Typer av växelriktare för energilagring
Teknisk väg: Det finns två huvudvägar: DC-koppling och AC-koppling
Solcellslagringssystemet inkluderar solpaneler, kontroller,solomriktare, energilagringsbatterier, laster och annan utrustning. Det finns två huvudsakliga tekniska vägar: DC-koppling och AC-koppling. AC- eller DC-koppling hänvisar till hur solpanelen är kopplad eller ansluten till energilagrings- eller batterisystemet. Anslutningstypen mellan solpanelen och batteriet kan vara AC eller DC. De flesta elektroniska kretsar använder DC, solpaneler genererar DC och batterier lagrar DC, men de flesta elektriska apparater drivs med AC.
Hybrid fotovoltaisk + energilagringssystem, det vill säga likströmmen som genereras av solcellsmodulen lagras i batteripaketet genom styrenheten, och nätet kan också ladda batteriet genom den dubbelriktade DC-AC-omvandlaren. Energiuppsamlingspunkten är vid DC-batteriänden. Under dagen levererar solceller först belastningen och laddar sedan batteriet genom MPPT-styrenheten. Energilagringssystemet är anslutet till nätet, och överskottseffekten kan kopplas till nätet; på natten laddas batteriet ur för att försörja lasten, och den otillräckliga delen kompletteras av nätet; när elnätet är urladdat, levererar solceller och litiumbatterier endast ström till belastningen utanför nätet, och den nätanslutna belastningen kan inte användas. När belastningseffekten är större än den fotovoltaiska kraftgenereringseffekten, kan nätet och solcellerna leverera ström till belastningen samtidigt. Eftersom solenergiproduktion och belastningsströmförbrukning inte är stabil, förlitar de sig på batterier för att balansera systemets energi. Dessutom stöder systemet även användare att ställa in laddnings- och urladdningstiden för att möta användarens strömbehov.
Hur ett DC-kopplat system fungerar
Källa: spiritenergy, Haitong Securities Research Institute
Hybrid solceller + energilagringssystem
Källa: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Hybridväxelriktaren integrerar off-grid-funktionalitet för att förbättra laddningseffektiviteten. Nätbundna växelriktare stänger automatiskt av strömmen till ditt solpanelssystem under ett strömavbrott av säkerhetsskäl. Hybridväxelriktare, å andra sidan, tillåter användare att ha funktioner utanför nätet och på nätet samtidigt, så ström kan användas även under strömavbrott. Hybridväxelriktare förenklar energiövervakningen, vilket gör att viktiga data som prestanda och energiproduktion kan kontrolleras via växelriktarpanelen eller anslutna smarta enheter. Om systemet har två växelriktare måste de övervakas separat. DC-koppling minskar AC-DC-konverteringsförluster. Batteriladdningseffektiviteten är cirka 95-99 %, medan AC-kopplingen är 90 %.
Hybridväxelriktare är ekonomiska, kompakta och enkla att installera. Att installera en ny hybridväxelriktare med ett DC-kopplat batteri kan vara billigare än att eftermontera ett AC-kopplat batteri i ett befintligt system eftersom styrenheten är billigare än en nätbunden växelriktare, omkopplaren är billigare än ett distributionsskåp och DC- kopplad lösning kan också göras till en styrenhet-inverter allt-i-ett, vilket sparar både utrustning och installationskostnader. Speciellt för små och medelstora system utanför nätet är DC-kopplade system mycket kostnadseffektiva. Hybridväxelriktare är mycket modulära och det är lätt att lägga till nya komponenter och styrenheter. Ytterligare komponenter kan enkelt läggas till med hjälp av relativt billiga DC-solpaneler. Och hybridväxelriktare är designade för att integrera lagring när som helst, vilket gör det lättare att lägga till batteripaket. Hybridväxelriktarsystem är relativt kompakta, använder högspänningsbatterier och har mindre kabelstorlekar och lägre förluster.
