عند إضافة مخزن بطارية إلى نظام شمسي، فإن القرار الهندسي الأول هو بنية الاقتران: هل تقوم الألواح بشحن البطارية على جانب التيار المستمر (قبل العاكس الشمسي)، أو على جانب التيار المتردد (بعده)؟ يؤثر الاختيار على كفاءة النظام، وتكلفة المعدات، وجدوى التحديث، وخدمات الشبكة التي يمكن للبطارية توفيرها. لا تعتبر أي من المعمارتين متفوقتين عالميًا - تعتمد الإجابة الصحيحة على ما إذا كنت تقوم بالتعديل التحديثي أو بناء جديد، ومدى حجم البطارية بالنسبة إلى المصفوفة الشمسية، وهيكل التعريفة الذي تعمل البطارية على تحسينه.
اقتران العاصمة: كيف يعمل
في النظام المقترن بالتيار المستمر، تتصل المجموعة الشمسية مباشرة بالبطارية عبر أ العاكس الهجين الذي يدير كلاً من PV MPPT وشحن/تفريغ البطارية على ناقل DC مشترك. يقوم العاكس الهجين بعد ذلك بتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد لتحميل الموقع وتصدير الشبكة في مرحلة تحويل واحدة.
تدفق الطاقة عند توفر الطاقة الشمسية: PV → DC bus → البطارية (الشحن) و/أو حمل التيار المتردد (عبر العاكس). لا تحتاج البطارية مطلقًا إلى التحويل إلى التيار المتردد والعودة مرة أخرى، بل يتم شحنها وتفريغها من خلال مرحلة تحويل واحدة.
الخصائص الرئيسية لاقتران العاصمة:
- يعالج عاكس واحد كلاً من الطاقة الكهروضوئية والبطارية، مما يؤدي إلى انخفاض عدد المكونات المثبتة
- كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى بطارية: عادةً 95-97% (خسارة تحويل واحدة)
- يمكن شحن البطارية من الطاقة الشمسية حتى عندما تكون الشبكة غير متصلة بالإنترنت (مهم لقدرة النسخ الاحتياطي)
- يقتصر كل من المصفوفة الكهروضوئية والبطارية على تقييمات العاكس الهجين
- يتطلب توسيع نطاق البطارية بما يتجاوز سعة العاكس وجود عاكس منفصل للبطارية مقترن بالتيار المتردد على أي حال
اقتران التيار المتردد: كيف يعمل
في النظام المقترن بالتيار المتردد، تتصل المجموعة الشمسية بوحدة مخصصة العاكس للطاقة الشمسية (سلسلة أو مركزية)، والتي تقوم بإخراج طاقة التيار المتردد إلى ناقل الموقع. تتصل البطارية بنفس ناقل التيار المتردد من خلال منفذ منفصل العاكس البطارية (وتسمى أيضًا PCS — نظام تحويل الطاقة). كلا العاكسين يعملان بشكل مستقل.
تدفق الطاقة عند توفر الطاقة الشمسية: الكهروضوئية ← العاكس الشمسي (تحويل التيار المتردد) ← ناقل الموقع ← عاكس البطارية (تحويل التيار المتردد إلى التيار المستمر) ← البطارية. تحدث مرحلتان للتحويل عندما تقوم الطاقة الشمسية بشحن البطارية.
الخصائص الرئيسية لاقتران التيار المتردد:
- يتم تحديد حجم العاكس الشمسي وعاكس البطارية بشكل مستقل
- كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى بطارية: عادةً 88-93% (خسارتان للتحويل)
- يمكن شحن البطارية من الشبكة بشكل مستقل عن توليد الطاقة الشمسية
- يمكن زيادة سعة البطارية دون لمس المصفوفة الشمسية أو العاكس الخاص بها
- مثالية لتعديل التخزين إلى تركيب الطاقة الشمسية الحالي
المقارنة جنبا إلى جنب
| عامل | اقتران العاصمة | اقتران التيار المتردد |
|---|---|---|
| كفاءة الطاقة الشمسية إلى البطارية | 95-97% | 88-93% |
| كفاءة الشبكة إلى البطارية | 92-95% | 92-95% (مشابه) |
| التحديثية للطاقة الشمسية الموجودة | من الصعب استبدال العاكس | سهل - أضف عاكس البطارية |
| الشحن بالطاقة الشمسية خارج الشبكة | نعم – مواطن | يتطلب تجاوزًا مضادًا للجزيرة |
| مرونة حجم البطارية | محدودة بتصنيف العاكس الهجين | التحجيم المستقل |
| عدد المكونات | أقل | أعلى |
| دلتا التكلفة المثبتة النموذجية | أقل للبناء الجديد | أقل للتحديث |
| القدرة على خدمات الشبكة | كامل (عبر نظام EMS العاكس الهجين) | كامل (عبر بطارية العاكس EMS) |
| أفضل ملاءمة | أنظمة جديدة أصغر حجمًا | التحديثية، بطارية كبيرة/منفصلة |
فرق الكفاءة: هل له أهمية مالية؟
تبدو فجوة الكفاءة البالغة 4-8 نقاط مئوية بين اقتران التيار المتردد والتيار المستمر لشحن الطاقة الشمسية إلى البطارية كبيرة، لكن تأثيرها المالي يعتمد على مقدار الطاقة الشمسية التي تتدفق فعليًا عبر البطارية مقابل التصدير المباشر للتحميل أو الشبكة.
