Kuidas energiasalvestusakud, inverterid ja päikesepaneelid koos töötavad?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Süsteemi üldine struktuur ja komponentide alajaotuse põhimõtted

 

Kogu süsteemi kolm põhikomponenti on: fotogalvaanilised moodulid (päikesepaneelid),energiasalvestavad liitiumakudja kahesuunalised energiasalvestusinverterid (PCS). Tugitarvikute hulka kuuluvad: alalisvoolu kombineerimiskarbid, kaitselülitid, elektriarvestid, jaotuskapid, võrguliidesed ja majapidamiskoormused.

 

1. Iga komponendi tööpõhimõtted

 

(1) Fotogalvaanilised päikesepaneelid (energia tootmisüksused)

 

Paneelid koosnevad suurest hulgast järjestikku/paralleelselt ühendatud fotogalvaanilistest elementidest, mis põhinevad fotogalvaanilisel efektil: päikesevalguse footonid tabavad räni pooljuhte, erutavad elektronid, moodustades suunatud alalisvoolu;

 

● Väljundomadused: puhas alalisvool; pinge kõigub oluliselt valguse intensiivsuse ja temperatuuriga; kõrgepinge keskpäeval, madalpinge varahommikul/õhtul ja pilvistel päevadel;

 

● Ei saa otse ühendada kodumasinatega (kodune 220V vahelduvvool), ei saa otse ühendada akudega (pinge mittevastavus ja laadimiskaitse puudumine põhjustab punni ja kahjustusi);

 

● Mitu järjestikku ühendatud plaati suurendab alalisvoolu kogupinget ja paralleelselt ühendatud kogu laadimisvoolu.

 

(2) Energiat salvestav aku (energiasalvesti, põhivoolu liitiumraudfosfaat)

 

Sisemiselt koosneb see rakkudest → moodulitest →akud + BMS (akuhaldussüsteem):

 

1) BMS-i põhifunktsioonid: elemendi pinge tasakaalustamine, ülelaadimise/üle{1}}tühjenemise/liigvoolu/kõrge temperatuuri kaitse ja allesjäänud SOC-i reaalajas{2}}aruandlus;

 

2) Energiavorm: saab salvestada ja väljastada ainult alalisvoolu;

 

3) Laadimine: madala-pingega ebastabiilset fotogalvaanilist alalisvoolu saab ohutult laadida alles pärast seda, kui inverter on selle stabiliseerinud;

 

4) Tühjenemine: väljastab inverterile stabiilse alalisvoolu inverteri ja pinge suurendamiseks.

 

(3) Kahesuunaline energiasalvestusinverter PCS (süsteemi juhttuum)

 

Tavalised fotogalvaanilised inverterid muudavad ainult alalisvoolu vahelduvvooluks; energiasalvesti PCS on kahesuunaline võimsusmuundur, millel on kaks ahelat:

 

1) Inverteri kanal (DC→AC): fotogalvaaniline/aku alalisvoolu → võimendus, filter → standardne 220V/380V sinusoidne vahelduvvool kodumasinate varustamiseks;

 

2) Alaldi kanal (AC→DC): võrgu vahelduvvoolutoide → astmeline-alaldi → stabiilne alalisvoolutoide aku laadimiseks (väljas-elektri tippsalvestus);

 

3) Sisseehitatud-peamine juhtkiip: fotogalvaanilise toite, aku SOC, majapidamise koormuse võimsuse ja võrgupinge reaalajas hankimine; millisekundi-taseme automaatne võimsuse jaotamine ja töörežiimide vahetamine.

 

Kolme põhikomponendi põhiparameetrite ja funktsioonide võrdlus:

 

Komponendid	Energia tüüp	Põhifunktsioonid	Põhiparameetrid	Kasutuspiirangud
Fotogalvaanilised päikesepaneelid	Väljub ainult DC	Päikeseenergia muundatakse elektrienergiaks; see on süsteemi ainus energiatootmise allikas.	Tippvõimsus, avatud-vooluahela pinge, lühis-vool, muundamise efektiivsus	Ilma valguseta elektrit ei teki; väljundpinge muutub sõltuvalt valgusest ja temperatuurist.
Energiat salvestav aku	Salvesta/väljasta alalisvoolu	Pimedal ajal salvestage liigne elektrienergia toiteallikaks.	Võimsus kWh, nimipinge, SOC laadimis- ja tühjendusintervall, tsükli eluiga	Ülelaadimine ja üle{0}}tühjenemine on keelatud; Alalisvoolu laadimine ja tühjendamine on lubatud ainult.
Kahesuunaline energiasalvesti inverter PCS	AC/DC kahesuunaline muundur	Elektrijaotus, pinge reguleerimine, laadimise ja tühjenemise juhtimine, võrguühenduse kaitse	Vahelduv- ja alalisvoolu nimivõimsus, kahesuunalise muundamise tõhusus, saarekaitse, MPPT jälgimine	Keskne jaotur fotogalvaanika, akude ja elektrivõrgu koordineeritud juhtimiseks

 

 

 

 

 

Täielik praegune vool 4 töötingimuse all

 

Tingimus 1: päikesepaisteline päev rohke päikesevalgusega, fotogalvaaniline elektritootmine > kodumajapidamiste elektritarbimine

 

1. Päikesepaneelid genereerivad kõikuvat alalisvoolu → kogutakse alalisvoolu kombineerija kasti → PCSi alalisvoolu sisendklemm;

 

2. PCS esimene samm: teisendab osa alalisvoolust vahelduvvooluks, eelistades kõigi kodumasinate varustamist;

 

3. Ülejäänud üleliigne alalisvoolutoide, mida PCS on reguleerinud ja voolu piiranud, sisestatakse aku laadimiseks. BMS jälgib laadimisvoolu ja pinget reaalajas;

 

4. Kui aku on täielikult laetud (SOC 100%), katkestab PCS laadimisahela automaatselt ja üleliigne võimsus suunatakse müügiks tagasi riiklikku võrku.

