1. Skladování energie a fotovoltaika jsou dvě odvětví
Vztah mezi nimi je takovýfotovoltaický systémpřeměňuje sluneční energii na elektrickou energii asystém skladování energieukládá elektrickou energii generovanou fotovoltaickým zařízením. Když je tato část elektrické energie potřebná, je poté přeměněna na střídavý proud prostřednictvím konvertoru pro ukládání energie pro využití zátěží nebo sítí.
2. Vysvětlení klíčových pojmů
Podle vysvětlení společnosti Google je v některých situacích každodenního života nutné přeměnit střídavý proud na stejnosměrný proud, který se nazýváusměrňovací obvod. V jiných situacích je nutné převést stejnosměrný výkon na střídavý výkon, který odpovídá zpětnému procesu usměrnění a je definován jakoinvertorový obvod. Za určitých podmínek lze sadu tyristorových obvodů použít jako obvody usměrňovače i obvody invertoru. Toto zařízení se nazývá akonvertor, která zahrnuje usměrňovače, invertory, AC měniče a DC měniče.
Pojďme si znovu rozumět:
Anglický název pro měnič je ' inverter ', který je obecně implementován jako výkonová elektronická součást pro přenos energie. Lze jej rozdělit do následujících typů podle typu napětí před a po převodu:
DC/DC měnič, přední i zadní jsou stejnosměrné, s různým napětím, sloužící jako aDC transformátor
AC/DC měnič, konverze AC na DC,usměrňovačfunkce
DC/AC měnič, DC na AC měnič, funkcestřídač
AC/AC měnič, s různými předními a zadními frekvencemi, funkcestřídač
Kromě hlavního obvodu (obvod usměrňovače, obvod invertoru, obvod konverze střídavého proudu a obvod konverze stejnosměrného proudu) vyžaduje střídač také spouštěcí obvod (nebo obvod pohonu) pro ovládání zapínání/vypínání výkonových spínacích prvků a řídicí obvod pro regulovat a ovládat elektrickou energii.
Názevkonvertor pro ukládání energieje Power Conversion System, zkráceně PCS, který řídí proces nabíjení a vybíjení baterie, přeměňuje střídavou a stejnosměrnou elektřinu a skládá se z obousměrných měničů DC/AC, řídicích jednotek atd.
3. Konvenční klasifikace PCS
Lze jej rozdělit do dvou různých odvětví: fotovoltaika a skladování energie, protože jejich odpovídající funkce mají zásadní rozdíly:
Ve fotovoltaickém průmyslu existujícentralizované, řetězcové a mikro invertory
Invertor - DC to AC: Hlavní funkcí je invertovat stejnosměrnou elektřinu přeměněnou ze sluneční energie na střídavou elektřinu prostřednictvím fotovoltaického zařízení, které může být využíváno zátěží nebo integrováno do elektrické sítě nebo skladováno.
Centralizované: Použitelné pro velké pozemní elektrárny, distribuovanou průmyslovou a komerční fotovoltaiku, s obecným výstupním výkonem vyšším než 250 kW
Typ řetězce: použitelné pro velké pozemní elektrárny, distribuovanou průmyslovou a komerční fotovoltaiku (obecně s výstupním výkonem menším než 250 kW, třífázová) a fotovoltaiku pro domácnost (obecně s výstupním výkonem menším nebo rovným 10 kW, jednofázová)
Mikroreverzní: použitelné pro distribuovanou fotovoltaiku (obecně výstupní výkon menší nebo rovný 5 kW, třífázový), fotovoltaiku pro domácnost (obecně výstupní výkon menší nebo rovný 2 kW, jednofázový)
Existují tři typy systémů skladování energie:velké skladovací prostory, průmyslové a komerční sklady a sklady pro domácnost. Lze je také rozdělit na měniče pro ukládání energie (tradiční měniče pro ukládání energie, hybridní) a integrované stroje
Převodník AC-DC konverze: Hlavní funkcí je ovládání nabíjení a vybíjení baterie. Stejnosměrná elektřina generovaná fotovoltaickou elektřinou se přeměňuje na střídavou elektřinu prostřednictvím střídače. V tomto okamžiku je třeba část elektrické energie uložit do baterie a střídavou elektřinu je třeba přeměnit na stejnosměrnou elektřinu prostřednictvím konvertoru akumulace energie pro nabíjení. Když je potřeba tato část elektrické energie, stejnosměrná elektřina v baterii se musí přeměnit na střídavou elektřinu (obvykle 220 V, 50 Hz) prostřednictvím měniče pro ukládání energie pro využití zátěže nebo připojení k síti. Toto je proces vybíjení.
