Kaip energijos kaupimo baterijos, keitikliai ir saulės kolektoriai veikia kartu?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sistemos bendroji struktūra ir komponentų padalijimo principai

 

Pagrindiniai trys visos sistemos komponentai yra: fotovoltiniai moduliai (saulės baterijos),energiją kaupiančios ličio baterijos, ir dvikrypčiai energijos kaupimo inverteriai (PCS). Pagalbiniai priedai: nuolatinės srovės kombainų dėžės, grandinės pertraukikliai, elektros skaitikliai, skirstomosios spintos, tinklo sąsajos ir buitinės apkrovos.

 

1. Pagrindiniai kiekvieno komponento veikimo principai

 

(1) Saulės fotovoltinės plokštės (elektros generavimo įrenginiai)

 

Plokštės sudarytos iš daugybės fotovoltinių elementų, sujungtų nuosekliai/lygiagrečiai, remiantis fotovoltiniu efektu: saulės šviesos fotonai atsitrenkia į silicio puslaidininkius, sužadina elektronus, kad susidarytų kryptinė nuolatinė srovė;

 

● Išėjimo charakteristikos: gryna nuolatinė srovė; įtampa labai svyruoja priklausomai nuo šviesos intensyvumo ir temperatūros; aukšta įtampa vidurdienį, žema įtampa anksti ryte/vakare ir debesuotomis dienomis;

 

● Negalima tiesiogiai prijungti prie buitinės technikos (buitinė 220V kintamoji srovė), negali būti tiesiogiai prijungta prie baterijų (įtampos neatitikimas ir įkrovimo apsaugos trūkumas sukels išsipūtimą ir pažeidimus);

 

● Kelios nuosekliai sujungtos plokštės padidina bendrą nuolatinės srovės įtampą, o prijungtos lygiagrečiai – bendrą įkrovimo srovę.

 

(2) Energijos kaupimo baterija (energijos kaupiklis, pagrindinis ličio geležies fosfatas)

 

Viduje jis susideda iš langelių → modulių →baterijos + BMS (akumuliatoriaus valdymo sistema):

 

1) Pagrindinės BMS funkcijos: elementų įtampos balansavimas, apsauga nuo perkrovimo/per{1}}iškrovimo/per didelės srovės/aukštos temperatūros ir realiuoju laiku{2}}pranešimas apie likusį SOC;

 

2) Energijos forma: gali saugoti ir išvesti tik nuolatinę srovę;

 

3) Įkrovimas: žemos-įtampos nestabili fotovoltinė nuolatinė srovė gali būti saugiai įkraunama tik stabilizavus keitiklio;

 

4) Iškrovimas: išveda stabilią nuolatinę srovę į keitiklį inversijai ir įtampai padidinti.

 

(3) Dviejų krypčių energijos kaupimo keitiklio PCS (sistemos valdymo šerdis)

 

Įprasti fotovoltiniai keitikliai konvertuoja tik DC į kintamą; energijos kaupimo PCS yra dvikryptis galios keitiklis su dviem grandinėmis:

 

1) Inverterio kanalas (DC→AC): fotovoltinė/baterijos nuolatinė srovė → boost, filtras → standartinis 220V/380V sinusoidinis kintamasis maitinimas buitiniams prietaisams tiekti;

 

2) Lygintuvo kanalas (AC→DC): tinklelio kintamosios srovės maitinimas → žingsninis-žemyninis lygintuvas → stabilus nuolatinės srovės maitinimas akumuliatoriui įkrauti (išjungta-didžiausia elektros energija);

 

3) Integruotas-pagrindinis valdymo lustas: fotovoltinės energijos, baterijos SOC, buitinės apkrovos galios ir tinklo įtampos gavimas realiuoju laiku; milisekundžių-lygio automatinis energijos paskirstymas ir darbo režimų perjungimas.

