Cum funcționează împreună bateriile de stocare a energiei, invertoarele și panourile solare?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Structura generală a sistemului și principiile subdiviziunii componentelor

 

Cele trei componente de bază ale întregului sistem sunt: ​​module fotovoltaice (panouri solare),baterii cu litiu de stocare a energiei, și invertoare bidirecționale de stocare a energiei (PCS). Accesoriile suport includ: cutii de combinare DC, întrerupătoare, contoare de energie electrică, dulapuri de distribuție, interfețe de rețea și încărcături de uz casnic.

 

1. Principiile de lucru care stau la baza fiecărei componente

 

(1) Panouri solare fotovoltaice (unități de generare a energiei)

 

Panourile sunt compuse dintr-un număr mare de celule fotovoltaice conectate în serie/paralel, pe baza efectului fotovoltaic: fotonii luminii solare lovesc semiconductori de siliciu, excitând electronii pentru a forma curent direct direcțional;

 

● Caracteristici de ieșire: Putere DC pură; tensiunea fluctuează semnificativ cu intensitatea luminii și temperatura; tensiune mare la amiază, tensiune scăzută dimineața/seara devreme și în zilele înnorate;

 

● Nu poate fi conectat direct la aparatele de uz casnic (alimentare de 220V AC de uz casnic), nu poate fi conectat direct la baterii (nepotrivirea tensiunii și lipsa protecției la încărcare vor provoca bombari și deteriorare);

 

● Plăcile multiple conectate în serie măresc tensiunea totală DC, iar conectate în paralel măresc curentul total de încărcare.

 

(2) Baterie de stocare a energiei (unitate de stocare a energiei, fosfat de fier cu litiu)

 

Pe plan intern, este format din celule → module →acumulatori + BMS (Battery Management System):

 

1) Funcțiile de bază ale BMS: echilibrarea tensiunii celulei, supraîncărcare/supra-descărcare/supracurent/protecție la temperatură ridicată și raportare în timp real-a SOC rămasă;

 

2) Forma de energie: poate stoca și scoate doar putere DC;

 

3) Încărcare: puterea fotovoltaică DC instabilă de joasă-tensiune poate fi încărcată în siguranță numai după ce a fost stabilizată de către invertor;

 

4) Descărcare: emite o putere de curent continuu stabilă către invertor pentru inversare și creșterea tensiunii.

 

(3) Invertor bidirecțional de stocare a energiei PCS (nucleu de control al sistemului)

 

Invertoarele fotovoltaice obișnuite convertesc doar DC în AC; PCS de stocare a energiei este un convertor de putere bidirecțional cu două circuite:

 

1) Canal invertor (DC→AC): Fotovoltaic/baterie DC → boost, filtru → putere AC sinusoidală standard 220V/380V pentru alimentarea aparatelor electrocasnice;

 

2) Canal de redresor (AC→DC): alimentare AC rețea → redresare în jos-în jos → putere DC stabilă pentru încărcarea bateriei (stocare de energie electrică la-pentru vârf);

 

3) Cipul de control principal-încorporat:-achiziție în timp real a energiei fotovoltaice, a SOC bateriei, a puterii de sarcină a gospodăriei și a tensiunii rețelei; alocare automată a puterii la nivel de milisecunde-și comutarea modurilor de operare.

 

Compararea parametrilor de bază și a funcțiilor celor trei componente de bază:

 

Componente	Tip de energie	Funcții de bază	Parametri cheie	Limitări de funcționare
Panouri solare fotovoltaice	Iesi numai DC	Energia solară este transformată în energie electrică; aceasta este singura sursă de generare a energiei a sistemului.	Putere de vârf, tensiune-circuit deschis, curent de scurt-circuit, eficiență de conversie	Nu se generează energie electrică fără lumină; tensiunea de ieșire variază în funcție de lumină și temperatură.
Acumulator de energie	Stocare/ieșire curent continuu	Stocați excesul de energie electrică pentru alimentarea cu energie în perioadele de întuneric.	Capacitate kWh, tensiune nominală, interval SOC de încărcare și descărcare, ciclu de viață	Supraîncărcarea și supra{0}}descărcarea sunt interzise; Încărcarea și descărcarea DC sunt permise numai.
Invertor bidirecțional de stocare a energiei PCS	Convertor bidirecțional AC/DC	Distribuția energiei, reglarea tensiunii, controlul încărcării și descărcării, protecția conexiunii la rețea	Putere nominală AC/DC, eficiență de conversie bidirecțională, protecție prin insulă, urmărire MPPT	Centrul central pentru controlul coordonat al fotovoltaicului, bateriilor și rețelei electrice

 

 

 

 

 

Flux de curent complet în 4 condiții de funcționare

 

Condiția 1: zi însorită cu lumină solară amplă, generare de energie fotovoltaică > consum de energie electrică casnică

 

1. Panourile solare generează curent continuu fluctuant → colectat în cutia de combinare CC → borna de intrare CC a PCS;

 

2. Primul pas PCS: convertește o parte din puterea de curent continuu în putere de curent alternativ, acordând prioritate alimentarea tuturor aparatelor electrocasnice;

 

3. Puterea de curent continuu în exces rămasă, după ce a fost reglată și curentul-limitat de PCS, este introdusă pentru a încărca bateria de stocare a energiei. BMS monitorizează curentul și tensiunea de încărcare în timp real;

 

4. Odată ce bateria este complet încărcată (SOC 100%), PCS deconectează automat circuitul de încărcare, iar puterea în exces este reintrodusă în rețeaua națională pentru vânzare.

