Kā enerģijas uzglabāšanas akumulatori, invertori un saules paneļi darbojas kopā?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sistēmas vispārējā struktūra un komponentu iedalījuma principi

 

Visas sistēmas trīs galvenās sastāvdaļas ir: fotoelementu moduļi (saules paneļi),enerģijas uzkrāšanas litija baterijasun divvirzienu enerģijas uzglabāšanas invertori (PCS). Atbalsta piederumos ietilpst: līdzstrāvas kombinētāja kastes, automātiskie slēdži, elektrības skaitītāji, sadales skapji, tīkla saskarnes un sadzīves slodzes.

 

1. Katra komponenta darbības pamatprincipi

 

(1) Saules fotoelektriskie paneļi (elektroenerģijas ražošanas vienības)

 

Paneļi sastāv no liela skaita virknē/paralēli savienotu fotoelementu elementu, pamatojoties uz fotoelektrisko efektu: saules gaismas fotoni ietriecas silīcija pusvadītājos, aizraujoši elektroni veido virziena līdzstrāvu;

 

● Izejas raksturlielumi: tīra līdzstrāvas jauda; spriegums ievērojami svārstās atkarībā no gaismas intensitātes un temperatūras; augsts spriegums pusdienlaikā, zemspriegums agrā rītā/vakarā un mākoņainās dienās;

 

● Nevar pieslēgt tieši sadzīves tehnikai (sadzīves 220V maiņstrāva), nevar tieši pieslēgt akumulatoriem (sprieguma neatbilstība un uzlādes aizsardzības trūkums radīs izspiedumu un bojājumus);

 

● Vairākas virknē savienotas plates palielina kopējo līdzstrāvas spriegumu, bet paralēli savienotas palielina kopējo uzlādes strāvu.

 

(2) Enerģijas akumulators (enerģijas uzglabāšanas bloks, galvenais litija dzelzs fosfāts)

 

Iekšēji tas sastāv no šūnām → moduļiem →akumulatoru bloki + BMS (akumulatora pārvaldības sistēma):

 

1) BMS pamatfunkcijas: elementa sprieguma līdzsvarošana, aizsardzība pret pārlādēšanu/pārmērīgu{1}}izlādi/pārstrāvu/augstu temperatūru un reāllaika ziņošana par atlikušo SOC;

 

2) Enerģijas forma: var uzglabāt un izvadīt tikai līdzstrāvas jaudu;

 

3) Uzlāde: zema sprieguma nestabilu fotoelektrisko līdzstrāvu var droši uzlādēt tikai pēc tam, kad to ir stabilizējis invertors;

 

4) Izlāde: izvada stabilu līdzstrāvu invertoram inversijai un sprieguma palielināšanai.

 

(3) Divvirzienu enerģijas uzglabāšanas invertora PCS (sistēmas vadības kodols)

 

Parastie fotoelektriskie invertori pārveido tikai līdzstrāvu maiņstrāvā; enerģijas uzkrāšanas PCS ir divvirzienu jaudas pārveidotājs ar divām shēmām:

 

1) Invertora kanāls (DC→AC): fotoelementu/akumulatora līdzstrāva → pastiprināšana, filtrs → standarta 220V/380V sinusoidālā maiņstrāva sadzīves tehnikas piegādei;

 

2) Taisngrieža kanāls (AC→DC): tīkla maiņstrāva → pakāpeniska-pazemināta taisnošana → stabila līdzstrāva, lai uzlādētu akumulatoru (izslēgta-maksimālā elektroenerģijas uzglabāšana);

 

3) Iebūvēta-galvenā vadības mikroshēma:{2}}reāllaika fotoelementu enerģijas, akumulatora SOC, mājsaimniecības slodzes jaudas un tīkla sprieguma iegūšana; milisekundes-līmeņa automātiska jaudas piešķiršana un darbības režīmu pārslēgšana.