 

Trijų pagrindinių komponentų pagrindinių parametrų ir funkcijų palyginimas:

 

Komponentai	Energijos tipas	Pagrindinės funkcijos	Pagrindiniai parametrai	Veikimo apribojimai
Saulės fotovoltinės plokštės	Tik DC išėjimai	Saulės energija paverčiama elektros energija; tai yra vienintelis sistemos energijos gamybos šaltinis.	Didžiausia galia, atviros{0}}grandinės įtampa, trumpojo-sujungimo srovė, konversijos efektyvumas	Be šviesos negaminama elektra; išėjimo įtampa kinta priklausomai nuo šviesos ir temperatūros.
Energijos kaupimo baterija	Išsaugoti/išvesti nuolatinės srovės maitinimą	Sukaupkite elektros energijos perteklių tamsos metu.	Našumas kWh, vardinė įtampa, SOC įkrovimo ir iškrovimo intervalas, ciklo trukmė	Draudžiama perkrauti ir per{0}}iškrauti; Leidžiamas tik nuolatinės srovės įkrovimas ir iškrovimas.
Dvikryptis energijos kaupimo inverteris PCS	AC/DC dvikryptis keitiklis	Elektros paskirstymas, įtampos reguliavimas, įkrovimo ir iškrovimo valdymas, tinklo prijungimo apsauga	Vardinė kintamoji/nuolatinė galia, dvikryptis konversijos efektyvumas, apsauga nuo izoliacijos, MPPT sekimas	Centrinis mazgas, skirtas suderintam fotovoltinės energijos, baterijų ir elektros tinklo valdymui

 

 

 

 

 

Užbaigti esamą srautą pagal 4 eksploatavimo sąlygas

 

1 sąlyga: saulėta diena su daug saulės šviesos, fotovoltinės energijos gamyba > buitinis elektros suvartojimas

 

1. Saulės baterijos generuoja svyruojančią nuolatinę srovę → surenkama nuolatinės srovės kombainerio dėžutėje → PCS nuolatinės srovės įvesties gnybtas;

 

2. PCS pirmasis žingsnis: paverčia dalį nuolatinės srovės į kintamosios srovės maitinimą, pirmenybę teikiant visų buitinių prietaisų tiekimui;

 

3. Likusi perteklinė nuolatinės srovės galia, kurią reguliuoja ir riboja PCS, įvedama energijos kaupimo baterijai įkrauti. BMS realiu laiku stebi įkrovimo srovę ir įtampą;

 

4. Kai baterija visiškai įkraunama (SOC 100%), PCS automatiškai atjungia įkrovimo grandinę, o energijos perteklius grąžinamas į nacionalinį tinklą parduoti.

 

 

2 sąlyga: vidutinė saulės šviesa, fotovoltinės energijos gamyba lygi namų ūkio apkrovai

 

Visa nuolatinės srovės energija iš fotovoltinės sistemos paverčiama kintamosios srovės maitinimu prietaiso naudojimui. Akumuliatorius neveikia, nei kraunamas, nei išsikrauna, nesąveikauja su tinklu.

 

 

3 veikimo sąlyga: naktis / debesuota / lietinga diena, negaunama saulės energijos

 

1. Saulės energija neturi nuolatinės srovės išėjimo; PCS nustato energijos trūkumą.

 

2. Į akumuliatoriaus BMS siunčiama iškrovimo komanda; baterija išveda stabilų nuolatinės srovės maitinimą į PCS.

 

3. PCS atlieka inversiją, išvesdamas kintamosios srovės maitinimą į buitinę apkrovą.

 

4. Kai akumuliatoriaus įkrova nukrenta iki apatinės ribos (SOC 20%), PCS sustabdo akumuliatoriaus išsikrovimą ir automatiškai persijungia į maitinimo tinklą.

 

 

4 veikimo sąlyga: išjungta

 

1. Naktį, kai nėra saulės šviesos, PCS paima kintamosios srovės maitinimą iš tinklo, išlygina jį į stabilų nuolatinės srovės maitinimą, kad įkrautų akumuliatorių.

