Как батериите за съхранение на енергия, инверторите и слънчевите панели работят заедно?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обща структура на системата и принципи на подразделение на компонентите

 

Трите основни компонента на цялата система са: фотоволтаични модули (слънчеви панели),литиеви батерии за съхранение на енергияи двупосочни инвертори за съхранение на енергия (PCS). Поддържащите аксесоари включват: DC комбиниращи кутии, прекъсвачи, електромери, разпределителни шкафове, мрежови интерфейси и битови товари.

 

1. Основни принципи на работа на всеки компонент

 

(1) Слънчеви фотоволтаични панели (блокове за производство на електроенергия)

 

Панелите са съставени от голям брой фотоволтаични клетки, свързани последователно/паралелно, въз основа на фотоволтаичния ефект: фотоните на слънчевата светлина удрят силициевите полупроводници, възбуждайки електрони, за да образуват насочен постоянен ток;

 

● Изходни характеристики: Чиста постоянна мощност; напрежението варира значително в зависимост от интензитета на светлината и температурата; високо напрежение по обяд, ниско напрежение рано сутрин/вечер и в облачни дни;

 

● Не може да се свързва директно към домакински уреди (домакински 220V променлив ток), не може да се свързва директно към батерии (несъответствието на напрежението и липсата на защита при зареждане ще причини издуване и повреда);

 

● Множество платки, свързани последователно, увеличават общото постоянно напрежение, а свързаните паралелно увеличават общия ток на зареждане.

 

(2) Батерия за съхранение на енергия (блок за съхранение на енергия, основен литиево-железен фосфат)

 

Вътрешно се състои от клетки → модули →батерийни пакети + BMS (система за управление на батерията):

 

1) Основни функции на BMS: балансиране на напрежението на клетката, защита от презареждане/пре-разреждане/свръхток/висока температура и-отчитане в реално време на оставащия SOC;

 

2) Форма на енергия: може да съхранява и извежда само постоянен ток;

 

3) Зареждане: фотоволтаична постоянна мощност с нестабилно ниско-напрежение може да бъде безопасно заредена само след стабилизиране от инвертора;

 

4) Разреждане: извежда стабилна постоянна мощност към инвертора за инверсия и повишаване на напрежението.

 

(3) Двупосочен инвертор за съхранение на енергия PCS (ядро за управление на системата)

 

Обикновените фотоволтаични инвертори преобразуват само DC в AC; PCS за съхранение на енергия е двупосочен преобразувател на мощност с две вериги:

 

1) Инверторен канал (DC→AC): фотоволтаик/батерия DC → усилване, филтър → стандартно 220V/380V синусоидално AC захранване за захранване на домакински уреди;

 

2) Токоизправителен канал (AC→DC): Мрежово променливотоково захранване → стъпка{1}}понижаващо коригиране → стабилно постояннотоково захранване за зареждане на батерията (изключено-пиково съхранение на електроенергия);

 

3) Вграден-основен контролен чип: Придобиване в-реално време на фотоволтаична мощност, SOC на батерията, мощност на домакинския товар и напрежение на мрежата; автоматично разпределение на мощността на милисекунда-ниво и превключване на режимите на работа.

 

Сравнение на основните параметри и функции на трите основни компонента:

 

Компоненти	Тип енергия	Основни функции	Ключови параметри	Оперативни ограничения
Слънчеви фотоволтаични панели	Извежда само DC	Слънчевата енергия се преобразува в електрическа; това е единственият източник на електроенергия на системата.	Пикова мощност, напрежение-на отворена верига, ток-на късо съединение, ефективност на преобразуване	Без светлина не се генерира електричество; изходното напрежение варира в зависимост от светлината и температурата.
Батерия за съхранение на енергия	Съхранявайте/извеждайте постоянен ток	Съхранявайте излишната електрическа енергия за захранване по време на периоди на тъмнина.	Капацитет kWh, номинално напрежение, SOC интервал на зареждане и разреждане, живот на цикъла	Презареждането и-разреждането са забранени; Разрешено е само зареждане и разреждане с постоянен ток.
Двупосочен инвертор за съхранение на енергия PCS	AC/DC двупосочен преобразувател	Разпределение на мощността, регулиране на напрежението, контрол на зареждането и разреждането, защита на свързването към мрежата	Номинална AC/DC мощност, двупосочна ефективност на преобразуване, островна защита, MPPT проследяване	Централният център за координиран контрол на фотоволтаиците, батериите и електрическата мрежа

 

 

 

 

 

Пълен токов поток при 4 работни условия

 

Условие 1: Слънчев ден с достатъчно слънчева светлина, фотоволтаично производство на електроенергия > битово потребление на електроенергия

 

1. Слънчевите панели генерират променлива постоянна мощност → събрана в DC комбинираща кутия → DC входен терминал на PCS;

 

2. Първа стъпка на PCS: преобразува част от постоянния ток в променлив ток, като дава приоритет на захранването на всички домакински уреди;

 

3. Останалата излишна постоянна мощност, след като бъде регулирана и токът-ограничен от PCS, се въвежда за зареждане на батерията за съхранение на енергия. BMS следи тока и напрежението на зареждане в реално време;

 

4. След като батерията е напълно заредена (SOC 100%), PCS автоматично изключва веригата за зареждане и излишната мощност се подава обратно в националната мрежа за продажба.

