
Извор: Зхонгруи Лигхтинг Нетворк, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Међутим, хибридни инвертори нису погодни за надоградњу постојећих соларних система, а већи системи су сложенији и скупљи за инсталацију. Ако корисник жели да надогради постојећи соларни систем тако да укључи складиштење батерија, избор хибридног претварача може да закомпликује ситуацију, а претварач батерија може бити исплативији јер одабир инсталирања хибридног претварача захтева свеобухватну и скупу прераду целог систем соларних панела. Већи системи су сложенији за инсталацију и скупљи због потребе за више високонапонских контролера. Ако се струја више користи током дана, доћи ће до благог смањења ефикасности због ДЦ (ПВ) до ДЦ (батт) до АЦ.
Повезани фотонапонски систем + систем за складиштење енергије, такође познат као фотонапонски систем за трансформацију наизменичне струје + систем за складиштење енергије, може схватити да се једносмерна енергија коју генерише фотонапонски модул претвара у наизменичну струју преко претварача повезаног на мрежу, а затим се вишак снаге претвара у једносмерну струју и складиште у батерији преко АЦ спрегнутог претварача за складиштење енергије. Тачка за прикупљање енергије је на крају АЦ. Укључује фотонапонски систем напајања и систем за напајање батеријама. Фотонапонски систем се састоји од фотонапонског низа и претварача повезаног на мрежу, а систем батерија се састоји од батерије и двосмерног претварача. Два система могу да раде независно без ометања један у другог, или се могу одвојити од велике електричне мреже како би формирали микромрежни систем.
Како функционишу системи спрегнути наизменичном струјом
Извор: спиритенерги, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Упарени кућни фотонапонски + систем за складиштење енергије
Извор: ГоодВе Солар Цоммунити, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Систем АЦ спојнице је 100% компатибилан са електричном мрежом, једноставан за инсталацију и лако проширивање. Доступне су стандардне компоненте за кућну инсталацију, а чак и релативно велики системи (2КВ до МВ ниво) се лако могу проширити и могу се комбиновати са мрежним и самосталним генераторским сетовима (дизел јединице, ветротурбине, итд.). Већина соларних инвертера снаге изнад 3кВ има двоструке МППТ улазе, тако да се дуги низови панела могу инсталирати у различитим оријентацијама и угловима нагиба. При вишим ДЦ напонима, АЦ спрега је лакша, мање сложена и стога јефтинија за инсталирање великих система од ДЦ спрегнутих система који захтевају више МППТ контролера пуњења.
АЦ спојница је погодна за трансформацију система, а ефикасније је користити оптерећење наизменичном струјом током дана. Постојећи фотонапонски системи повезани на мрежу могу се трансформисати у системе за складиштење енергије уз ниске трошкове улагања. Може да обезбеди корисницима сигурну заштиту од напајања када је мрежа без струје. Компатибилан је са мрежним фотонапонским системима различитих произвођача. Напредни системи за спајање наизменичне струје се често користе за веће системе ван мреже и користе низ соларне претвараче у комбинацији са напредним мултимодним претварачима или инверторима/пуњачима за управљање батеријама и мрежама/генераторима. Иако су релативно једноставни за постављање и моћни, они су нешто мање ефикасни (90-94%) при пуњењу батерија у поређењу са системима ДЦ спојница (98%). Међутим, ови системи су ефикаснији када напајају велика оптерећења наизменичном струјом током дана, достижући више од 97%, а неки системи се могу проширити са више соларних инвертера како би се формирале микромреже.
АЦ спојница је мање ефикасна и скупља за мале системе. Енергија која иде у батерију у АЦ спојници мора се два пута конвертовати, а када корисник почне да користи ту енергију, мора се поново конвертовати, додајући више губитака систему. Стога, када се користи систем батерија, ефикасност спајања наизменичне струје пада на 85-90%. АЦ спрегнути претварачи су скупљи за мале системе.
