Kako baterije za skladištenje energije, invertori i solarni paneli rade zajedno?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Opšta struktura sistema i principi podjele komponenti

 

Tri osnovne komponente čitavog sistema su: fotonaponski moduli (solarni paneli),litijumske baterije za skladištenje energije, i dvosmjerni pretvarači za pohranu energije (PCS). Prateći dodaci uključuju: DC kombinovane kutije, prekidače, brojila električne energije, razvodne ormare, mrežna sučelja i kućna opterećenja.

 

1. Osnovni principi rada svake komponente

 

(1) Solarni fotonaponski paneli (električne jedinice)

 

Paneli su sastavljeni od velikog broja fotonaponskih ćelija povezanih serijski/paralelno, na osnovu fotonaponskog efekta: fotoni sunčeve svetlosti udaraju u silicijumske poluprovodnike, pobuđujući elektrone da formiraju usmerenu jednosmernu struju;

 

● Izlazne karakteristike: Čista DC snaga; napon značajno fluktuira sa intenzitetom svetlosti i temperaturom; visoki napon u podne, nizak napon rano ujutro/uveče i oblačnim danima;

 

● Ne može se direktno priključiti na kućne aparate (napajanje od 220V u domaćinstvu), ne može se direktno povezati na baterije (nepodudaranje napona i nedostatak zaštite od punjenja će uzrokovati ispupčenje i oštećenje);

 

● Više serijski povezanih ploča povećava ukupan DC napon, a paralelno povezane povećavaju ukupnu struju punjenja.

 

(2) Baterija za pohranu energije (Jedinica za pohranu energije, glavni litijum željezo fosfat)

 

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

 

1) Osnovne funkcije BMS-a: balansiranje napona ćelije, prekomjerno punjenje/preko{1}}pražnjenje/nadstruja/zaštita od visoke temperature i-izvještavanje o preostalom SOC-u u realnom vremenu;

 

2) Oblik energije: može samo skladištiti i ispuštati DC snagu;

 

3) Punjenje: Nisko-nestabilno fotonaponsko napajanje jednosmernom strujom može se bezbedno puniti samo nakon što ga stabilizuje inverter;

 

4) Pražnjenje: daje stabilno istosmjerno napajanje pretvaraču za inverziju i povećanje napona.

 

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

 

Obični fotonaponski pretvarači samo pretvaraju DC u AC; PCS za skladištenje energije je dvosmjerni pretvarač snage sa dva kruga:

 

1) Inverterski kanal (DC→AC): fotonapon/baterija DC → pojačanje, filter → standardno 220V/380V sinusoidno AC napajanje za napajanje kućanskih aparata;

 

2) Kanal ispravljača (AC→DC): Mrežno napajanje naizmjeničnom strujom → postupno-ispravljanje naniže → stabilno istosmjerno napajanje za punjenje baterije (isključeno-skladištenje vršne električne energije);

 

3) Ugrađeni-glavni kontrolni čip: u realnom vremenu-pribavljanje fotonaponske energije, SOC baterije, snage opterećenja domaćinstva i napona mreže; automatska alokacija snage na nivou milisekundi-i prebacivanje načina rada.

 

Poređenje 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 proizvodnje energije u sistemu.	Vršna snaga, napon-otvorenog kola, kratko-struja, efikasnost konverzije	Bez svjetla se ne proizvodi električna energija; izlazni napon varira sa svjetlošću i temperaturom.
Baterija za skladištenje energije	Spremite/izlažite DC napajanje	Čuvajte višak električne energije za napajanje tokom perioda mraka.	Kapacitet kWh, nazivni napon, SOC interval punjenja i pražnjenja, vijek trajanja	Prekomjerno punjenje i{0}}pražnjenje su zabranjeni; Dozvoljeno je samo DC punjenje i pražnjenje.
Dvosmjerni inverter za skladištenje energije PCS	AC/DC dvosmjerni pretvarač	Distribucija struje, regulacija napona, kontrola punjenja i pražnjenja, zaštita priključka na mrežu	Nazivna AC/DC snaga, efikasnost dvosmjerne konverzije, otočna zaštita, MPPT praćenje	Centralno čvorište za koordiniranu kontrolu fotonapona, baterija i električne mreže

 

 

 

 

 

Kompletan protok struje pod 4 radna uslova

 

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

 

1. Solarni paneli generišu fluktuirajuću jednosmernu snagu → prikupljenu u DC kombinatoru → DC ulazni terminal PCS-a;

 

2. PCS prvi korak: pretvara dio jednosmjerne struje u naizmjeničnu struju, dajući prioritet opskrbi svim kućanskim aparatima;

 

3. Preostali višak jednosmjerne struje, nakon što ga PCS reguliše i -ograniči struju, ulazi u punjenje baterije za skladištenje energije. BMS prati struju i napon punjenja u realnom vremenu;

 

4. Kada se baterija potpuno napuni (SOC 100%), PCS automatski isključuje strujni krug, a višak energije se vraća u nacionalnu mrežu za prodaju.

