Pe fondul tranziției energetice actuale, sistemele de stocare a energiei fotovoltaice devin o componentă vitală a dezvoltării energiei durabile datorită avantajelor lor unice. Metoda de cuplare dintre energia solară și stocare servește drept verigă esențială în realizarea unei utilizări eficiente a energiei.

Astăzi, Sailsolar vă va ajuta să explorați un concept crucial între două arhitecturi de cuplare în sistemele de energie solară: cuplarea de curent continuu și cuplarea de curent alternativ în sistemele de stocare solară.Cheia înțelegerii acestor două arhitecturi constă în identificarea punctului de convergență al energiei fotovoltaice și al bateriei de stocare.

Cuplare DC: Circuitul fotovoltaic și bateria de stocare converg pe partea de curent continuu.

Cuplare CA: Circuitul fotovoltaic și al bateriei de stocare vor converge pe partea de curent alternativ.

1. Arhitectura de cuplare DC

În arhitectura cuplată în curent continuu, energia continuă de la panoul fotovoltaic este stabilizată de convertorul DC-DC dintr-un invertor hibrid (invertor de stocare solară) și alimentată direct în baterie.

Când este nevoie de energie, aceasta poate fi extrasă fie de la panoul fotovoltaic, fie de la baterie. În ambele cazuri, curentul continuu este convertit în curent alternativ de către modulul DC-AC dintr-un invertor hibrid înainte de a fi furnizat sarcinilor.

Punct cheie: Energia rămâne în întregime sub formă de curent continuu la încărcarea bateriei din panoul fotovoltaic, evitând orice conversie DC-AC-DC cu pierderi.

2. Arhitectura de cuplare AC

În arhitectura cuplată cu curent alternativ, sistemele fotovoltaice și de stocare a energiei funcționează relativ independent. Energia continuă generată de panoul fotovoltaic este mai întâi convertită în curent alternativ prin intermediul unui invertor fotovoltaic, care apoi alimentează direct rețeaua sau consumatorii locali.

Dacă este necesară stocarea curentului alternativ convertit de invertorul solar, acesta trebuie procesat de un PCS (Sistem de Conversie a Puterii), care îl convertește înapoi în curent continuu pentru a încărca bateria. La descărcare, PCS convertește din nou curentul continuu al bateriei în curent alternativ pentru a fi utilizat de către sarcini.

Punct cheie: Încărcarea bateriei de la panoul fotovoltaic necesită un proces de conversie CC → CA → CC, iar alimentarea sarcinilor adaugă o conversie suplimentară CC → CA.

3. Comparație pentru ambele arhitecturi

(1) Calea fluxului de energie și etapele de conversie

Cuplarea CC: Energia CC generată de modulele fotovoltaice poate încărca bateria direct (CC-CC), fără a trece prin conversie CC-CA-CC, rezultând pierderi de energie mai mici.

Cuplarea CA: Stocarea energiei fotovoltaice necesită o conversie în doi pași (CC-CA-CC). Când este utilizată în final, energia trece printr-un total de trei pași de conversie, ceea ce duce la pierderi de energie relativ mai mari.

(2) Echipamentul și costul sistemului

Cuplare CC: Utilizează un invertor hibrid integrat (sau invertor de stocare solară), care combină PV MPPT, conversia bidirecțională și gestionarea bateriei. Acest lucru reduce numărul de componente necesare și cablajul de interconectare, diminuând investiția inițială. Mai puține componente înseamnă, de asemenea, costuri reduse de instalare și întreținere.

Cuplare CA: Necesită invertoare solare separate și un invertor de baterie (PCS), împreună cu un tablou de distribuție CA corespunzător. Numărul mai mare de componente crește costurile de cablare și necesită mai mult spațiu de instalare.

(3) Raportul CC-CA (raportul de încărcare al invertorului)

Presupunând o capacitate a transformatorului din fabrică de 2,5 MVA, puterea totală a invertorului este de obicei limitată la 80% din această capacitate (aproximativ 2 MW) pentru o funcționare în siguranță.

Cuplare CC: Poate suporta un panou fotovoltaic de 4 MWp. Dacă panoul fotovoltaic generează 4 MW de energie, 2 MW pot curge direct către baterie pentru încărcare prin magistrala de curent continuu (un proces CC-CC).

Cei 2 MW rămași sunt convertiți de PCS-ul din invertorul hibrid și produși ca 2 MW de curent alternativ. Energia verde stocată poate fi distribuită în timpul orelor de vârf de seară, maximizând utilizarea energiei solare pentru a satisface cererea corporativă mai mare de energie regenerabilă.

Cuplarea CA: Generarea de panouri fotovoltaice este limitată în principal de capacitatea invertorului fotovoltaic. Cu un raport CC-CA de 1,3, s-ar putea instala un panou fotovoltaic de 2,6 MWp. Dacă generează CC de 2,3 MW, invertorul fotovoltaic CA de 2 MW ar restricționa puterea, determinând sistemul să reducă generarea de panouri fotovoltaice și rezultând o risipă de energie solară.

(4) Compatibilitate și scalabilitate a sistemului

Cuplare CC: Prezintă o integrare ridicată între sistemele fotovoltaice și cele de stocare. Cu toate acestea, are o compatibilitate slabă pentru modernizarea sistemelor fotovoltaice existente, necesitând adesea înlocuirea invertorului original. Extinderea sistemului este, de asemenea, limitată de puterea maximă de intrare/ieșire a invertorului hibrid și de specificațiile portului bateriei.

Cuplare CA: Oferă o modernizare ușoară a sistemelor fotovoltaice existente, deoarece stocarea poate fi adăugată prin conectarea în paralel a unui invertor de baterie și a bateriilor pe partea de CA. Permite o selecție flexibilă a echipamentelor de la diferite mărci și oferă o scalabilitate mai puternică.

4. Cum se selectează soluția de cuplare AC&DC

(1) Cuplare CC: Scenarii precum construcția unui nou sistem de stocare solară, urmărirea unei eficiențe de conversie și a unui raport CC-CA mai ridicate și în care spațiul de instalare este oarecum limitat.

(2) Cuplare CA: Scenarii precum adăugarea de stocare a energiei la sistemele fotovoltaice existente, necesitatea compatibilității cu echipamente de la mai multe mărci și integrarea hibridă a mai multor surse de energie.

Fiecare metodă are propriile compromisuri, neexistând o singură opțiune optimă pentru toate scenariile. Selecția practică trebuie să se bazeze pe o evaluare cuprinzătoare a condițiilor și cerințelor specifice ale proiectului. Pe măsură ce ambele tehnologii continuă să avanseze, ele promit să ofere o gamă tot mai largă de soluții, permițând utilizatorilor să facă alegerea optimă pentru viitorul lor energetic unic.