Kako baterije za pohranu energije, pretvarači i solarni paneli rade zajedno?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Opća struktura sustava i načela podjele komponenti

 

Tri osnovne komponente cijelog sustava su: fotonaponski moduli (solarni paneli),litijske baterije za pohranu energije, i dvosmjerni pretvarači za pohranu energije (PCS). Dodatna oprema za podršku uključuje: DC kombinirane kutije, prekidače, mjerače električne energije, razvodne ormare, mrežna sučelja i kućna opterećenja.

 

1. Temeljna načela rada svake komponente

 

(1) Solarni fotonaponski paneli (jedinice za proizvodnju energije)

 

Paneli se sastoje od velikog broja fotonaponskih ćelija spojenih u seriju/paralelno, na temelju fotonaponskog učinka: fotoni sunčeve svjetlosti udaraju u silicijske poluvodiče, pobuđujući elektrone da tvore usmjerenu istosmjernu struju;

 

● Izlazna svojstva: Čista istosmjerna struja; napon značajno varira s intenzitetom svjetla i temperaturom; visoki napon u podne, nizak napon rano ujutro/navečer i za oblačnih dana;

 

● Ne može se izravno spojiti na kućanske uređaje (kućanska struja od 220 V AC), ne može se izravno spojiti na baterije (neusklađenost napona i nedostatak zaštite od punjenja uzrokovat će ispupčenje i oštećenje);

 

● Više ploča spojenih u seriju povećavaju ukupni istosmjerni napon, a spojene paralelno povećavaju ukupnu struju punjenja.

 

(2) Baterija za pohranu energije (jedinica za pohranu energije, glavni litij željezo fosfat)

 

Interno se sastoji od ćelija → modula →baterije + BMS (Battery Management System):

 

1) Osnovne funkcije BMS-a: balansiranje napona ćelije, zaštita od prenapunjenosti/prekomjernog{1}}pražnjenja/prekomjerne struje/visoke temperature i-izvještavanje o preostalom SOC-u u stvarnom{2}}vremenu;

 

2) Oblik energije: može samo pohraniti i isporučiti istosmjernu struju;

 

3) Punjenje: fotonaponska istosmjerna struja niskog-nestabilnog napona može se sigurno puniti tek nakon što ju stabilizira pretvarač;

 

4) Pražnjenje: daje stabilnu istosmjernu struju pretvaraču za inverziju i povećanje napona.

 

(3) Dvosmjerni inverter za pohranu energije PCS (System Control Core)

 

Obični fotonaponski pretvarači samo pretvaraju DC u AC; pohrana energije PCS je dvosmjerni pretvarač energije s dva kruga:

 

1) Inverterski kanal (DC→AC): fotonaponski/baterijski DC → pojačanje, filtar → standardni 220V/380V sinusoidalni izmjenični napon za napajanje kućanskih aparata;

 

2) Kanal ispravljača (AC→DC): Mrežno izmjenično napajanje → korak-niže ispravljanje → stabilno istosmjerno napajanje za punjenje baterije (isključeno-vršno skladištenje električne energije);

 

3) Ugrađen-glavni kontrolni čip: Akvizicija fotonaponske energije u stvarnom-vremenu, SOC baterije, snage kućnog opterećenja i napona mreže; automatska dodjela snage na-razini milisekunde i prebacivanje načina rada.

 

Usporedba osnovnih parametara i funkcija tri osnovne komponente:

 

Komponente	Vrsta energije	Osnovne funkcije	Ključni parametri	Operativna ograničenja
Solarni fotonaponski paneli	Izlazi samo DC	Sunčeva energija se pretvara u električnu energiju; ovo je jedini izvor energije sustava.	Vršna snaga, napon otvorenog-kruga, struja-kratkog spoja, učinkovitost pretvorbe	Bez svjetla se ne proizvodi električna energija; izlazni napon varira sa svjetlom i temperaturom.
Baterija za pohranu energije	Pohranjivanje/izlaz istosmjerne struje	Pohranite višak električne energije za napajanje tijekom razdoblja mraka.	Kapacitet kWh, nazivni napon, SOC interval punjenja i pražnjenja, vijek trajanja	Zabranjeno je prekomjerno punjenje i-pražnjenje; Dopušteno je samo punjenje i pražnjenje istosmjernom strujom.
Dvosmjerni inverter za pohranu energije PCS	AC/DC dvosmjerni pretvarač	Distribucija električne energije, regulacija napona, kontrola punjenja i pražnjenja, zaštita priključka na mrežu	Nazivna AC/DC snaga, dvosmjerna učinkovitost pretvorbe, zaštita od otočića, MPPT praćenje	Središnje čvorište za koordinirano upravljanje fotonaponskim uređajima, baterijama i električnom mrežom

 

 

 

 

 

Potpuni protok struje u 4 radna uvjeta

 

Uvjet 1: Sunčan dan s dovoljno sunčeve svjetlosti, fotonaponska proizvodnja energije > Potrošnja električne energije u kućanstvu

 

1. Solarni paneli generiraju fluktuirajuću istosmjernu struju → skupljaju se u kutiji istosmjernog kombiniranja → DC ulazni terminal PCS-a;

 

2. PCS prvi korak: pretvara dio istosmjerne struje u izmjeničnu struju, dajući prednost opskrbi svih kućanskih aparata;

 

3. Preostali višak istosmjerne struje, nakon što ga PCS regulira i -ograniči struja, ulazi za punjenje baterije za pohranu energije. BMS prati struju i napon punjenja u stvarnom vremenu;

 

4. Nakon što je baterija u potpunosti napunjena (SOC 100%), PCS automatski odspaja krug punjenja, a višak energije vraća se natrag u nacionalnu mrežu za prodaju.