Фотонапонски систем за домаћинство + складиштење енергије ван мреже се углавном састоји од фотонапонских модула, литијумских батерија, инвертера за складиштење енергије ван мреже, оптерећења и дизел генератора. Систем може да реализује директно пуњење батерија фотоволтаиком кроз ДЦ-ДЦ конверзију, а такође може да реализује двосмерну ДЦ-АЦ конверзију за пуњење и пражњење батерија. Током дана, фотонапонска производња енергије прво напаја оптерећење, а затим пуни батерију; ноћу се батерија празни за снабдевање терета, а када је батерија недовољна, оптерећење се напаја дизел агрегатима. Може да задовољи дневну потражњу за електричном енергијом у областима без електричне мреже. Може се комбиновати са дизел генераторима како би се омогућило дизел генераторима да снабдевају оптерећење или пуне батерије. Већина инвертера за складиштење енергије ван мреже нема сертификат за повезивање на мрежу, а чак и ако систем има мрежу, не може се повезати на мрежу.
Офф грид инвертер
Извор: званична веб страница Гроватт-а, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Кућни фотонапонски систем ван мреже + систем за складиштење енергије
Извор: ГоодВе Пхотоволтаиц Цоммунити, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Применљиви сценарији за претвараче за складиштење енергије
Инвертори за складиштење енергије имају три главне функције, укључујући вршно бријање, резервно напајање и независно напајање. Из регионалне перспективе, бријање на врхунцу је потражња у Европи. Узимајући за пример Немачку, цена електричне енергије у Немачкој достигла је 2,3 јуана/кВх у 2019. години, заузимајући прво место у свету. Последњих година немачке цене струје су наставиле да расту. У 2021. немачка цена електричне енергије за становнике достигла је 34 евроцента/кВх, док је ЛЦОЕ за фотонапонску/фотонапонску дистрибуцију и складиштење само 9,3/14,1 евро цента/кВх, што је 73%/59% ниже од цене електричне енергије у домаћинствима. Цена електричне енергије у домаћинствима је иста као и Разлика између трошкова фотонапонске дистрибуције и трошкова електричне енергије за складиштење ће наставити да се повећава. Фотонапонски системи за дистрибуцију и складиштење у домаћинствима могу да смање трошкове електричне енергије, тако да корисници у областима са високим ценама електричне енергије имају јаке подстицаје да инсталирају складиште у домаћинству.
Цене електричне енергије у кућанствима у различитим земљама у 2019
Извор: ЕуПД Ресеарцх, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Ниво цене електричне енергије у Немачкој (центи/кВх)
Извор: ЕуПД Ресеарцх, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
На тржишту са вршним оптерећењем, корисници бирају хибридне претвараче и системе батерија спојених наизменичном струјом, који су исплативији и лакши за производњу. Инвертерски пуњачи батерија ван мреже са тешким трансформаторима су скупљи, а хибридни инвертори и системи батерија спојених наизменичном струјом користе претвараче без трансформатора са комутационим транзисторима. Ови компактни и лагани инвертори имају ниже пренапонске и вршне излазне снаге, али су исплативији, јефтинији и лакши за производњу.
Резервно напајање је потребно Сједињеним Државама и Јапану, а независно напајање је у хитној потражњи на тржишту, укључујући Јужну Африку и друге регионе. Према ЕИА, просечно трајање нестанка струје у Сједињеним Државама у 2020. години премашило је 8 сати, на шта су углавном утицали раштркани боравак америчких становника, старење неких енергетских мрежа и природне катастрофе. Примена фотонапонских система за дистрибуцију и складиштење у домаћинству може смањити зависност од електричне мреже и повећати поузданост напајања на страни корисника. Систем за складиштење фотонапонске енергије у Сједињеним Државама је већи и опремљен са више батерија јер треба да складишти електричну енергију да би се носио са природним катастрофама. Независно снабдевање електричном енергијом је хитна потражња тржишта. У земљама као што су Јужна Африка, Пакистан, Либан, Филипини и Вијетнам, где је глобални ланац снабдевања тесан, национална инфраструктура није довољна да подржи потрошњу електричне енергије људи, па корисници морају бити опремљени фотонапонским системима за складиштење енергије у домаћинству.