DC-kopplingssystemkonfiguration
Källa: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
AC kopplingssystem konfiguration
Källa: Zhongrui Lighting Network, Haitong Securities Research Institute
Hybridväxelriktare är dock inte lämpliga för att uppgradera befintliga solsystem, och större system är mer komplexa och dyra att installera. Om en användare vill uppgradera ett befintligt solsystem för att inkludera batterilagring, kan valet av en hybridväxelriktare komplicera situationen, och en batteriväxelriktare kan vara mer kostnadseffektiv eftersom att välja att installera en hybridväxelriktare kräver en omfattande och dyr omarbetning av hela solpanelssystem. Större system är mer komplexa att installera och dyrare på grund av behovet av fler högspänningsregulatorer. Om el används mer under dagen blir det en liten minskning av effektiviteten på grund av DC (PV) till DC (batt) till AC.
Det kopplade fotovoltaiska + energilagringssystemet, även känt som AC transformation photovoltaic + energilagringssystem, kan inse att den likström som genereras av solcellsmodulen omvandlas till växelström genom den nätanslutna växelriktaren, och sedan omvandlas överskottseffekten till likström och lagras i batteriet genom den AC-kopplade energilagringsväxelriktaren. Energiuppsamlingspunkten är i AC-änden. Den inkluderar ett solcellsströmförsörjningssystem och ett batteriströmförsörjningssystem. Solcellssystemet består av en solcellspanel och en nätansluten växelriktare, och batterisystemet består av ett batteripaket och en dubbelriktad växelriktare. De två systemen kan fungera oberoende av varandra utan att störa varandra, eller så kan de separeras från det stora elnätet för att bilda ett mikronätsystem.
Hur AC-kopplade system fungerar
Källa: spiritenergy, Haitong Securities Research Institute
Kopplat hushålls solceller + energilagringssystem
Källa: GoodWe Solar Community, Haitong Securities Research Institute
AC-kopplingssystemet är 100 % kompatibelt med elnätet, lätt att installera och lätt att bygga ut. Standardkomponenter för hushållsinstallationer finns tillgängliga, och även relativt stora system (2KW till MW-nivå) är lätt utbyggbara och kan kombineras med nätanslutna och fristående generatoraggregat (dieselaggregat, vindturbiner, etc.). De flesta strängsolarväxelriktare över 3kW har dubbla MPPT-ingångar, så långa strängar av paneler kan installeras i olika orienteringar och lutningsvinklar. Vid högre DC-spänningar är AC-koppling lättare, mindre komplex och därför billigare att installera stora system än DC-kopplade system som kräver flera MPPT-laddningsregulatorer.
AC-koppling är lämplig för systemtransformation, och det är mer effektivt att använda AC-laster under dagen. Befintliga nätanslutna solcellssystem kan omvandlas till energilagringssystem med låga investeringskostnader. Det kan ge användarna ett säkert strömskydd när elnätet är strömlöst. Den är kompatibel med nätanslutna PV-system från olika tillverkare. Avancerade AC-kopplingssystem används ofta för större off-grid system och använder strängsolar inverters kombinerat med avancerade multi-mode växelriktare eller inverter/laddare för att hantera batterier och nät/generatorer. Även om de är relativt enkla att installera och kraftfulla, är de något mindre effektiva (90-94 %) vid laddning av batterier jämfört med DC-kopplingssystem (98 %). Dessa system är dock mer effektiva när de drivs med höga växelströmsbelastningar under dagen, och når mer än 97 %, och vissa system kan utökas med flera solomriktare för att bilda mikronät.
AC-koppling är mindre effektiv och dyrare för små system. Energin som går in i batteriet i AC-kopplingen måste omvandlas två gånger, och när användaren börjar använda den energin måste den omvandlas igen, vilket ökar systemets förluster. Därför, när du använder ett batterisystem, sjunker AC-kopplingseffektiviteten till 85-90%. AC-kopplade växelriktare är dyrare för små system.