 

 

Tingimus 2: mõõdukas päikesevalgus, fotogalvaaniline elektritootmine on võrdne majapidamise koormusega

 

Kogu fotogalvaanilisest süsteemist saadav alalisvool teisendatakse seadme kasutamiseks vahelduvvooluks. Aku jääb jõude, ei lae ega tühjene, ilma võrguga suhtlemata.

 

 

Töötingimus 3: öö/pilves/vihmane päev, päikeseenergia tootmine puudub

 

1. Päikeseenergial puudub alalisvoolu väljund; PCS tuvastab voolupuuduse.

 

2. Aku BMS-ile saadetakse tühjenduskäsk; aku annab PCS-ile stabiilse alalisvoolu.

 

3. PCS teostab inversiooni, väljastades vahelduvvoolu majapidamises kasutatavale koormusele.

 

4. Kui aku laetuse tase langeb alampiirini (SOC 20%), peatab PCS aku tühjenemise ja lülitub automaatselt vooluvõrku.

 

 

Töötingimus 4: väljas

 

1. Öösel, ilma päikesevalguseta, võtab PCS võrgust vahelduvvoolu ja alaldab selle aku laadimiseks stabiilseks alalisvooluks.

 

2. Järsk voolukatkestus: PCS käivitab saarte kaitse, katkestades ühenduse võrgust. Ainult päikeseenergia (koos päikesevalgusega) ja aku töötavad iseseisvalt, vältides vastupidist jõuülekannet, mis võib kahjustada võrgu hoolduspersonali.

 

3. Pärast võrgu taastamist sünkroonib süsteem automaatselt ja ühendub uuesti võrguga, jätkates normaalset tööd.

 

 

Toitejaotuse loogikatabel nelja töötingimuse jaoks:

 

Peamised täiendavad põhitehnoloogiad

 

1. Maksimaalse võimsuspunkti jälgimine (MPPT) (integreeritud PCS-i): fotogalvaaniline pinge kõigub suuresti. MPPT reguleerib impedantsi reaalajas, tagades, et fotogalvaanilised paneelid annavad alati maksimaalse võimsuse praeguse päikesevalguse käes, suurendades energiatootmist 15–30%.

 

2. BMS-i ja PCS-i side ja ühendamine: aku BMS edastab pinge, temperatuuri ja SOC-andmed inverterile reaalajas. Inverter reguleerib aku oleku alusel laadimis-/tühjendusvõimsust, et vältida elementide kahjustamist.

 

3. Konversioonikao selgitus: fotogalvaanilise alalisvoolu vahelduvvoolu laadimiskadu on ligikaudu 3%-6%; võrgu vahelduvvoolu ja aku alalisvoolu laadimiskadu on 4–7%. Kõrgekvaliteedilised PCS-id tööstuses saavutavad igakülgse muundamise efektiivsuse, mis on suurem või võrdne 96%.

 

 

Võrgu{0}}ühendatud energiasalvestussüsteemide ja väljalülitatud-energiasalvestussüsteemide komponentide võrdlus:

 

Võrdluselemendid	Võrgu{0}}ühendatud energiasalvestussüsteem (tavaline kodukasutuseks)	Võrgust väljas{0}}energiasalvestussüsteem (ilma elektrivõrguta piirkonnad)
Inverter	Kahesuunaline võrk-ühendatud PCS sünkroonse võrguga-ühendusfunktsiooniga	Väljas-võrgu energiasalvesti inverter, ilma võrguga-ühendatud moodulita
Nõuded aku mahutavusele	See on natuke väike; kui voolu pole, saate lülituda vahelduvvoolule.	Suure mahutavusega-akud peavad vastama kogu-päeva energiatarbimisele.
Liigne võimsuse töötlemine	Elekter edastatakse elektrivõrku ja müüakse.	Tühjendustakistiga varustamine kulutab liigset võimsust.
Elektrikatkestuse võimalus	Saarerežiimi lühiajaline{0}}sõltumatu toiteallikas	Kogu protsess põhineb fotogalvaanikal ja akudel{0}}isevarustatuse tagamiseks.
kulu	Keskmise-tugevusega, sobib elektrivõrguga linnakasutajatele.	Kõrgel kõrgusel, sobib kasutamiseks kaugemates mägi- ja pastoraalsetes piirkondades

 

 

 

Lihtsustatud kokkuvõte (lihtsamaks mõistmiseks ja meeldejätmiseks)

 

1. Fotogalvaanilised paneelid vastutavad "elektri tootmise" eest, tekitades ainult ebastabiilset alalisvoolu (DC).

 

2. Energiasalvestusakud vastutavad "elektri salvestamise" eest, salvestavad ainult alalisvoolu, lahendades probleemi, et öösel ei toodeta elektrit.

 

3. Toitesalvesti inverter (PCS) on "saatmishaldur", mis viib lõpule vahelduv- ja alalisvoolu kahesuunalise muundamise ning jaotab automaatselt energiat fotogalvaanilistest paneelidest, akudest ja võrgust. Kogu süsteem ei saa normaalselt ja stabiilselt töötada ilma ühegi nimetatud komponendita.