Трајање нестанка струје у САД по глави становника (сати)
Извор: ЕИА, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
У јуну 2022. године, Јужна Африка је почела да рационише струју на шестом нивоу, при чему су многа места имала нестанке струје по 6 сати дневно.
Извор: ГоодВе Пхотоволтаиц Цоммунити, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Хибридни претварачи имају нека ограничења као резервно напајање. У поређењу са наменским инвертерима батерија ван мреже, хибридни претварачи имају нека ограничења, углавном ограничену излазну снагу пренапона или вршне снаге током нестанка струје. Поред тога, неки хибридни претварачи немају могућност резервног напајања или ограничену резервну снагу, тако да само мала или неопходна оптерећења као што су осветљење и основна струјна кола могу да буду резервисана током нестанка струје, а многи системи ће имати кашњење од 3-5 секунди током напајања испади. Инвертори ван мреже обезбеђују веома висок пренапон и вршну излазну снагу и могу да поднесу велика индуктивна оптерећења. Ако корисници планирају да напајају опрему са високим пренапоном као што су пумпе, компресори, машине за прање веша и електрични алати, претварач мора бити у стању да поднесе висока индуктивна пренапонска оптерећења.
Поређење излазне снаге хибридног претварача
Извор: рецензије чисте енергије, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
ДЦ спрегнути хибридни инвертер
Тренутно, већина фотонапонских система за складиштење енергије у индустрији користи једносмерну спрегу да би се постигао интегрисани фотонапонски дизајн и дизајн за складиштење енергије, посебно у новим системима, где се хибридни претварачи лако инсталирају и имају ниску цену. Приликом додавања новог система, коришћење фотонапонског и хибридног претварача за складиштење енергије може смањити трошкове опреме и трошкове инсталације, јер један инвертер може постићи интегрисано управљање и инвертер. Контролер и прекидачки прекидач у систему ДЦ спојнице су јефтинији од мрежног претварача и разводног ормара у систему АЦ спојнице, тако да је решење за ДЦ спојницу јефтиније од решења за АЦ спојницу. У систему ДЦ спојнице, контролер, батерија и инвертер су серијски, веза је релативно чврста, а флексибилност је лоша. За новоинсталиране системе, фотонапонски апарати, батерије и инвертори су дизајнирани према снази оптерећења корисника и потрошњи енергије, тако да су погоднији за хибридне претвараче са једносмерном спрегом.
ДЦ-цоуплед хибридни инвертер производи су главни тренд и велики домаћи произвођачи су их применили. Осим АП Енерги-а, велики домаћи произвођачи претварача увели су хибридне претвараче, међу којимаСиненг Елецтриц, ГоодВе и Јинлонгтакође су применили претвараче спојене наизменичном струјом, а образац производа је потпун. Деие-ов хибридни инвертер подржава АЦ спрегу на основу ДЦ спреге, што пружа погодност инсталације за потребе трансформације залиха корисника.Сунгров, Хуавеи, Синенг Елецтриц и ГоодВесу применили батерије за складиштење енергије, а интеграција инвертера батерија може постати тренд у будућности.
Изглед главних домаћих произвођача инвертера
Извор: Званични сајтови разних компанија, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Трофазни високонапонски производи су у фокусу свих компанија, а Деие се фокусира на тржиште нисконапонских производа. Тренутно је већина хибридних инверторских производа унутар 10КВ, производи испод 6КВ су углавном једнофазни нисконапонски производи, а 5-10КВ производи су углавном трофазни високонапонски производи. Деие је развио низ високонапонских нисконапонских производа, а нисконапонски производ од 15КВ лансиран ове године је почео да се продаје.