Det off-grid hushålls fotovoltaiska + energilagringssystem består i allmänhet av fotovoltaiska moduler, litiumbatterier, off-grid energilagringsväxelriktare, laster och dieselgeneratorer. Systemet kan realisera direktladdning av batterier med solceller genom DC-DC-omvandling, och kan också realisera dubbelriktad DC-AC-omvandling för batteriladdning och urladdning. Under dagen försörjer solceller först belastningen och laddar sedan batteriet; på natten laddas batteriet ur för att försörja lasten, och när batteriet är otillräckligt försörjs lasten av dieselgeneratorer. Den kan möta det dagliga elbehovet i områden utan elnät. Den kan kombineras med dieselgeneratorer för att möjliggöra för dieselgeneratorer att försörja laster eller ladda batterier. De flesta off-grid energilagringsväxelriktare har inte nätanslutningscertifiering, och även om systemet har ett nät kan det inte anslutas till nätet.
Off grid inverter
Källa: Growatt officiella webbplats, Haitong Securities Research Institute
Off-grid hem solceller + energilagringssystem
Källa: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Tillämpliga scenarier för växelriktare för energilagring
Energilagringsväxelriktare har tre huvudfunktioner, inklusive peak shaving, backup strömförsörjning och oberoende strömförsörjning. Ur ett regionalt perspektiv är peak shaving en efterfrågan i Europa. Om man tar Tyskland som exempel nådde elpriset i Tyskland 2,3 yuan/kWh 2019, rankad först i världen. De tyska elpriserna har fortsatt att stiga de senaste åren. År 2021 har det tyska elpriset för bostäder nått 34 eurocent/kWh, medan solcells/solcellsdistribution och lagring LCOE endast är 9,3/14,1 eurocent/kWh, vilket är 73%/59% lägre än elpriset för bostäder. Elpriset för bostäder är detsamma som Skillnaden mellan solcellsdistribution och lagringselkostnader kommer att fortsätta att öka. Hushållens solcellsdistribution och lagringssystem kan minska elkostnaderna, så användare i områden med höga elpriser har starka incitament att installera hushållslagring.
Elpriser för bostäder i olika länder 2019
Källa: EuPD Research, Haitong Securities Research Institute
Elprisnivå i Tyskland (cent/kWh)
Källa: EuPD Research, Haitong Securities Research Institute
På topplastmarknaden väljer användarna hybridväxelriktare och AC-kopplade batterisystem, som är mer kostnadseffektiva och lättare att tillverka. Off-grid batteriväxelriktare laddare med tunga transformatorer är dyrare, och hybridväxelriktare och AC-kopplade batterisystem använder transformatorlösa växelriktare med switchande transistorer. Dessa kompakta och lätta växelriktare har lägre överspännings- och toppeffekter, men är mer kostnadseffektiva, billigare och enklare att tillverka.
Backup strömförsörjning behövs av USA och Japan, och oberoende strömförsörjning är i akut efterfrågan på marknaden, inklusive Sydafrika och andra regioner. Enligt EIA översteg det genomsnittliga strömavbrottet i USA 2020 8 timmar, vilket främst påverkades av de amerikanska invånarnas utspridda bosättning, åldrandet av vissa elnät och naturkatastrofer. Användning av hushålls solcellsdistribution och lagringssystem kan minska beroendet av elnätet och öka tillförlitligheten för strömförsörjningen på användarsidan. Solcellsenergilagringssystemet i USA är större och utrustat med fler batterier eftersom det behöver lagra el för att hantera naturkatastrofer. Oberoende strömförsörjning är en akut efterfrågan på marknaden. I länder som Sydafrika, Pakistan, Libanon, Filippinerna och Vietnam, där den globala försörjningskedjan är snäv, räcker inte den nationella infrastrukturen för att stödja människors elförbrukning, så användarna måste vara utrustade med hushållssystem för lagring av solceller.
USA:s strömavbrottslängd per capita (timmar)
Källa: EIA, Haitong Securities Research Institute
I juni 2022 började Sydafrika energiransonering på nivå sex, med många platser som upplevde strömavbrott under 6 timmar om dagen.
