태양광 시스템에 배터리 저장 장치를 추가할 때 첫 번째 엔지니어링 결정은 결합 아키텍처입니다. 패널이 DC 측(태양광 인버터 전)에서 배터리를 충전합니까, 아니면 AC 측(후)에서 충전합니까? 선택은 시스템 효율성, 장비 비용, 개조 타당성 및 배터리가 제공할 수 있는 그리드 서비스에 영향을 미칩니다. 두 아키텍처 모두 보편적으로 우수하지는 않습니다. 올바른 대답은 개조하는지 아니면 새로 구축하는지, 태양 전지판에 비해 배터리가 얼마나 큰지, 배터리가 어떤 요금 구조에 최적화되어 있는지에 따라 달라집니다.
DC 커플링: 작동 방식
DC 결합 시스템에서 태양전지 어레이는 다음을 통해 배터리에 직접 연결됩니다. 하이브리드 인버터 이는 공유 DC 버스에서 PV MPPT와 배터리 충전/방전을 모두 관리합니다. 그런 다음 하이브리드 인버터는 단일 변환 단계에서 사이트 부하 및 그리드 내보내기를 위해 DC를 AC로 변환합니다.
태양광을 사용할 수 있는 경우 에너지 흐름: PV → DC 버스 → 배터리(충전) 및/또는 AC 부하(인버터를 통해). 배터리는 AC로 변환했다가 다시 변환할 필요가 없습니다. 하나의 변환기 단계를 통해 충전 및 방전됩니다.
DC 커플링의 주요 특성:
- 하나의 인버터로 PV와 배터리를 모두 처리 - 설치된 구성 요소 수 감소
- 태양광-배터리 효율성: 일반적으로 95~97%(1개의 변환 손실)
- 그리드가 오프라인일 때도 태양광으로 배터리를 충전할 수 있습니다(백업 기능에 중요).
- PV 어레이와 배터리는 모두 하이브리드 인버터 정격으로 제한됩니다.
- 인버터 용량 이상으로 배터리를 확장하려면 별도의 AC 결합 배터리 인버터가 필요합니다.
AC 커플링: 작동 방식
AC 결합 시스템에서 태양전지 어레이는 전용 태양광 인버터 (문자열 또는 중앙), 사이트 버스에 AC 전원을 출력합니다. 배터리는 별도의 케이블을 통해 동일한 AC 버스에 연결됩니다. 배터리 인버터 (PCS - 전력 변환 시스템이라고도 함). 두 인버터 모두 독립적으로 작동합니다.
태양광을 사용할 수 있는 경우의 에너지 흐름: PV → 태양광 인버터(AC 변환) → 사이트 버스 → 배터리 인버터(AC-DC 변환) → 배터리. 태양광으로 배터리를 충전할 때 두 가지 변환 단계가 발생합니다.
AC 커플링의 주요 특성:
- 태양광 인버터와 배터리 인버터는 독립적으로 크기와 선택이 가능합니다.
- 태양광-배터리 효율성: 일반적으로 88~93%(2개의 변환 손실)
- 배터리는 태양광 발전과 관계없이 그리드에서 충전 가능
- 태양광 어레이나 인버터를 건드리지 않고도 배터리 용량을 확장할 수 있습니다.
- 기존 태양광 설비에 스토리지를 개조하는 데 적합
나란히 비교
| 요인 | DC 커플링 | AC 커플링 |
|---|---|---|
| 태양광-배터리 효율 | 95~97% | 88~93% |
| 그리드-배터리 효율성 | 92~95% | 92~95%(유사) |
| 기존 태양광에 대한 개조 | 어려움 - 인버터 교체 | 쉬움 - 배터리 인버터 추가 |
| 독립형 태양광 충전 | 예 - 네이티브 | 단독 운전 방지 우회 필요 |
| 배터리 크기 조정 유연성 | 하이브리드 인버터 등급에 따라 제한됨 | 독립적인 크기 조정 |
| 구성 요소 수 | 낮은 | 더 높음 |
| 일반적인 설치 비용 델타 | 신축의 경우 더 낮음 | 개조를 위해 더 낮음 |
| 그리드 서비스 기능 | 전체(하이브리드 인버터 EMS를 통해) | 전체(배터리 인버터 EMS를 통해) |
| 최적의 핏 | 새로 구축된 소형 시스템 | 개조, 대형/별도 배터리 |
효율성의 차이: 재정적으로 중요한가요?
