При добавлении аккумуляторной батареи в солнечную систему первым инженерным решением является архитектура сопряжения: панели заряжают батарею на стороне постоянного тока (до солнечного инвертора) или на стороне переменного тока (после него)? Выбор влияет на эффективность системы, стоимость оборудования, возможность модернизации и то, какие сетевые услуги может обеспечить батарея. Ни одна из архитектур не является универсально превосходящей — правильный ответ зависит от того, модернизируете ли вы или строите новую, насколько велика батарея по сравнению с солнечной батареей и для какой структуры тарифов оптимизируется батарея.
Связь по постоянному току: как это работает
В системе с постоянным током солнечная батарея подключается непосредственно к батарее через гибридный инвертор который управляет как PV MPPT, так и зарядом/разрядом аккумулятора на общей шине постоянного тока. Затем гибридный инвертор преобразует постоянный ток в переменный для нагрузки на объекте и экспорта в сеть за один этап преобразования.
Поток энергии при наличии солнечной энергии: PV → шина постоянного тока → аккумулятор (зарядка) и/или нагрузка переменного тока (через инвертор). Аккумулятору никогда не требуется преобразование в переменный ток и обратно — он заряжается и разряжается через одну ступень преобразователя.
Ключевые характеристики связи постоянного тока:
- Один инвертор работает как с фотоэлектрическими батареями, так и с батареями — меньшее количество установленных компонентов
- КПД солнечной батареи: обычно 95–97% (одна потеря преобразования)
- Аккумулятор может заряжаться от солнечной энергии, даже когда сеть отключена (важно для возможности резервного копирования).
- Фотоэлектрическая батарея и батарея ограничены номиналами гибридного инвертора.
- Для увеличения емкости батареи за пределы емкости инвертора в любом случае потребуется отдельный аккумуляторный инвертор с переменным током.
Связь по переменному току: как это работает
В системе с переменным током солнечная батарея подключается к выделенному солнечный инвертор (сетевой или центральный), который выводит мощность переменного тока на шину объекта. Аккумулятор подключается к той же шине переменного тока через отдельный разъем. аккумуляторный инвертор (также называемая PCS — Power Conversion System). Оба инвертора работают независимо.
Поток энергии при наличии солнечной энергии: PV → солнечный инвертор (преобразование переменного тока) → шина объекта → инвертор батареи (преобразование переменного тока в постоянный) → аккумулятор. Когда солнечная батарея заряжает батарею, происходят две стадии преобразования.
Ключевые характеристики связи переменного тока:
- Солнечный инвертор и аккумуляторный инвертор имеют независимые размеры и выбираются.
- КПД солнечной батареи: обычно 88–93% (две потери преобразования)
- Аккумулятор может заряжаться от сети независимо от солнечной генерации.
- Емкость аккумулятора можно увеличить, не прикасаясь к солнечной батарее или ее инвертору.
- Идеально подходит для модернизации существующей солнечной установки.
Параллельное сравнение
| Фактор | Соединение постоянного тока | Соединение переменного тока |
|---|---|---|
| Эффективность солнечной батареи | 95–97% | 88–93% |
| Эффективность связи от сети к батарее | 92–95% | 92–95% (аналогично) |
| Модернизация существующей солнечной энергии | Сложно — заменить инвертор | Легко — добавьте аккумуляторный инвертор |
| Автономная солнечная зарядка | Да — родной | Требуется байпас против секционирования |
| Гибкость выбора размера батареи | Ограничено номиналом гибридного инвертора | Независимый размер |
| Количество компонентов | Нижний | Высшее |
| Типичная разница в стоимости установки | Ниже для новостроек | Нижний для модернизации |
| Возможности сетевых сервисов | Полный (через гибридный инвертор EMS) | Полный (через аккумуляторный инвертор EMS) |
| Лучше всего подходит | Новые системы меньшего размера | Модернизация, большая/отдельная батарея |
Разница в эффективности: имеет ли она значение с финансовой точки зрения?
Разница в эффективности в 4–8 процентных пунктов между соединением переменного и постоянного тока для зарядки солнечной батареи кажется значительной, но ее финансовое влияние зависит от того, сколько солнечной энергии фактически проходит через батарею, а не напрямую в нагрузку или экспорт в сеть.