Velké úložiště energie: pozemní elektrárny, nezávislé elektrárny na skladování energie, obecně s výstupním výkonem vyšším než 250 kW
Průmyslové a obchodní skladování: Obecně je výstupní výkon menší nebo roven 250 kW
Akumulace energie v domácnosti: obecně výstupní výkon menší nebo roven 10 kW
Tradiční invertory pro ukládání energie: převážně využívající schémata propojení střídavého proudu, přičemž aplikační scénáře se zaměřují hlavně na velké úložiště energie
Hybridní: převážně přijímá schéma stejnosměrné vazby a jeho aplikačním scénářem je hlavně skladování v domácnosti
Integrovaný stroj: střídač pro ukládání energie+baterie, vyráběný hlavně společnostmi Tesla a Ephase
Aplikační scénáře a výhody střídačů pro ukládání energie
1. Scénáře aplikací:
Špičkové oholení elektrické sítě: uchovávání elektrické energie při nízké zátěži a její uvolňování při vysoké zátěži, vyrovnávání rozdílu ve špičkách v rozvodné síti a zlepšování stability a spolehlivosti rozvodné sítě. Například během období nízké spotřeby elektřiny usměrňují střídače energie střídavý proud v síti na stejnosměrný a ukládají ho do bateriového bloku; Během období špičkové spotřeby elektřiny se stejnosměrný proud v bateriovém bloku přemění na střídavý a posílá se zpět do elektrické sítě.
Mikrosíťka: V nezávislé mikrosíti slouží jako hlavní nebo pomocný zdroj energie a poskytuje spolehlivé napájení. Když je místní rozvodná síť odpojena od hlavní rozvodné sítě, systém skladování energie musí fungovat jako síťový zdroj energie a zajišťovat řízení napětí a frekvence do místní rozvodné sítě.
Napájení vzdálené oblasti: Díky své přenosnosti a flexibilitě jej lze použít k napájení vzdálených oblastí. V některých odlehlých horských oblastech nebo na malých ostrovech jsou střídače pro ukládání energie připojeny k místním rozvodným sítím, aby vyrovnaly kolísání výkonu způsobené proměnlivými zdroji energie a zátěží a stabilizovaly rozvodnou síť.
Nouzové napájení: V nouzových situacích rychle poskytněte nouzové napájení, abyste zajistili normální provoz importumraveniště.
2. Výhody:
Vysoká hustota energie: Na jednotku objemu je uloženo více energie, což může efektivně využít prostor.
Dlouhá životnost: Díky vlastnostem chemických reakcí má delší životnost a lze jej několikrát nabíjet a vybíjet. Podle statistik může životnost střídačů pro ukládání energie dosáhnout několika let nebo i déle.
Vysoká účinnost: Účinnost přeměny energie je relativně vysoká, dosahuje více než 85 %, což snižuje plýtvání energií.
Nízké náklady na údržbu: Systém je relativně jednoduchý a má nízké náklady na údržbu.
Rychlá odezva: schopnost rychle reagovat na kolísání elektrické sítě a změny zátěže, čímž se zlepšuje stabilita a spolehlivost elektrické sítě.
Aplikační scénáře a výhody fotovoltaických střídačů
1. Scénáře aplikací:
Distribuovaná výroba fotovoltaické elektřiny pro domácnosti: s malou kapacitou, která se obecně pohybuje od několika kilowattů do desítek kilowattů, může být přímo integrována do domácí elektrické sítě pro použití a zbývající elektřina může být prodána do sítě.
Průmyslová a obchodní odvětví: Velké továrny, komerční budovy a další velká místa mohou účinně snížit náklady podniků na elektřinu a snížit emise uhlíku.
Venkovské a odlehlé oblasti: Mimosíťové fotovoltaické střídače se používají ve spojení se systémy akumulace energie k zajištění stabilního napájení.
Aplikace ve speciálních prostředích: jako jsou pobřežní větrné elektrárny a výzkumné stanice v pouštních oblastech, vyžadují vyšší spolehlivost a schopnost přizpůsobit se extrémním prostředím.
2. Výhody:
Technologie sledování maximálního výkonu: Dokáže automaticky upravit pracovní bod na základě změn intenzity světla a teploty, čímž zajistí, že fotovoltaický panel bude vždy pracovat v blízkosti bodu maximálního výkonu a zlepší efektivitu výroby energie.
Optimalizace účinnosti: Vyberte vysoce výkonné výkonové elektronické komponenty, jako jsou IGBT, MOSFET atd., a optimalizujte řídicí algoritmy pro snížení energetických ztrát a zlepšení účinnosti konverze.
Bezpečnost a spolehlivost: Navrhněte obvody ochrany proti přetížení, instalujte bleskojistky a další ochranná zařízení pro zajištění bezpečného provozu zařízení za nepříznivých povětrnostních podmínek. Současně s využitím technologie IoT k dosažení vzdáleného sběru a monitorování dat, varování před chybami prostřednictvím analýzy dat a snížení nákladů na údržbu.