 

 

Condiția 2: Lumină moderată a soarelui, generarea de energie fotovoltaică este doar egală cu sarcina casnică

 

Toată puterea de curent continuu din sistemul fotovoltaic este convertită în curent alternativ pentru utilizarea aparatului. Bateria rămâne inactivă, nici se încarcă, nici nu se descarcă, fără interacțiune cu rețeaua.

 

 

Condiția de funcționare 3: Noapte/Zi înnorată/ploioasă, fără generare de energie solară

 

1. Energia solară nu are ieșire DC; PCS detectează o lipsă de energie.

 

2. O comandă de descărcare este trimisă la BMS bateriei; bateria eliberează curent continuu stabil către PCS.

 

3. PCS efectuează inversarea, eliberând curent alternativ pentru sarcina casnică.

 

4. Când încărcarea bateriei scade la limita inferioară (SOC 20%), PCS oprește descărcarea bateriei și trece automat la alimentarea de la rețea.

 

 

Condiție de funcționare 4: oprit-Vârf de stocare a energiei (prețuri scăzute la energie electrică pe timp de noapte) + întreruperea curentului de rezervă

 

1. Noaptea, fără lumină solară, PCS preia curent alternativ de la rețea, o rectifică în curent continuu stabil pentru a încărca bateria.

 

2. Întreruperea bruscă a energiei: PCS declanșează protecția prin insulă, deconectându-se de la rețea. Doar energia solară (cu lumina soarelui) și bateria funcționează independent, prevenind transmiterea inversă a energiei care ar putea dăuna personalului de întreținere a rețelei.

 

3. După ce rețeaua este restabilită, sistemul se sincronizează automat și se reconecta la rețea, reluând funcționarea normală.

 

 

Tabel logic de distribuție a puterii pentru patru condiții de funcționare:

 

Tehnologii de bază suplimentare cheie

 

1. Urmărirea punctului de putere maximă (MPPT) (integrat în PCS): Tensiunea fotovoltaică fluctuează foarte mult. MPPT ajustează impedanța în timp real, asigurându-se că panourile fotovoltaice produc întotdeauna puterea maximă în lumina soarelui curent, crescând generarea de energie cu 15%-30%.

 

2. Comunicare și conectare BMS și PCS: BMS-ul bateriei transmite date de tensiune, temperatură și SOC către invertor în timp real. Invertorul ajustează puterea de încărcare/descărcare în funcție de starea bateriei pentru a preveni deteriorarea celulelor.

 

3. Pierderea de conversie Explicație: pierderea de încărcare fotovoltaică DC la AC este de aproximativ 3%-6%; Pierderea de încărcare a rețelei AC la baterie DC este de 4%-7%. PCS de înaltă calitate în industrie realizează o eficiență de conversie cuprinzătoare Mai mare sau egală cu 96%.

 

 

Comparația componentelor din stocarea energiei-conectate la rețea față de sistemele de stocare a energiei în afara-rețea:

 

Elemente de comparație	Sistem de stocare a energiei-conectat la rețea (general pentru uz casnic)	Sistem de stocare a energiei în afara-rețelei (zone fără rețea electrică)
Invertor	PCS conectat la rețea bidirecțională-cu funcție de conectare la rețea-sincronă	Invertor de stocare a energiei în afara-rețea, fără modul-conectat la rețea
Cerințe privind capacitatea bateriei	Este cam mic; dacă nu există curent, puteți trece la alimentarea de curent alternativ.	Bateriile de-capacitate mare trebuie să fie corelate cu consumul de energie pe întreaga-zi.
Procesarea puterii în exces	Electricitatea este transmisă la rețeaua electrică și vândută.	Echiparea cu o rezistență de descărcare consumă puterea în exces.
Capacitatea de întrerupere a curentului	Alimentare independentă{0}}mod insulă pe termen scurt	Întregul proces se bazează pe fotovoltaice și baterii pentru auto{0}}suficiență.
cost	Rezistență medie-, potrivit pentru utilizatorii urbani cu rețele electrice.	Altitudine mare, potrivit pentru utilizare în zonele montane și pastorale îndepărtate

 

 

 

Rezumat simplificat (pentru înțelegere și memorare mai ușoară)

 

1. Panourile fotovoltaice sunt responsabile pentru „generarea de energie electrică”, producând doar curent continuu instabil (DC).

 

2. Bateriile de stocare a energiei sunt responsabile pentru „stocarea energiei electrice”, stocând doar DC, rezolvând problema lipsei de generare a energiei pe timp de noapte.

 

3. Invertorul de stocare a energiei (PCS) este „managerul de expediere”, completând conversia bidirecțională AC/DC și distribuind automat puterea de la panourile fotovoltaice, baterii și rețea. Întregul sistem nu poate funcționa normal și stabil fără oricare dintre aceste componente.