Рассмотрим крышу мощностью 200 кВт с батареей емкостью 200 кВтч. Если батарея поглощает 150 МВт солнечной энергии в год:
- Связь по постоянному току с эффективностью 96 %: 144 МВт-ч достигает аккумулятора
- Связь по переменному току с эффективностью 91 %: 136,5 МВт-ч поступает в батарею
- Разница: 7,5 МВтч/год, стоимость примерно 1500–3000 долларов США в год в зависимости от отмененного тарифа.
Для батареи стоимостью 80 000 долларов эта разница в эффективности составляет <4% от общей стоимости проекта в год — значимо, но не решающе. Экономия затрат на модернизацию за счет подключения переменного тока (отсутствие необходимости замены работающего солнечного инвертора) обычно перевешивает разницу в эффективности в течение всего срока службы для большинства коммерческих модификаций.
Когда следует выбирать связь по постоянному току
- Новая солнечная батарея плюс хранилище: нет существующего инвертора, который нужно сохранить; с самого начала спроектируйте систему как единое целое.
- Малые и средние коммерческие системы где батарея имеет размер, дополняющий солнечную энергию (соотношение примерно 1:1 в кВтч к ежедневной выработке фотоэлектрических батарей).
- Автономные системы или системы с приоритетом резервного копирования: Соединение постоянного тока поддерживает возможность зарядки от солнечной энергии во время перебоев в работе сети без каких-либо сложностей с защитой от изолирования.
- Жилые и малые C&I где один гибридный инвертор упрощает установку, ввод в эксплуатацию и мониторинг. Гибридный ассортимент Sungrow специально разработан для этой архитектуры.
Когда следует выбирать соединение по переменному току
- Модернизация накопителя к существующей солнечной установке: солнечный инвертор находится на гарантии или недавно установлен — заменять его расточительно. Добавление аккумуляторного инвертора, работающего по переменному току, к существующей шине переменного тока является правильным инженерным решением.
- Большая батарея относительно солнечной: Когда мощность аккумулятора значительно превышает мощность солнечного инвертора, соединение по переменному току позволяет подобрать правильный размер каждого компонента независимо. Солнечной системе мощностью 500 кВт может потребоваться батарея мощностью 1 МВт для VPP или резервного питания — соединение по переменному току позволяет избежать необходимости в гибридном инверторе большого размера.
- Источники смешанной генерации: если на объекте есть солнечная батарея плюс дизельный генераторподход с использованием шины переменного тока объединяет все источники без ограничений совместимости с шиной постоянного тока.
- Коммерческие системы, требующие регистрации в VPP: Аккумуляторные инверторы с переменным током обычно предварительно сертифицированы для рынков сетевых услуг, поскольку аккумуляторный инвертор напрямую взаимодействует с сетью, минуя гибридный контроллер, предназначенный для солнечной энергии.
Гибридная архитектура: объединение обоих
Для крупных коммерческих и коммунальных проектов двухшинная архитектура иногда используется: батарея постоянного тока для основного солнечного потребления и резервного питания, а также дополнительная батарея переменного тока для сетевых услуг и управления спросом. Это максимизирует эффективность солнечной зарядки, обеспечивая при этом независимое масштабирование аккумуляторов для увеличения доходов от сети. Это усложняет задачу, но часто встречается в проектах мощностью более 1 МВт, где каждый процент эффективности имеет материальную финансовую ценность.
Согласование продукции Sungrow
Для связи по постоянному току Гибридные инверторы серии Sungrow SH интегрируйте MPPT, управление батареями и сетевой интерфейс в одном устройстве, охватывая жилые и коммерческие применения мощностью до 250 кВт. Для связи по переменному току Ассортимент Sungrow BESS (серии MGL, MBL, ST) используют интегрированные блоки PCS, которые подключаются к любой шине переменного тока вместе с солнечным инвертором любой марки, что является ключевым преимуществом для проектов модернизации. Свяжитесь с нами чтобы обсудить, какая архитектура подходит вашему конкретному проекту.