Källa: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
Hybridväxelriktare har vissa begränsningar som reservkraft. Jämfört med dedikerade off-grid batteriväxelriktare har hybridväxelriktare vissa begränsningar, främst begränsade överspänningar eller toppeffekter under strömavbrott. Dessutom har vissa hybridväxelriktare ingen reservkraftskapacitet eller begränsad reservkraft, så endast små eller nödvändiga belastningar som belysning och grundläggande strömkretsar kan säkerhetskopieras under strömavbrott, och många system kommer att ha en 3-5 sekunders fördröjning under strömmen. avbrott. Off-grid växelriktare ger mycket hög överspänning och toppeffekt och kan hantera höga induktiva belastningar. Om användare planerar att driva högspänningsutrustning såsom pumpar, kompressorer, tvättmaskiner och elverktyg, måste växelriktaren kunna hantera höga induktiva överspänningsbelastningar.
Jämförelse av hybridinverterns uteffekt
Källa: recensioner av ren energi, Haitong Securities Research Institute
DC-kopplad hybridväxelriktare
För närvarande använder de flesta solcellsenergilagringssystem i branschen DC-koppling för att uppnå integrerad solcells- och energilagringsdesign, särskilt i nya system, där hybridväxelriktare är enkla att installera och låg kostnad. När du lägger till ett nytt system kan användning av en solcells- och energilagringshybridväxelriktare minska utrustningskostnaderna och installationskostnaderna, eftersom en växelriktare kan uppnå integrerad styrning och växelriktare. Styrenheten och omkopplaren i DC-kopplingssystemet är billigare än den nätanslutna växelriktaren och distributionsskåpet i AC-kopplingssystemet, så DC-kopplingslösningen är billigare än AC-kopplingslösningen. I DC-kopplingssystemet är regulatorn, batteriet och växelriktaren seriella, anslutningen är relativt tät och flexibiliteten är dålig. För nyinstallerade system är solceller, batterier och växelriktare utformade efter användarens belastningseffekt och strömförbrukning, så de är mer lämpliga för DC-kopplade hybridväxelriktare.
DC-kopplade hybridinverterprodukter är den vanliga trenden och stora inhemska tillverkare har implementerat dem. Förutom AP Energy har stora inhemska växelriktartillverkare distribuerat hybridväxelriktare, bland annatSineng Electric, GoodWe och Jinlonghar även installerat AC-kopplade växelriktare och produktformuläret är komplett. Deyes hybridväxelriktare stöder AC-koppling på basis av DC-koppling, vilket ger installationsbekvämlighet för användarnas behov av lagertransformation.Sungrow, Huawei, Sineng Electric och GoodWehar installerat energilagringsbatterier, och integrering av batteriväxelriktare kan bli en trend i framtiden.
Layout av stora inhemska invertertillverkare
Källa: Officiella webbplatser för olika företag, Haitong Securities Research Institute
Trefasiga högspänningsprodukter är i fokus för alla företag, och Deye fokuserar på lågspänningsproduktmarknaden. För närvarande är de flesta hybridväxelriktarprodukter inom 10KW, produkter under 6KW är mestadels enfasiga lågspänningsprodukter och 5-10KW-produkter är oftast trefasiga högspänningsprodukter. Deye har utvecklat en mängd olika högeffekts lågspänningsprodukter, och lågspänningsprodukten på 15KW som lanserades i år har börjat säljas.
Inhemska växelriktare tillverkare hybrid inverter produkter
Den maximala konverteringseffektiviteten för nya produkter från inhemska växelriktartillverkare har nått cirka 98%, och kopplingstiden på nätet och utanför nätet är i allmänhet mindre än 20ms. Maximal konverteringseffektivitetav Jinlong, Sungrow och Huaweiprodukter har nått 98,4%, ochBraVihar också nått 98,2%. Den maximala konverteringseffektiviteten för Homai och Deye är något lägre än 98 %, men Deyes växlingstid på nätet och utanför nätet är bara 4 ms, mycket lägre än 10-20 ms för sina kamrater.