Aplikační scénáře a výhody PCS
1. Scénáře aplikací:
Elektrárna pro skladování energie: Výkon je obecně větší než 10 MW a je zvolena kaskádová víceúrovňová topologie. Je přijata konstrukce modulu IGBT a obecně jsou uvnitř kontejneru instalovány měniče střídavého proudu N pro podporu paralelního provozu více strojů. Transformátory jsou nutné k posílení a připojení k elektrické síti.
Centralizovaný nebo řetězcový typ: Výkon centralizovaných PCS je vyšší než 250 kW. V současné době se běžně používá dvouúrovňová topologie a přejímá se také modulární design IGBT. Používá se méně výkonových zařízení a výkon jednoho stroje může dosáhnout úrovně MW, což vyžaduje vysokou spolehlivost systému; Stringový typ se používá hlavně v malých a středních systémech skladování energie.
Průmyslové, komerční a domácí použití: Výkon průmyslových a komerčních PCS je obecně nižší než 250 kW. V současné době se běžně používá tříúrovňová topologie kombinovaná s distribuovanou fotovoltaikou, která může dosáhnout vlastního využití a profitovat z rozdílu cen ve špičkách v energetické síti; Výkon domácích PCS je pod 10KW v kombinaci s domácí fotovoltaikou, jako nouzový zdroj energie, řízení elektřiny atd., s vysokými požadavky na bezpečnostní předpisy, hluk atd.
2. Výhody:
Funkce obousměrného ukládání energie: Dokáže přesně a rychle upravit napětí, frekvenci a výkon mezi elektrickou sítí a systémem skladování energie, čímž dosáhne konstantního výkonu a proudu nabíjení a vybíjení, stejně jako hladkého a kolísavého výkonu.
Více pracovních režimů: rozděleno na režim připojení k síti, režim mimo síť a hybridní režim, které lze přepínat podle různých potřeb a přizpůsobit se různým scénářům aplikace.
Inteligentní ovládání: vybaven ochrannými funkcemi, jako je přepětí, podpětí, přetížení, nadproud, zkrat a přehřátí, se schopností detekce ostrovů pro přepínání režimů, dosažení komunikační funkce s vyššími řídicími systémy a energetickými spínači, plynulé řízení přepínání mezi sítí a vypnutím mřížka atd.
Aplikační scénáře a výhody střídačů pro ukládání energie
1. Scénáře aplikací:
Domácí solární systém výroby energie: Uživatelé mohou využívat solární panely na střeše ke sběru solární energie a převádět nasbíranou stejnosměrnou elektřinu na střídavou elektřinu prostřednictvím invertorů pro ukládání energie pro napájení domácích spotřebičů. Zajistěte normální provoz domácího osvětlení a základních domácích spotřebičů při výpadku proudu nebo výpadku sítě.
Scénář aplikace mimo síť: V odlehlých oblastech a rozvojových zemích, ve spojení se solárními nebo větrnými systémy na výrobu energie, poskytující spolehlivou energii pro místní obyvatele.
Nouzový záložní zdroj: V oblastech s častými přírodními katastrofami nebo výpadky proudu slouží jako nouzový záložní zdroj energie pro napájení důležitých zařízení a zajištění normálního provozu důležitých zařízení, jako jsou nemocnice a školy v době krize.
Výstavba chytrého města: Při rozvoji chytrých měst optimalizujte distribuci energie a zmírněte tlak způsobený špičkovou spotřebou energie. Kombinace využívání obnovitelné energie ke zlepšení účinnosti zdrojů a podpoře udržitelného rozvoje.
Zemědělské a skleníkové systémy: Zajistěte stabilní elektřinu pro skleníky, abyste zajistili zdravý růst plodin. Kombinace se systémy pro výrobu solární energie pro snížení nákladů na energii v zemědělské výrobě a zvýšení ekonomických výhod.
2. Výhody:
Prolomení omezení změn počasí: Dokáže převést střídavý proud na stejnosměrný a uložit jej do baterie. Po výpadku proudu dokáže přeměnit stejnosměrný proud v baterii na střídavý proud, který mohou uživatelé používat, čímž se sníží vliv povětrnostních podmínek na stabilitu výroby energie.
S vyšší energetickou účinností: Ve srovnání s fotovoltaickými invertory připojenými k síti má vyšší energetickou účinnost, poskytuje uživatelům stabilnější a odolnější elektřinu a zabraňuje nepříjemnostem a problémům způsobeným energetickým systémemm selhání.
S vysokou stabilitou: V případě selhání systému elektrické sítě může přímo přeměnit uloženou stejnosměrnou energii na střídavou energii pro použití v systému elektrické sítě s menším vlivem vnějších faktorů a snížením nákladů na elektřinu.