태양광-배터리 충전을 위한 AC와 DC 커플링 사이의 4~8% 포인트 효율성 격차는 중요해 보이지만 재정적 영향은 실제로 배터리를 통해 흐르는 태양광량과 부하 또는 그리드 수출로 직접 흐르는 태양광량에 따라 달라집니다.
200kWh 배터리가 장착된 200kWp 지붕을 생각해 보세요. 배터리가 연간 150MWh의 태양광을 흡수하는 경우:
- 96% 효율의 DC 커플링: 144MWh가 배터리에 도달
- 91% 효율의 AC 커플링: 136.5MWh가 배터리에 도달
- 차이: 연간 7.5MWh, 회피관세에 따라 연간 약 $1,500~$3,000 상당
80,000달러짜리 배터리에서 이러한 효율성 차이는 연간 총 프로젝트 비용의 4% 미만을 나타냅니다. 이는 의미가 있지만 결정적이지는 않습니다. AC 커플링을 통한 개조 비용 절감(작동하는 태양광 인버터를 교체할 필요 없음)은 일반적으로 대부분의 상업용 개조의 수명 효율성 격차보다 큽니다.
DC 커플링을 선택하는 경우
- 신축 태양광+저장소: 보존할 기존 인버터가 없습니다. 처음부터 시스템을 통합 장치로 설계하십시오.
- 중소형 상용 시스템 배터리의 크기는 태양광 발전을 보완하도록 조정됩니다(일일 PV 발전에 대한 kWh의 비율은 대략 1:1).
- 독립형 또는 백업 우선 순위 시스템: DC 커플링은 단독 운전 방지의 복잡성 없이 전력망 중단 시 태양광 충전 기능을 유지합니다.
- 주거용 및 소규모 C&I 단일 하이브리드 인버터로 설치, 시운전 및 모니터링이 단순화됩니다. 는 Sungrow 하이브리드 제품군 이 아키텍처를 위해 특별히 설계되었습니다.
AC 커플링을 선택하는 경우
- 기존 태양광 설비에 저장 시설 개조: 태양광 인버터가 보증 대상이거나 최근에 설치되었으므로 교체하는 것은 낭비입니다. 기존 AC 버스에 AC 결합 배터리 인버터를 추가하는 것은 올바른 엔지니어링 결정입니다.
- 태양광에 비해 큰 배터리: 배터리 전력 용량이 태양광 인버터 용량을 크게 초과하는 경우 AC 커플링을 사용하면 각 구성 요소의 크기를 독립적으로 조정할 수 있습니다. 500kW 태양광 시스템에는 VPP 또는 백업을 위해 1MW 배터리가 필요할 수 있습니다. AC 커플링을 사용하면 대형 하이브리드 인버터가 필요하지 않습니다.
- 혼합 발전원: 사이트에 태양광 플러스가 있는 경우 디젤 발전기, AC 버스 접근 방식은 DC 버스 호환성 제약 없이 모든 소스를 통합합니다.
- VPP 등록이 필요한 상용 시스템: AC 결합 배터리 인버터는 일반적으로 배터리 인버터가 태양광 전용 하이브리드 컨트롤러를 거치지 않고 그리드와 직접 통신하기 때문에 그리드 서비스 시장에 대해 사전 인증됩니다.
하이브리드 아키텍처: 두 가지를 결합
대규모 상업 및 유틸리티 프로젝트의 경우 듀얼 버스 아키텍처 때로는 기본 태양열 자체 소비 및 백업을 위한 DC 결합 배터리와 그리드 서비스 및 수요 관리를 위한 추가 AC 결합 배터리가 사용됩니다. 이를 통해 태양광 충전 효율성을 극대화하는 동시에 그리드 수익을 위한 독립적인 배터리 확장이 가능합니다. 이는 복잡성을 더하지만 효율성의 각 백분율이 중요한 재정적 가치를 갖는 1MW 이상의 프로젝트에서 일반적입니다.
Sungrow 제품 정렬
DC 커플링의 경우 Sungrow SH 시리즈 하이브리드 인버터 MPPT, 배터리 관리 및 그리드 인터페이스를 하나의 장치에 통합하여 주거용부터 250kW 상업용 애플리케이션까지 포괄합니다. AC 커플링의 경우 Sungrow BESS 제품군 (MGL, MBL, ST 시리즈)은 모든 브랜드의 태양광 인버터와 함께 모든 AC 버스에 연결되는 통합 PCS 장치를 사용합니다. 이는 개조 프로젝트의 주요 이점입니다. 문의하기 특정 프로젝트에 어떤 아키텍처가 적합한지 논의합니다.