 

2. Staigus elektros energijos tiekimo nutraukimas: PCS įjungia izoliacijos apsaugą, atsijungdamas nuo tinklo. Tik saulės energija (su saulės šviesa) ir baterija veikia nepriklausomai, užkertant kelią atvirkštiniam energijos perdavimui, kuris gali pakenkti tinklo priežiūros personalui.

 

3. Atkūrus tinklą, sistema automatiškai sinchronizuojasi ir vėl prisijungia prie tinklo, atnaujindama įprastą veikimą.

 

 

Energijos paskirstymo loginė lentelė keturioms darbo sąlygoms:

 

Pagrindinės papildomos pagrindinės technologijos

 

1. Maksimalios galios taško sekimas (MPPT) (integruotas į PCS): fotovoltinė įtampa labai svyruoja. MPPT sureguliuoja varžą realiu laiku, užtikrindama, kad fotovoltinės plokštės visada išvestų didžiausią galią esant dabartinei saulės šviesai, padidindamos energijos gamybą 15–30%.

 

2. BMS ir PCS Ryšys ir ryšys: Akumuliatoriaus BMS realiu laiku perduoda įtampos, temperatūros ir SOC duomenis į keitiklį. Inverteris reguliuoja įkrovimo / iškrovimo galią pagal akumuliatoriaus būseną, kad būtų išvengta elementų pažeidimo.

 

3. Konversijos nuostolių paaiškinimas: fotovoltinės nuolatinės srovės į kintamosios srovės įkrovimo nuostoliai yra maždaug 3 %-6 %; tinklo kintamosios srovės ir akumuliatoriaus nuolatinės srovės įkrovimo nuostoliai yra 4–7%. Aukštos kokybės PCS pramonėje pasiekia visapusišką konversijos efektyvumą Didesnis arba lygus 96%.

 

 

Prie tinklo{0}}prijungtų energijos kaupimo ir išjungtų{2}}tinklinių energijos kaupimo sistemų komponentų palyginimas:

 

Palyginimo elementai	Prie tinklo{0}}prijungta energijos kaupimo sistema (įprasta naudoti namuose)	Išjungta{0}}tinklo energijos kaupimo sistema (sritys be elektros tinklo)
Inverteris	Dvikryptis tinklelis-prijungti AK su sinchroninio tinklelio-ryšio funkcija	Išjungtas{0}}tinklo energijos kaupiklis, be tinklo{1}}prijungto modulio
Akumuliatoriaus talpos reikalavimai	Tai šiek tiek mažas; jei nėra maitinimo, galite pereiti prie kintamosios srovės.	Didelės{0}}talpos baterijos turi būti suderintos su visos-dienos energijos suvartojimu.
Perteklinės galios apdorojimas	Elektra perduodama į elektros tinklą ir parduodama.	Įrengus iškrovos rezistorių, sunaudojama perteklinė galia.
Galimybė nutraukti elektros energiją	Salos režimo trumpalaikis{0}}nepriklausomas maitinimo šaltinis	Visas procesas priklauso nuo fotovoltinės energijos ir baterijų{0}}savarankiškumo.
kaina	Vidutinio-stiprumo, tinka miesto vartotojams, turintiems elektros tinklus.	Didelis aukštis, tinkamas naudoti atokiose kalnuotose ir pastoracinėse vietovėse

 

 

 

Supaprastinta santrauka (kad būtų lengviau suprasti ir įsiminti)

 

1. Fotovoltinės plokštės yra atsakingos už „elektros generavimą“, gamindamos tik nestabilią nuolatinę srovę (DC).

 

2. Energiją kaupiančios baterijos yra atsakingos už „elektros kaupimą“, kaupia tik nuolatinę nuolatinę srovę, o tai išsprendžia elektros energijos negeneravimo naktį problemą.

 

3. Energijos saugojimo keitiklis (PCS) yra "išsiuntimo tvarkytuvas", užbaigiantis AC/DC dvikryptį konversiją ir automatiškai paskirstantis energiją iš fotovoltinių plokščių, baterijų ir tinklo. Visa sistema negali normaliai ir stabiliai veikti be kurio nors iš šių komponentų.