 

 

Uvjet 2: Umjerena sunčeva svjetlost, fotonaponska proizvodnja energije jednaka je opterećenju kućanstva

 

Sva istosmjerna struja iz fotonaponskog sustava pretvara se u izmjeničnu struju za korištenje uređaja. Baterija ostaje u stanju mirovanja, niti se puni niti prazni, bez interakcije s mrežom.

 

 

Radni uvjet 3: noć/oblačan/kišovit dan, nema solarne proizvodnje energije

 

1. Solarna energija nema DC izlaz; PCS detektira manjak struje.

 

2. Naredba za pražnjenje šalje se BMS-u baterije; baterija daje stabilno istosmjerno napajanje PCS-u.

 

3. PCS izvodi inverziju, ispuštajući izmjeničnu struju u kućno opterećenje.

 

4. Kada napunjenost baterije padne na donju granicu (SOC 20%), PCS zaustavlja pražnjenje baterije i automatski se prebacuje na mrežno napajanje.

 

 

Radni uvjet 4: Isključeno-Skladištenje vršne energije (niske cijene električne energije noću) + pomoć pri nestanku struje

 

1. Noću, bez sunčeve svjetlosti, PCS crpi izmjeničnu struju iz mreže, ispravlja je u stabilnu istosmjernu struju za punjenje baterije.

 

2. Iznenadni nestanak struje: PCS aktivira zaštitu od otočanja, odspaja se s mreže. Samo solarna energija (s sunčevom svjetlošću) i baterija rade neovisno, sprječavajući obrnuti prijenos energije koji bi mogao oštetiti osoblje koje održava mrežu.

 

3. Nakon ponovnog uspostavljanja mreže, sustav se automatski sinkronizira i ponovno spaja na mrežu, nastavljajući s normalnim radom.

 

 

Logička tablica raspodjele snage za četiri radna stanja:

 

Ključne dopunske temeljne tehnologije

 

1. Praćenje maksimalne snage (MPPT) (integrirano u PCS): fotonaponski napon uvelike varira. MPPT prilagođava impedanciju u stvarnom vremenu, osiguravajući da fotonaponski paneli uvijek daju maksimalnu snagu pod trenutnim sunčevim svjetlom, povećavajući proizvodnju energije za 15%-30%.

 

2. BMS i PCS komunikacija i povezivanje: Baterija BMS prenosi napon, temperaturu i SOC podatke pretvaraču u stvarnom vremenu. Inverter prilagođava snagu punjenja/pražnjenja na temelju statusa baterije kako bi spriječio oštećenje ćelija.

 

3. Objašnjenje gubitka pretvorbe: gubitak fotonaponskog istosmjernog u izmjenični naboj je približno 3%-6%; gubitak mreže pri punjenju izmjenične struje u istosmjernu struju iznosi 4%-7%. Visokokvalitetni PCS u industriji postiže sveobuhvatnu učinkovitost pretvorbe veću ili jednaku 96%.

 

 

Usporedba komponenti u-mrežno pohranjivanju energije u odnosu na-sustave pohranjivanja energije izvan mreže:

 

Stavke za usporedbu	Mrežni-sustav za pohranu energije (glavni tok za kućnu upotrebu)	Sustav za pohranu energije izvan-mreže (područja bez električne mreže)
Inverter	Dvosmjerna mreža-povezan PCS sa sinkronom mrežom-funkcija povezivanja	Inverter za pohranu energije izvan-mreže, bez modula-spojenog na mrežu
Zahtjevi za kapacitet baterije	Malo je malen; ako nema struje, možete se prebaciti na izmjeničnu struju.	Baterije velikog-kapaciteta moraju biti usklađene s-dnevnom potrošnjom energije.
Obrada viška snage	Električna energija se prenosi u električnu mrežu i prodaje.	Opremanje otpornikom za pražnjenje troši višak energije.
Mogućnost prekida napajanja	Otočni način kratko{0}}neovisnog napajanja	Cijeli proces oslanja se na fotonaponske sustave i baterije za samodostatnost.
trošak	Srednje-snage, pogodan za urbane korisnike s električnim mrežama.	Visoka nadmorska visina, pogodna za korištenje u udaljenim planinskim i pastoralnim područjima

 

 

 

Pojednostavljeni sažetak (za lakše razumijevanje i pamćenje)

 

1. Fotonaponski paneli odgovorni su za "generiranje električne energije", proizvodeći samo nestabilnu istosmjernu struju (DC).

 

2. Baterije za pohranu energije odgovorne su za "skladištenje električne energije", pohranjujući samo istosmjernu struju, rješavajući problem negeneriranja energije noću.

 

3. Inverter za pohranu energije (PCS) je "dispečerski upravitelj", koji dovršava AC/DC dvosmjernu pretvorbu i automatski distribuira snagu iz fotonaponskih panela, baterija i mreže. Cijeli sustav ne može raditi normalno i stabilno bez bilo koje od ovih komponenti.