 

Trīs galveno komponentu pamatparametru un funkciju salīdzinājums:

 

Sastāvdaļas	Enerģijas veids	Pamatfunkcijas	Galvenie parametri	Darbības ierobežojumi
Saules fotoelektriskie paneļi	Izvadi tikai DC	Saules enerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā; tas ir sistēmas vienīgais enerģijas ražošanas avots.	Maksimālā jauda, ​​atvērtas-ķēdes spriegums, īssavienojuma-strāva, konversijas efektivitāte	Bez gaismas netiek ražota elektrība; izejas spriegums mainās atkarībā no gaismas un temperatūras.
Enerģijas uzglabāšanas akumulators	Uzglabāt/izvadīt līdzstrāvu	Uzglabājiet lieko elektroenerģiju elektroenerģijas padevei tumšā laikā.	Jauda kWh, nominālais spriegums, SOC uzlādes un izlādes intervāls, cikla ilgums	Pārlādēšana un pārmērīga{0}}izlāde ir aizliegta; Līdzstrāvas uzlāde un izlāde ir atļauta tikai.
Divvirzienu enerģijas uzglabāšanas invertora PCS	AC/DC divvirzienu pārveidotājs	Strāvas sadale, sprieguma regulēšana, uzlādes un izlādes kontrole, elektrotīkla pieslēguma aizsardzība	Nominālā maiņstrāvas/līdzstrāvas jauda, ​​divvirzienu konversijas efektivitāte, salu aizsardzība, MPPT izsekošana	Centrālais centrs koordinētai fotoelementu, bateriju un elektrotīkla kontrolei

 

 

 

 

 

Pabeigt pašreizējo plūsmu saskaņā ar 4 darbības nosacījumiem

 

1. nosacījums: saulaina diena ar daudz saules gaismas, fotoelementu elektroenerģijas ražošana > mājsaimniecības elektroenerģijas patēriņš

 

1. Saules paneļi ģenerē mainīgu līdzstrāvas jaudu → tiek savākta līdzstrāvas kombinētāja kastē → PCS līdzstrāvas ievades spaile;

 

2. PCS pirmais solis: pārvērš daļu līdzstrāvas maiņstrāvas strāvā, par prioritāti nosakot visu sadzīves tehnikas piegādi;

 

3. Pēc PCS regulēšanas un strāvas -ierobežošanas atlikušā līdzstrāvas jauda tiek ievadīta enerģijas uzglabāšanas akumulatora uzlādēšanai. BMS uzrauga uzlādes strāvu un spriegumu reāllaikā;

 

4. Kad akumulators ir pilnībā uzlādēts (SOC 100%), PCS automātiski atvieno uzlādes ķēdi, un liekā jauda tiek ievadīta atpakaļ valsts tīklā pārdošanai.

 

 

2. nosacījums: mērena saules gaisma, fotoelementu elektroenerģijas ražošana ir vienāda ar mājsaimniecības slodzi

 

Visa līdzstrāvas jauda no fotoelektriskās sistēmas tiek pārveidota par maiņstrāvu ierīces lietošanai. Akumulators paliek dīkstāvē, netiek ne uzlādēts, ne izlādējies, bez tīkla mijiedarbības.

 

 

3. darbības nosacījums: nakts/mākoņaina/lietaina diena, netiek ražota saules enerģija

 

1. Saules enerģijai nav līdzstrāvas izejas; PCS konstatē strāvas trūkumu.

 

2. Uz akumulatora BMS tiek nosūtīta izlādes komanda; akumulators nodrošina stabilu līdzstrāvu uz PCS.

 

3. PCS veic inversiju, izvadot maiņstrāvu mājsaimniecības slodzei.

 

4. Kad akumulatora uzlādes līmenis nokrītas līdz zemākajai robežai (SOC 20%), PCS pārtrauc akumulatora izlādi un automātiski pārslēdzas uz tīkla strāvu.

 

 

4. darbības stāvoklis: izslēgts-maksimālā enerģijas krātuve (zemas elektroenerģijas cenas naktī) + strāvas padeves pārtraukuma rezerves rezerves

 

1. Naktīs, kad nav saules gaismas, PCS ņem maiņstrāvu no tīkla, pārvērš to par stabilu līdzstrāvu, lai uzlādētu akumulatoru.