Домаћи произвођачи хибридних инвертера
Максимална ефикасност конверзије нових производа домаћих произвођача инвертера достигла је око 98%, а време пребацивања на мрежу и ван мреже је углавном мање од 20мс. Максимална ефикасност конверзијеод Јинлонг, Сунгров и Хуавеипроизвода достигла 98,4%, иГоодВетакође је достигао 98,2%. Максимална ефикасност конверзије Хомаи-а и Деие-а је нешто нижа од 98%, али Деие-ово време пребацивања на мрежу и ван мреже је само 4 мс, далеко ниже од 10-20 мс његових вршњака.
Поређење максималне ефикасности конверзије хибридних претварача различитих компанија
Извор: Званичне веб странице сваке компаније, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Поређење времена укључивања хибридних претварача различитих компанија (мс)
Извор: Званичне веб странице сваке компаније, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Главни производи домаћих произвођача инвертера су углавном усмерени на три велика тржишта Европе, Сједињених Држава и Аустралије. На европском тржишту, традиционална тржишта фотонапонских језгара као што су Немачка, Аустрија, Швајцарска, Шведска и Холандија су углавном трофазна тржишта, која преферирају производе веће снаге. Традиционални произвођачи са предностима су Сунсхине и Гоодве. Гинланг убрзава да сустигне, ослањајући се на Предност у цени и лансирање производа велике снаге изнад 15КВ фаворизују корисници. Јужноевропским земљама као што су Италија и Шпанија углавном су потребни једнофазни нисконапонски производи.Гоодве, Гинланг и Схоухангу Италији су прошле године имали добре резултате, а сваки је чинио око 30% тржишта. Земље источне Европе попут Чешке, Пољске, Румуније и Литваније углавном траже трофазне производе, али њихова цена је ниска. Дакле, Схоуханг се добро показао на овом тржишту са својом ниском ценом предности. У другом кварталу ове године, Деие је почео да испоручује нове производе од 15КВ у Сједињене Државе. Сједињене Државе имају веће системе за складиштење енергије и преферирају производе веће снаге.
Хибридни инвертерски производи домаћих произвођача инвертера циљају на тржиште
Извор: Званичне веб странице сваке компаније, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Раздвојени инвертер батерија је популарнији међу инсталатерима, али све-у-једном инвертер батерија је будући тренд развоја. Хибридни инвертори за соларно складиштење деле се на хибридне претвараче који се продају одвојено и системе за складиштење енергије батерија (БЕСС) који продају претвараче и батерије заједно. Тренутно, са дилерима који контролишу канале, директни купци су релативно концентрисани, а производи са одвојеним батеријама и инвертерима су популарнији, посебно ван Немачке, јер их је лако инсталирати и проширити и могу смањити трошкове набавке. , ако један добављач не може да испоручи батерије или претвараче, можете пронаћи другог добављача, а испорука ће бити гарантованија. Тренд у Немачкој, Сједињеним Државама и Јапану су машине све у једном. Машина „све у једном“ може да уштеди много проблема након продаје, а постоје и фактори сертификације. На пример, сертификат противпожарног система у Сједињеним Државама мора бити повезан са претварачем. Тренутни технолошки тренд је ка машинама све у једном, али у смислу тржишне продаје, сплит тип је више прихваћен од стране инсталатера.
Већина домаћих произвођача почела је да примењује машине са интегрисаном батеријом и претварачем. Произвођачи као нпрСхоханг Ксинненг, Гроватт и Кехуасви су изабрали овај модел. Схоуганг Ксинненгова продаја батерија за складиштење енергије у 2021. години достигла је 35.100 комада, што је повећање од 25 пута у поређењу са 20 година; Гроватт-ово складиште енергије у 2021. години. Продаја батерија износила је 53.000 комплета, што је петоструко повећање у односу на пре 20 година. Одличан квалитет Аиро претварача за складиштење енергије подстакао је континуирани раст продаје батерија. У 2021. испорука Аиро батерија износила је 196,99 МВх, са приходом од 383 милиона јуана, што је више него двоструко више од прихода претварача за складиштење енергије. Купци имају висок степен препознатљивости произвођача инвертера који производе батерије јер имају добар однос сарадње са произвођачима инвертера и имају поверење у производе.
