Kuinka energian varastointiakut, invertterit ja aurinkopaneelit toimivat yhdessä?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Järjestelmän kokonaisrakenne ja komponenttien alajaon periaatteet

 

Koko järjestelmän kolme ydinkomponenttia ovat: aurinkosähkömoduulit (aurinkopaneelit),energiaa varastoivat litiumakutja kaksisuuntaiset energian varastointiinvertterit (PCS). Tukevia lisävarusteita ovat: DC-yhdistimet, katkaisijat, sähkömittarit, jakelukaapit, verkkoliitännät ja kotitalouskuormat.

 

1. Jokaisen osan taustalla olevat toimintaperiaatteet

 

(1) Aurinkosähköpaneelit (voimantuotantoyksiköt)

 

Paneelit koostuvat suuresta määrästä aurinkosähkökennoja, jotka on kytketty sarjaan/rinnakkaisin aurinkosähkövaikutuksen perusteella: auringonvalon fotonit iskevät piipuolijohteisiin, herättävät elektroneja muodostaen suunnatun tasavirran;

 

● Lähtöominaisuudet: Puhdas tasavirta; jännite vaihtelee merkittävästi valon voimakkuuden ja lämpötilan mukaan; korkea jännite keskipäivällä, matala jännite aikaisin aamulla/illalla ja pilvisinä päivinä;

 

● Ei voida kytkeä suoraan kodinkoneisiin (kodin 220 V vaihtovirta), ei voi kytkeä suoraan akkuihin (jännite-epäsopivuus ja lataussuojan puute aiheuttavat pullistumia ja vaurioita);

 

● Useat sarjaan kytketyt kortit lisäävät DC-kokonaisjännitettä ja rinnakkain kytketyt lisäävät kokonaislatausvirtaa.

 

(2) Energian varastointiakku (energian varastointiyksikkö, valtavirran litiumrautafosfaatti)

 

Sisäisesti se koostuu soluista → moduuleista →akut + BMS (Battery Management System):

 

1) BMS:n ydintoiminnot: kennojännitteen tasapainottaminen, ylilataus/yli-purkaus/ylivirta/korkea lämpötilasuoja ja reaaliaikainen-raportointi jäljellä olevasta SOC:sta;

 

2) Energiamuoto: voi vain tallentaa ja tuottaa tasavirtaa;

 

3) Lataus: Matala-jännitteinen, epävakaa aurinkosähköinen tasavirta voidaan ladata turvallisesti vain, kun invertteri on vakauttanut sen.

 

4) Purkaminen: tuottaa vakaan tasavirran invertteriin inversiota ja jännitteen nostamista varten.

 

(3) Kaksisuuntainen energian varastointiinvertteri PCS (System Control Core)

 

Tavalliset aurinkosähköinvertterit muuntaa vain tasavirran AC:ksi; energiaa varastoiva PCS on kaksisuuntainen tehomuunnin, jossa on kaksi piiriä:

 

1) Invertterikanava (DC→AC): Aurinkosähkö/akku DC → tehostin, suodatin → standardi 220V/380V sinimuotoinen vaihtovirta kotitalouslaitteiden syöttämiseen;

 

2) Tasasuuntaajakanava (AC→DC): verkkovaihtovirta → porrastettu-tasasuuntaus → vakaa tasavirta akun lataamiseen (off-huippusähkön varastointi);

 

3) Sisäänrakennettu-pääohjaussiru: Aurinkosähkövirran, akun SOC:n, kotitalouksien kuormituksen tehon ja verkkojännitteen reaaliaikainen-hankinta; millisekunnin-tason automaattinen virranjako ja toimintatilojen vaihto.

 

Kolmen pääkomponentin perusparametrien ja toimintojen vertailu:

 

Komponentit	Energian tyyppi	Ydintoiminnot	Pääparametrit	Toimintarajoitukset
Aurinkosähköpaneelit	Lähdöt vain DC:stä	Aurinkoenergia muunnetaan sähköenergiaksi; tämä on järjestelmän ainoa sähköntuotantolähde.	Huipputeho, avoimen-piirin jännite, oikosulkuvirta-, muunnostehokkuus	Sähköä ei synny ilman valoa; lähtöjännite vaihtelee valon ja lämpötilan mukaan.
Energiaa varastoitava akku	Tallenna/lähtö DC-virtaa	Varaa ylimääräinen sähköenergia virransyöttöä varten pimeän aikana.	Kapasiteetti kWh, nimellisjännite, SOC-lataus- ja purkausväli, jakson kesto	Ylilataus ja yli{0}}purkaus on kielletty. DC-lataus ja purkaminen on sallittu vain.
Kaksisuuntainen energian varastointiinvertteri PCS	AC/DC kaksisuuntainen muunnin	Sähkönjakelu, jännitteen säätö, lataus- ja purkuohjaus, verkkoliitäntäsuojaus	Nimellinen AC/DC teho, kaksisuuntainen muunnostehokkuus, saaristosuojaus, MPPT-seuranta	Keskuskeskitin aurinkosähkön, akkujen ja sähköverkon koordinoituun ohjaukseen

 

 

 

 

 

Täydellinen nykyinen virtaus kohdassa 4 käyttöehtoa

 

Kunto 1: Aurinkoinen päivä runsaasti auringonvaloa, aurinkosähköntuotanto > Kotitalouksien sähkönkulutus

 

1. Aurinkopaneelit tuottavat vaihtelevaa tasavirtaa → kerätään DC-yhdistimen laatikkoon → PCS:n DC-tuloliitin;

 

2. PCS:n ensimmäinen vaihe: muuntaa osan tasavirrasta AC-virraksi priorisoimalla kaikkien kodinkoneiden syöttämisen;

 

3. Jäljellä oleva ylimääräinen tasavirta, sen jälkeen kun PCS on säädellyt ja virtaa-rajoittanut, syötetään energiaa varastoivan akun lataamiseen. BMS tarkkailee latausvirtaa ja jännitettä reaaliajassa;

 

4. Kun akku on ladattu täyteen (SOC 100%), PCS katkaisee latauspiirin automaattisesti ja ylimääräinen teho syötetään takaisin valtakunnalliseen verkkoon myytäväksi.