فكر في سقف بقدرة 200 كيلووات في الساعة مع بطارية بقدرة 200 كيلووات في الساعة. إذا كانت البطارية تمتص 150 ميجاوات ساعة من الطاقة الشمسية سنويًا:
- اقتران التيار المستمر بكفاءة 96%: تصل إلى البطارية 144 ميجاوات/ساعة
- اقتران التيار المتردد بكفاءة 91%: تصل إلى البطارية 136.5 ميجاوات/ساعة
- الفرق: 7.5 ميجاوات في الساعة/السنة، تبلغ قيمتها حوالي 1500 دولار - 3000 دولار في السنة اعتمادًا على التعريفة التي تم تجنبها
بالنسبة لبطارية تبلغ قيمتها 80 ألف دولار، يمثل فرق الكفاءة هذا أقل من 4% من إجمالي تكلفة المشروع سنويًا - وهو أمر مهم ولكنه ليس حاسمًا. إن وفورات تكلفة التعديل التحديثي الناتجة عن اقتران التيار المتردد (لا تحتاج إلى استبدال عاكس شمسي فعال) تفوق عادة فجوة الكفاءة مدى الحياة لمعظم التعديلات التحديثية التجارية.
متى تختار اقتران العاصمة
- بناء جديد للطاقة الشمسية بالإضافة إلى التخزين: لا يوجد عاكس موجود للحفاظ عليه؛ تصميم النظام كوحدة متكاملة منذ البداية.
- الأنظمة التجارية الصغيرة والمتوسطة حيث يكون حجم البطارية مكملاً للطاقة الشمسية (نسبة 1:1 تقريبًا بالكيلوواط ساعة إلى توليد الطاقة الكهروضوئية يوميًا).
- الأنظمة ذات الأولوية خارج الشبكة أو ذات الأولوية الاحتياطية: تحافظ أداة التوصيل DC على إمكانية الشحن بالطاقة الشمسية أثناء انقطاع الشبكة دون أي تعقيدات تتعلق بمكافحة العزل.
- C&I السكنية والصغيرة حيث يعمل عاكس هجين واحد على تبسيط عملية التركيب والتشغيل والمراقبة. ال مجموعة Sungrow الهجينة تم تصميمه خصيصًا لهذه البنية.
متى تختار اقتران التيار المتردد
- التعديل التحديثي للتخزين على تركيب الطاقة الشمسية الحالي: العاكس الشمسي تحت الضمان أو تم تركيبه مؤخرًا — استبداله يعد إسرافًا. إن إضافة عاكس بطارية مقترن بالتيار المتردد إلى ناقل التيار المتردد الموجود هو القرار الهندسي الصحيح.
- بطارية كبيرة مقارنة بالطاقة الشمسية: عندما تتجاوز سعة طاقة البطارية قدرة العاكس الشمسي بشكل كبير، يتيح لك اقتران التيار المتردد تحديد الحجم الصحيح لكل مكون بشكل مستقل. قد يحتاج النظام الشمسي بقدرة 500 كيلووات إلى بطارية بقدرة 1 ميجاوات لـ VPP أو النسخ الاحتياطي - تتجنب أداة توصيل التيار المتردد الحاجة إلى عاكس هجين كبير الحجم.
- مصادر التوليد المختلط: إذا كان الموقع يحتوي على الطاقة الشمسية بالإضافة إلى أ مولد الديزل، يدمج نهج ناقل التيار المتردد جميع المصادر دون قيود توافق ناقل التيار المستمر.
- الأنظمة التجارية التي تتطلب تسجيل VPP: عادةً ما تكون محولات البطارية المقترنة بالتيار المتردد معتمدة مسبقًا لأسواق خدمات الشبكة نظرًا لأن عاكس البطارية يتصل مباشرة بالشبكة دون المرور عبر وحدة تحكم هجينة خاصة بالطاقة الشمسية.
العمارة الهجينة: الجمع بين الاثنين
بالنسبة للمشاريع التجارية والمرافق الكبيرة، أ العمارة ذات الحافلة المزدوجة تُستخدم أحيانًا: بطارية مقترنة بالتيار المستمر للاستهلاك الذاتي الأولي للطاقة الشمسية والنسخ الاحتياطي، مع بطارية إضافية مقترنة بالتيار المتردد لخدمات الشبكة وإدارة الطلب. يؤدي هذا إلى زيادة كفاءة الشحن بالطاقة الشمسية مع تمكين التوسع المستقل للبطارية من أجل إيرادات الشبكة. إنه يضيف تعقيدًا ولكنه شائع في المشاريع التي تزيد عن 1 ميجاوات حيث يكون لكل نقطة مئوية من الكفاءة قيمة مالية مادية.
محاذاة منتج Sungrow
بالنسبة لاقتران التيار المستمر، فإن محولات هجينة من سلسلة Sungrow SH دمج MPPT وإدارة البطارية وواجهة الشبكة في وحدة واحدة، تغطي التطبيقات السكنية حتى 250 كيلووات. بالنسبة لاقتران التيار المتردد، فإن مجموعة Sungrow بيس تستخدم (سلسلة MGL وMBL وST) وحدات PCS مدمجة تتصل بأي ناقل تيار متردد جنبًا إلى جنب مع أي علامة تجارية لعاكس الطاقة الشمسية - وهي ميزة رئيسية للمشاريع التحديثية. اتصل بنا لمناقشة الهندسة المعمارية التي تناسب مشروعك المحدد.