Jämförelse av maximal konverteringseffektivitet för hybridväxelriktare från olika företag
Källa: Officiella webbplatser för varje företag, Haitong Securities Research Institute
Jämförelse av kopplingstid för hybridväxelriktare från olika företag (ms)
Källa: Officiella webbplatser för varje företag, Haitong Securities Research Institute
Huvudprodukterna från inhemska växelriktartillverkare är främst inriktade på de tre stora marknaderna i Europa, USA och Australien. På den europeiska marknaden är traditionella solcellskärnmarknader som Tyskland, Österrike, Schweiz, Sverige och Nederländerna huvudsakligen trefasmarknader som föredrar produkter med högre effekt. De traditionella tillverkarna med fördelar är Sunshine och Goodwe. Ginlang accelererar för att komma ikapp, förlitar sig på Prisfördelen och lanseringen av högeffektprodukter över 15KW gynnas av användarna. Sydeuropeiska länder som Italien och Spanien behöver främst enfasiga lågspänningsprodukter.Goodwe, Ginlang och Shouhangpresterade bra i Italien förra året, var och en stod för cirka 30 % av marknaden. Östeuropeiska länder som Tjeckien, Polen, Rumänien och Litauen efterfrågar främst trefasprodukter, men deras prisacceptans är låg. Därför presterade Shouhang bra på denna marknad med sin låga prisfördel. Under andra kvartalet i år började Deye skicka 15KW nya produkter till USA. USA har större energilagringssystem och föredrar produkter med högre effekt.
Inhemska invertertillverkares hybridinverterprodukter riktar sig till marknaden
Källa: Officiella webbplatser för varje företag, Haitong Securities Research Institute
Batteriväxelriktaren av delad typ är mer populär bland installatörer, men allt-i-ett-batteriväxelriktaren är den framtida utvecklingstrenden. Hybridväxelriktare för solenergi är uppdelade i hybridväxelriktare som säljs separat och batterienergilagringssystem (BESS) som säljer växelriktare och batterier tillsammans. För närvarande, med återförsäljare som kontrollerar kanalerna, är direktkunderna relativt koncentrerade, och produkter med separata batterier och växelriktare är mer populära, särskilt utanför Tyskland, eftersom de är lätta att installera och bygga ut och kan minska upphandlingskostnaderna. , om en leverantör inte kan leverera batterier eller växelriktare, kan du hitta en andra leverantör, och leveransen kommer att vara mer garanterad. Trenden i Tyskland, USA och Japan är allt-i-ett-maskiner. Allt-i-ett-maskinen kan rädda många problem efter försäljningen, och det finns certifieringsfaktorer. Till exempel måste brandsystemets certifiering i USA kopplas till växelriktaren. Den nuvarande tekniska trenden går mot allt-i-ett-maskiner, men när det gäller marknadsförsäljning är den delade typen mer accepterad av installatörer.
De flesta inhemska tillverkare har börjat använda batteri-inverter integrerade maskiner. Tillverkare som t.exShohang Xinneng, Growatt och Kehuahar alla valt denna modell. Shougang Xinnengs försäljning av energilagringsbatterier 2021 nådde 35 100 st, en ökning med 25 gånger jämfört med 20 år; Growatts energilagring 2021 Batteriförsäljningen var 53 000 uppsättningar, en femfaldig ökning från för 20 år sedan. Den utmärkta kvaliteten på Airos energilagringsväxelriktare har drivit på den fortsatta tillväxten av batteriförsäljningen. År 2021 var Airo-batterileveranserna 196,99 MWh, med intäkter på 383 miljoner yuan, mer än dubbelt så mycket som intäkterna från energilagringsväxelriktare. Kunderna har en hög grad av igenkänning av växelriktartillverkare som tillverkar batterier eftersom de har ett gott samarbete med växelriktartillverkarna och har förtroende för produkterna.