 

 

Ehto 2: Kohtalainen auringonvalo, aurinkosähkön tuotanto vastaa kotitalouden kuormitusta

 

Kaikki aurinkosähköjärjestelmän tasavirta muunnetaan vaihtovirtalähteeksi laitteen käyttöä varten. Akku pysyy käyttämättömänä, ei lataudu eikä purkaudu ilman verkkovuorovaikutusta.

 

 

Käyttötila 3: Yö/pilvinen/sateinen päivä, ei aurinkoenergian tuotantoa

 

1. Aurinkovoimalla ei ole tasavirtaa; PCS havaitsee tehon puutteen.

 

2. Purkauskomento lähetetään akun BMS:lle; akku tuottaa vakaata tasavirtaa PCS:lle.

 

3. PCS suorittaa inversion ja tuottaa vaihtovirtaa kotitalouden kuormaan.

 

4. Kun akun lataus laskee alarajalle (SOC 20 %), PCS pysäyttää akun purkamisen ja kytkeytyy automaattisesti verkkovirtaan.

 

 

Käyttötila 4: Pois-energian huippusäilytys (alhaiset sähköhinnat yöllä) + varavirtakatkos

 

1. Yöllä ilman auringonvaloa PCS ottaa vaihtovirtaa verkosta ja tasaa sen vakaaksi tasavirraksi akun lataamiseksi.

 

2. Äkillinen sähkökatkos: PCS laukaisee eristyssuojan ja katkaisee yhteyden verkosta. Vain aurinkosähkö (auringonvalolla) ja akku toimivat itsenäisesti, mikä estää käänteisen voimansiirron, joka voi vahingoittaa verkon huoltohenkilöstöä.

 

3. Kun verkko on palautettu, järjestelmä synkronoituu automaattisesti ja muodostaa yhteyden verkkoon ja palaa normaaliin toimintaan.

 

 

Tehonjakelun logiikkataulukko neljälle käyttötilanteelle:

 

Tärkeimmät täydentävät ydinteknologiat

 

1. Maksimitehopisteen seuranta (MPPT) (integroitu PCS:ään): Aurinkosähköjännite vaihtelee suuresti. MPPT säätää impedanssia reaaliajassa varmistaen, että aurinkopaneelit tuottavat aina maksimitehoa nykyisessä auringonvalossa, mikä lisää tehontuotantoa 15–30%.

 

2. BMS- ja PCS-tiedonsiirto ja linkitys: Akun BMS lähettää jännitteen, lämpötilan ja SOC-tiedot invertteriin reaaliajassa. Invertteri säätää lataus-/purkaustehoa akun tilan perusteella kennojen vaurioitumisen estämiseksi.

 

3. Muunnoshäviö Selitys: Aurinkosähköisen DC-AC-lataushäviö on noin 3 %-6 %; verkon AC ja akun tasavirtalataushäviö on 4–7%. Alan korkealaatuiset PCS-laitteet saavuttavat kokonaisvaltaisen muunnostehokkuuden, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 96%.

 

 

Verkon komponenttien vertailu verkkoon{0}}kytketyissä energian varastointijärjestelmissä vs. off{2}}verkkoenergian varastointijärjestelmissä:

 

Vertailukohteet	Verkkoon kytketty{0}}energian varastointijärjestelmä (yleensä kotikäyttöön)	Pois{0}}verkon energian varastointijärjestelmä (alueet, joissa ei ole sähköverkkoa)
Invertteri	Kaksisuuntainen grid{0}}yhdistetty PCS synkronisella grid-yhteystoiminnolla	Off-verkon energian varastointiinvertteri, ilman verkkoon-kytkettyä moduulia
Akun kapasiteettivaatimukset	Se on vähän pieni; jos virtaa ei ole, voit vaihtaa vaihtovirtaan.	Suuren-kapasiteetin akkujen on vastattava koko-päivän virrankulutusta.
Liiallinen tehonkäsittely	Sähkö siirretään sähköverkkoon ja myydään.	Purkausvastuksen varustaminen kuluttaa liikaa tehoa.
Sähkökatkosmahdollisuus	Island-tilan lyhytaikainen{0}}riippumaton virtalähde	Koko prosessi perustuu aurinkosähköihin ja akkuihin{0}}omavaraisuuden vuoksi.
maksaa	Keskivahva-, sopii kaupunkikäyttäjille, joilla on sähköverkko.	Korkealla, sopii käytettäväksi syrjäisillä vuoristo- ja pastoraalisilla alueilla

 

 

 

Yksinkertaistettu yhteenveto (ymmärtämisen ja muistamisen helpottamiseksi)

 

1. Aurinkosähköpaneelit ovat vastuussa "sähkön tuottamisesta", jotka tuottavat vain epävakaa tasavirtaa (DC).

 

2. Energiaa varastoivat akut ovat vastuussa "sähkön varastoinnista", vain DC:n varastoinnista, mikä ratkaisee ongelman, jossa sähköntuotanto ei ole yöllä.

 

3. Virran varastointiinvertteri (PCS) on "lähetyspäällikkö", joka suorittaa AC/DC-kaksisuuntaisen muunnoksen ja jakaa automaattisesti tehon aurinkopaneeleista, akuista ja verkosta. Koko järjestelmä ei voi toimia normaalisti ja vakaasti ilman mitään näistä komponenteista.