 

 

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

 

Sva istosmjerna energija iz fotonaponskog sistema pretvara se u AC napajanje za korištenje u aparatima. Baterija ostaje neaktivna, niti se puni niti prazni, bez interakcije s mrežom.

 

 

Radni uvjeti 3: noć/oblačno/kišni dan, nema solarne energije

 

1. Solarna energija nema DC izlaz; PCS detektuje nedostatak struje.

 

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

 

3. PCS vrši inverziju, izlazeći naizmjeničnom strujom za kućno opterećenje.

 

4. Kada napunjenost baterije padne na donju granicu (SOC 20%), PCS zaustavlja pražnjenje baterije i automatski prelazi na napajanje iz mreže.

 

 

Radni uvjet 4: Isključeno-Skladištenje vršne energije (niske cijene električne energije noću) + rezervna kopija nestanka struje

 

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

 

2. Iznenadni nestanak električne energije: PCS pokreće zaštitu od otoka, isključujući se iz mreže. Samo solarna energija (sa sunčevom svjetlošću) i baterija rade neovisno, sprječavajući obrnuti prijenos energije koji bi mogao naštetiti osoblju za održavanje mreže.

 

3. Nakon što se mreža vrati, sistem se automatski sinhronizuje i ponovo povezuje na mrežu, nastavljajući normalan rad.

 

 

Logička tabela distribucije energije za četiri radna uslova:

 

Ključne dopunske osnovne tehnologije

 

1. Praćenje tačke maksimalne snage (MPPT) (integrisano u PCS): fotonaponski napon jako fluktuira. MPPT prilagođava impedanciju u realnom vremenu, osiguravajući da fotonaponski paneli uvijek daju maksimalnu snagu pod trenutnom sunčevom svjetlošću, povećavajući proizvodnju energije za 15%-30%.

 

2. BMS i PCS komunikacija i povezivanje: BMS baterije prenosi napon, temperaturu i SOC podatke do pretvarača u realnom vremenu. Inverter prilagođava snagu punjenja/pražnjenja na osnovu statusa baterije kako bi spriječio oštećenje ćelije.

 

3. Gubitak konverzije Objašnjenje: fotonaponski gubitak pri punjenju DC u AC je približno 3%-6%; Gubitak punjenja AC na bateriju DC je 4%-7%. Visokokvalitetni PCS u industriji postiže sveobuhvatnu efikasnost konverzije veću ili jednaku 96%.

 

 

Poređenje komponenti u sistemima za pohranu energije-povezane s mrežom u odnosu na van{2}}sisteme za pohranu energije:

 

Stavke za poređenje	Mrežni{0}}povezan sistem za pohranu energije (mainstream za kućnu upotrebu)	Sistem za pohranu energije van{0}}mreže (područja bez električne mreže)
Inverter	Dvosmjerna mreža-povezan PCS sa sinhronom mrežom-funkcija povezivanja	Off-mrežni inverter za pohranu energije, bez mrežnog-povezanog modula
Zahtjevi za kapacitet baterije	Malo je mali; ako nema struje, možete se prebaciti na napajanje izmjeničnom strujom.	Baterije velikog-kapaciteta treba uskladiti sa cjelodnevnom potrošnjom energije-.
Obrada viška snage	Električna energija se prenosi u električnu mrežu i prodaje.	Opremanje otpornikom za pražnjenje troši višak energije.
Mogućnost nestanka struje	Ostrvski način rada kratkoročno-nezavisno napajanje	Cijeli proces se oslanja na fotonapon i baterije za samoodrživost.
trošak	Srednje{0}}snage, pogodan za gradske korisnike sa električnim mrežama.	Velika nadmorska visina, pogodna za upotrebu u udaljenim planinskim i pastoralnim područjima

 

 

 

Pojednostavljeni sažetak (za lakše razumijevanje i pamćenje)

 

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

 

2. Baterije za pohranu energije su odgovorne za "skladištenje električne energije", skladištenje samo jednosmjerne struje, rješavajući problem bez proizvodnje energije noću.

 

3. Pretvarač za pohranu energije (PCS) je "upravljač dispečerom", koji dovršava dvosmjernu konverziju AC/DC i automatski distribuira energiju iz fotonaponskih panela, baterija i mreže. Čitav sistem ne može normalno i stabilno raditi bez bilo koje od ovih komponenti.