Shouhang New Energy Storage Battery's Intäktsandel ökar snabbt
rce: EIA, Haitong Securities Research Institute
Airos intäkter från energilagringsbatterier kommer att stå för 46 % 2021
Källa: GoodWe Photovoltaic Community, Haitong Securities Research Institute
I DC-kopplade system är högspänningsbatterisystem mer effektiva, men dyrare i händelse av högspänningsbatteribrist. Jämfört med 48V batterisystem har högspänningsbatterier ett driftspänningsområde på 200-500V DC, lägre kabelförluster och högre effektivitet, eftersom solpaneler vanligtvis arbetar på 300-600V, liknande batterispänningen, och mycket låga förluster och hög effektivitet DC-DC-omvandlare kan användas. Högspänningsbatterisystem har högre batteripriser och lägre inverterpriser än lågspänningssystem. För närvarande är högspänningsbatterier i hög efterfrågan och otillräcklig tillgång, så högspänningsbatterier är svåra att köpa. Vid högspänningsbatteribrist är det billigare att använda lågspänningsbatterisystem.
DC-koppling mellan solpanel och växelriktare
Källa: recensioner av ren energi, Haitong Securities Research Institute
Direkt DC-koppling till kompatibla hybridväxelriktare
rce: recensioner av ren energi, Haitong Securities Research Institute
Hybridväxelriktare från stora inhemska tillverkare är lämpliga för system utanför nätet eftersom deras reserveffekt under strömavbrott inte är begränsad. Reservströmförsörjningen för vissa produkter är något lägre än det normala strömintervallet, menreservkraften för nya produkter från Goodwe, Jinlang, Sungrow och Hemai är densamma som normalvärdet, det vill säga strömmen är inte mer begränsad när man kör utanför nätet, så inhemska växelriktartillverkares energilagringsväxelriktare är lämpliga för system utanför nätet.
Jämförelse av reservkraft för strömförsörjning av hybridinverterprodukter från inhemska invertertillverkare
Datakällor: Officiella webbplatser för varje företag, Haitong Securities Research Institute
AC-kopplad växelriktare
DC-kopplade system är inte lämpliga för eftermontering av befintliga nätanslutna system. DC-kopplingsmetoden har huvudsakligen följande problem: För det första har systemet som använder DC-koppling problem med komplex ledning och redundant moduldesign vid modifiering av det befintliga nätanslutna systemet; för det andra är fördröjningen vid byte mellan nätansluten och off-grid lång, vilket är svårt för användarna att använda. Elupplevelsen är dålig; För det tredje är de intelligenta styrfunktionerna inte tillräckligt omfattande och kontrollsvaret är inte tillräckligt i tid, vilket gör det svårt att implementera mikronättillämpningar för strömförsörjning i hela huset. Därför har vissa företag valt AC-kopplingsteknikvägen, som Yuneng.
AC-kopplingssystem gör produktinstallationen enklare. Yuneng inser tvåvägsflödet av energi genom att koppla AC-sidan och solcellssystemet, vilket eliminerar behovet av tillgång till den fotovoltaiska DC-bussen, vilket gör produktinstallationen enklare; den realiserar integrering utanför nätet genom en kombination av mjukvarustyrning i realtid och förbättringar av hårdvarudesign på millisekundsnivåväxling; genom utgångsstyrningen av energilagringsomriktaren och den innovativa kombinerade designen av strömförsörjnings- och distributionssystemet, realiseras mikronättillämpningen av hela husets strömförsörjning under kontroll av den automatiska kontrollboxen.
Den maximala konverteringseffektiviteten för AC-kopplade produkter är något lägre än för hybridväxelriktare. Jinlong och GoodWe har också distribuerat AC-kopplade produkter, främst inriktade på aktieomvandlingsmarknaden. Den maximala konverteringseffektiviteten för AC-kopplade produkter är 94-97 %, vilket är något lägre än för hybridväxelriktare. Detta beror främst på att komponenterna måste genomgå två omvandlingar innan de kan lagras i batteriet efter att ha genererat el, vilket minskar omvandlingseffektiviteten.
Jämförelse av AC-kopplade produkter från inhemska invertertillverkare
Källa: Officiella webbplatser för olika företag, Haitong Securities Research Institute
Posttid: 20 maj 2024