 

 

Условие 2: Умерена слънчева светлина, фотоволтаичното производство на електроенергия е точно равно на натоварването на домакинството

 

Цялото постояннотоково захранване от фотоволтаичната система се преобразува в променливотоково захранване за използване в уреда. Батерията остава неактивна, нито се зарежда, нито се разрежда, без взаимодействие с мрежата.

 

 

Работно състояние 3: Нощ/облачно/дъждовен ден, без генериране на слънчева енергия

 

1. Слънчевата енергия няма DC изход; PCS открива недостиг на захранване.

 

2. Изпраща се команда за разреждане към BMS на батерията; батерията извежда стабилно постоянен ток към PCS.

 

3. PCS извършва инверсия, извеждайки променлив ток към домакинския товар.

 

4. Когато зарядът на батерията падне до долната граница (SOC 20%), PCS спира разреждането на батерията и автоматично превключва към захранване от мрежата.

 

 

Работно състояние 4: Изключено-Съхранение на енергия в пиков период (ниски цени на електроенергията през нощта) + Резервно захранване при прекъсване на захранването

 

1. През нощта, без слънчева светлина, PCS черпи променлив ток от мрежата, преобразува го в стабилен постоянен ток, за да зареди батерията.

 

2. Внезапно прекъсване на захранването: PCS задейства островна защита, изключвайки се от мрежата. Само слънчевата енергия (със слънчева светлина) и батерията работят независимо, предотвратявайки обратното предаване на енергия, което може да навреди на персонала по поддръжката на мрежата.

 

3. След като мрежата бъде възстановена, системата автоматично се синхронизира и се свързва отново с мрежата, възобновявайки нормалната работа.

 

 

Логическа таблица за разпределение на мощността за четири работни условия:

 

Ключови допълнителни основни технологии

 

1. Проследяване на максимална мощност (MPPT) (интегрирано в PCS): Фотоволтаичното напрежение варира значително. MPPT регулира импеданса в реално време, като гарантира, че фотоволтаичните панели винаги извеждат максимална мощност при текуща слънчева светлина, увеличавайки генерирането на електроенергия с 15%-30%.

 

2. BMS и PCS комуникация и връзка: Батерията BMS предава данни за напрежение, температура и SOC към инвертора в реално време. Инверторът регулира мощността на зареждане/разреждане въз основа на състоянието на батерията, за да предотврати повреда на клетката.

 

3. Обяснение на загубата при преобразуване: Загубата при фотоволтаично зареждане от DC към AC е приблизително 3%-6%; загубата на зареждане от мрежа AC към батерия DC е 4%-7%. Висококачествените PCS в индустрията постигат цялостна ефективност на преобразуване, по-голяма или равна на 96%.

 

 

Сравнение на компонентите в-свързаните към мрежата системи за съхранение на енергия срещу-системи за съхранение на енергия извън мрежата:

 

Елементи за сравнение	Свързана-мрежова система за съхранение на енергия (основна за домашна употреба)	Изключена{0}}система за съхранение на енергия (райони без електрическа мрежа)
Инвертор	Двупосочна мрежа-свързан PCS със синхронна мрежа-функция за свързване	Инвертор за съхранение на енергия извън-мрежата, без модул,-свързан към мрежата
Изисквания за капацитет на батерията	Малко е малък; ако няма захранване, можете да превключите към AC захранване.	Батериите с голям-капацитет трябва да бъдат съобразени с-целодневна консумация на енергия.
Обработка на излишна мощност	Електричеството се предава в електрическата мрежа и се продава.	Оборудването с разряден резистор консумира излишна мощност.
Възможност за прекъсване на захранването	Краткосрочно независимо захранване в островен режим-	Целият процес разчита на фотоволтаици и батерии за самозадоволяване-.
цена	Средна{0}}якост, подходяща за градски потребители с електрически мрежи.	Голяма надморска височина, подходящ за използване в отдалечени планински и пастирски райони

 

 

 

Опростено резюме (за по-лесно разбиране и запомняне)

 

1. Фотоволтаичните панели са отговорни за "генерирането на електричество", като произвеждат само нестабилен постоянен ток (DC).

 

2. Батериите за съхранение на енергия са отговорни за "съхраняването на електричество", съхранявайки само постоянен ток, решавайки проблема с липсата на генериране на енергия през нощта.

 

3. Инверторът за съхранение на енергия (PCS) е "диспечерският мениджър", завършва двупосочното преобразуване на AC/DC и автоматично разпределя мощността от фотоволтаичните панели, батериите и мрежата. Цялата система не може да работи нормално и стабилно без някой от тези компоненти.