 

2. Pēkšņs strāvas padeves pārtraukums: PCS aktivizē salu aizsardzību, atvienojot no tīkla. Tikai saules enerģija (ar saules gaismu) un akumulators darbojas neatkarīgi, novēršot reverso enerģijas pārvadi, kas var kaitēt tīkla apkopes personālam.

 

3. Pēc tīkla atjaunošanas sistēma automātiski sinhronizējas un atkal savienojas ar tīklu, atsākot normālu darbību.

 

 

Strāvas sadales loģiskā tabula četriem darbības apstākļiem:

 

Galvenās papildu pamattehnoloģijas

 

1. Maksimālā jaudas punkta izsekošana (MPPT) (integrēta PCS): fotoelektriskais spriegums ļoti svārstās. MPPT pielāgo pretestību reāllaikā, nodrošinot, ka fotoelementu paneļi vienmēr izvada maksimālo jaudu pašreizējā saules gaismā, palielinot enerģijas ražošanu par 15–30%.

 

2. BMS un PCS komunikācija un savienošana: akumulatora BMS reāllaikā pārraida sprieguma, temperatūras un SOC datus invertoram. Invertors pielāgo uzlādes/izlādes jaudu, pamatojoties uz akumulatora stāvokli, lai novērstu šūnu bojājumus.

 

3. Pārveidošanas zuduma skaidrojums: fotoelementu līdzstrāvas uz maiņstrāvas uzlādes zudums ir aptuveni 3%-6%; tīkla maiņstrāvas un akumulatora līdzstrāvas uzlādes zudums ir 4–7%. Augstas kvalitātes PCS nozarē sasniedz visaptverošu konversijas efektivitāti, kas ir lielāka vai vienāda ar 96%.

 

 

Komponentu salīdzinājums tīklam{0}}pieslēgtās enerģijas uzglabāšanas sistēmās un izslēgtās{2}}tīkla enerģijas uzglabāšanas sistēmas:

 

Salīdzināšanas vienumi	Tīklam{0}}pieslēgta enerģijas uzglabāšanas sistēma (parasti lietošanai mājās)	Izslēgta{0}}tīkla enerģijas uzkrāšanas sistēma (apgabali bez elektrotīkla)
Invertors	Divvirzienu režģis-savienots PCS ar sinhronā tīkla-savienojuma funkciju	Izslēgts-tīkla enerģijas uzkrāšanas invertors, bez tīklam-pievienota moduļa
Prasības akumulatora jaudai	Tas ir mazliet mazs; ja nav strāvas, varat pārslēgties uz maiņstrāvu.	Lielas-jaudas akumulatori ir jāsaskaņo ar visas-dienas enerģijas patēriņu.
Pārmērīga jaudas apstrāde	Elektroenerģija tiek nodota elektrotīklam un pārdota.	Aprīkojums ar izlādes rezistoru patērē lieko jaudu.
Strāvas padeves pārtraukuma iespēja	Salas režīma īstermiņa{0}}neatkarīgs barošanas avots	Viss process ir balstīts uz fotoelementiem un baterijām, lai nodrošinātu pašpietiekamību{0}}.
izmaksas	Vidēja-izturība, piemērota pilsētas lietotājiem ar elektrotīkliem.	Liels augstums, piemērots izmantošanai attālos kalnu un ganību apgabalos

 

 

 

Vienkāršots kopsavilkums (vieglākai izpratnei un iegaumēšanai)

 

1. Fotoelementu paneļi ir atbildīgi par "elektrības ražošanu", radot tikai nestabilu līdzstrāvu (DC).

 

2. Enerģijas akumulatori ir atbildīgi par "elektrības uzglabāšanu", tikai līdzstrāvas uzglabāšanu, tādējādi atrisinot problēmu, ka naktī netiek ražota enerģija.

 

3. Enerģijas uzglabāšanas invertors (PCS) ir "nosūtīšanas pārvaldnieks", kas pabeidz maiņstrāvas/līdzstrāvas divvirzienu pārveidošanu un automātiski sadala enerģiju no fotoelementu paneļiem, baterijām un tīkla. Visa sistēma nevar normāli un stabili darboties bez neviena no šīm sastāvdaļām.