Пропорција прихода Схоуханг нове батерије за складиштење енергије се брзо повећава
рце: ЕИА, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Аиро-ов приход од батерија за складиштење енергије износиће 46% у 2021
Извор: ГоодВе Пхотоволтаиц Цоммунити, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
У системима спрегнутим једносмерном струјом, системи батерија високог напона су ефикаснији, али скупљи у случају несташице батерије високог напона. У поређењу са системима батерија од 48В, високонапонске батерије имају опсег радног напона од 200-500В ДЦ, мање губитке у кабловима и већу ефикасност, јер соларни панели обично раде на 300-600В, слично напону батерије, и веома мали губитак и висока ефикасност Могу се користити ДЦ-ДЦ претварачи. Системи батерија високог напона имају више цене батерија и ниже цене инвертера од нисконапонских система. Тренутно су високонапонске батерије у великој потражњи и недовољно снабдевање, тако да је високонапонске батерије тешко купити. У случају несташице батерије високог напона, јефтиније је користити системе батерија ниског напона.
ДЦ спојница између соларног поља и претварача
Извор: рецензије чисте енергије, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Директно ДЦ спајање на компатибилне хибридне претвараче
рце: рецензије чисте енергије, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Хибридни претварачи великих домаћих произвођача су погодни за системе ван мреже јер њихова резервна излазна снага током нестанка струје није ограничена. Снага резервног напајања неких производа је нешто нижа од нормалног опсега снаге, алирезервна снага напајања нових производа Гоодве, Јинланг, Сунгров и Хемаи је иста као нормална вредност, односно, снага није више ограничена када се ради ван мреже, тако да су инвертори за складиштење енергије домаћих произвођача инвертера погодни за системе ван мреже.
Поређење снаге резервног напајања хибридних инверторских производа домаћих произвођача инвертера
Извори података: Званичне веб странице сваке компаније, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
АЦ спрегнути инвертер
Системи спрегнути једносмерном струјом нису погодни за накнадну уградњу постојећих система повезаних на мрежу. Метода ДЦ спајања углавном има следеће проблеме: Прво, систем који користи ДЦ спрегу има проблеме са сложеним ожичењем и дизајном редундантног модула када се модификује постојећи систем повезан на мрежу; друго, кашњење у пребацивању између мрежног повезивања и ван мреже је дуго, што је корисницима тешко да користе. Искуство са електричном енергијом је лоше; треће, интелигентне контролне функције нису довољно свеобухватне и контролни одговор није довољно благовремен, што отежава имплементацију микромрежних апликација за напајање у целој кући. Стога су неке компаније изабрале пут технологије спајања наизменичном струјом, као што је Иуненг.
Систем АЦ спојнице олакшава инсталацију производа. Иуненг остварује двосмерни ток енергије спајањем АЦ стране и фотонапонског система, елиминишући потребу за приступом фотонапонској магистрали једносмерне струје, што олакшава инсталацију производа; остварује интеграцију ван мреже кроз комбинацију софтверске контроле у реалном времену и побољшања дизајна хардвера Пребацивање на нивоу милисекунди; кроз излазну контролу претварача за складиштење енергије и иновативни комбиновани дизајн система за напајање и дистрибуцију, реализује се микромрежна примена напајања за целу кућу под контролом аутоматске контролне кутије.
Максимална ефикасност конверзије производа спојених на наизменичну струју је нешто нижа од оне код хибридних претварача. Јинлонг и ГоодВе су такође применили производе спојене наизменичном струјом, углавном циљајући тржиште трансформације акција. Максимална ефикасност конверзије производа спојених на наизменичну струју је 94-97%, што је нешто ниже од оне код хибридних претварача. Ово је углавном зато што компоненте морају да прођу две конверзије пре него што се могу ускладиштити у батерији након генерисања електричне енергије, што смањује ефикасност конверзије.
Поређење производа са спрегом наизменичне струје домаћих произвођача инвертера
Извор: Званични сајтови разних компанија, Хаитонг Сецуритиес Ресеарцх Институте
Време поста: 20. мај 2024
