Nguồn: cleanenergyreview
Khớp nối AC hoặc DC là gì
Khớp nối AC hoặc DC đề cập đến cách các tấm pin mặt trời được kết hợp hoặc liên quan đến một hệ thống lưu trữ năng lượng hoặc Battery.
Các loại kết nối điện giữa một mảng năng lượng mặt trời và một pin có thể là xen kẽ hiện tại (AC) hoặc trực tiếp hiện tại (DC). AC là khi dòng chảy nhanh chóng chuyển tiếp và lùi (đây là những gì lưới điện sử dụng để hoạt động) và DC là nơi dòng chảy hiện tại theo một hướng. Hầu hết các mạch điện tử sử dụng DC, trong khi các tấm năng lượng mặt trời sản xuất DC, và pin lưu trữ năng lượng DC. Tuy nhiên, hầu hết các thiết bị điện hoạt động trên AC. Đây là lý do tại sao tất cả các nhà và doanh nghiệp có mạch AC. DC có thể được chuyển đổi sang AC sử dụng Inverter nhưng, như được giải thích dưới đây một số năng lượng luôn bị mất trong chuyển đổi.
Pin mặt trời tiến hóa
Đơn giản DC kết hợp các hệ thống pin năng lượng mặt trời đã từng được sử dụng cho các hệ thống năng lượng từ xa và off-lưới nhà, nhưng trong thập kỷ qua công nghệ biến tần tiên tiến nhanh chóng và dẫn đến sự phát triển của AC mới cùng kết hợp các cấu hình lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, DC hệ thống kết hợp là xa chết, trên thực tế tính phí một hệ thống pin sử dụng một bộ điều khiển năng lượng mặt trời hoặc biến tần năng lượng mặt trời lai vẫn là phương pháp hiệu quả nhất có sẵn.
Trong những năm gần đây công nghệ pin đã được cải thiện đáng kể với nhiều loại pin lithium mới nổi lên như các nhà sản xuất khám phá các cách khác nhau để thêm hoặc vài pin cho các hệ thống năng lượng mặt trời mới hoặc hiện có. The Original Tesla Powerwall là hệ thống pin DC điện áp cao đầu tiên. Kể từ đó điện áp cao hơn (200-500V) pin đã trở nên ngày càng phổ biến và được sử dụng với các bộ biến tần chuyên về lai. Gần đây, pin AC đã được phát triển bởi nhiều nhà sản xuất năng lượng mặt trời hàng đầu bao gồm Tesla, Sonnen và enphase.
Với nhiều loại phức tạp của hệ thống lưu trữ pin bây giờ có sẵn, ở đây chúng tôi giải thích những lợi thế và nhược điểm của từng loại.
4 các loại hệ thống pin năng lượng mặt trời chính
Hệ thống kết hợp DC
Hệ thống kết hợp AC
Hệ thống pin AC
Hệ thống Inverter Hybrid
Lưu ý: chỉ có DC hoặc AC kết hợp các hệ thống thường được sử dụng để cài đặt Off-Grid năng lượng mặt trời. Chúng tôi giải thích lý do tại sao dưới đây, cũng như so sánh của AC vs DC kết hợp năng lượng mặt trời cho hệ thống điện Off-Grid.
Quan trọng: đây là một hướng dẫn! Đối với thông tin kỹ thuật ít hơn xem hướng dẫn cơ bản để chọn nhà lưới-tie hoặc off-hệ thống pin năng lượng mặt trời. Hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời và pin phải được cài đặt bởi một cấp phép điện/năng lượng mặt trời chuyên nghiệp. Năng lượng mặt trời/Hệ thống lưu trữ năng lượng tạo ra và lưu trữ một lượng lớn năng lượng mà có thể dẫn đến thiệt hại hoặc chấn thương nghiêm trọng nếu cài đặt không đáp tất tất cả các quy định liên quan, tiêu chuẩn & ngành công nghiệp hướng dẫn.
1. Hệ thống DC cùng
Hệ thống kết hợp DC đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ trong cài đặt Off-Grid năng lượng mặt trời và công suất nhỏ ô tô/chèo thuyền hệ thống điện. Các hệ thống chung DC phổ biến nhất sử dụng bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời (còn được gọi là cơ quan quản lý năng lượng mặt trời) để sạc pin trực tiếp từ năng lượng mặt trời, cộng với một bộ biến tần pin để cung cấp điện AC cho các thiết bị gia dụng.
Sơ đồ bố trí cơ bản của hệ thống pin năng lượng mặt trời kết hợp DC (Off-Grid)
Đối với các hệ thống vi, chẳng hạn như những người sử dụng trong các đoàn lữ đoàn/tàu thuyền hoặc túp lều, các điều khiển đơn giản PWM loại năng lượng mặt trời là rất thấp chi phí cách để kết nối 1 hoặc 2 tấm năng lượng mặt trời để sạc pin 12 volt. PWM (điều chế chiều rộng xung) có nhiều kích cỡ khác nhau và chi phí ít nhất là $25 cho một phiên bản 10A nhỏ.
Đối với các hệ thống lớn hơn, bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT lên đến 30% hiệu quả hơn và có sẵn trong một loạt các kích thước lên đến 100A. Không giống như các bộ điều khiển PWM đơn giản, Hệ thống MPPT có thể hoạt động ở điện áp chuỗi cao hơn nhiều, thông thường lên đến 150 volts DC. Tuy nhiên điều này vẫn còn tương đối thấp so với lưới-tie biến tần dây năng lượng mặt trời mà hoạt động 300-600V.
Điện áp cao hơn MPPT năng lượng mặt trời bộ điều khiển
Bộ điều khiển năng lượng mặt trời mạnh mẽ hơn, cao áp có sẵn; lên đến 250V từ Victron Energy và 300V từ AERL ở Úc. Cũng có thậm chí cao hơn 600V đơn vị có sẵn từ Schneider Electric và Morningstar. Đây là những đắt hơn nhiều và không có nhiều MPPT đầu vào như nhiều biến tần chuỗi năng lượng mặt trời được sử dụng trong các hệ thống AC cùng. Tuy nhiên, MPPT phí điều khiển vẫn là một cách tương đối rẻ và rất an toàn để đảm bảo pin được tính ngay cả trong trường hợp tắt máy biến tần AC-điều này đặc biệt quan trọng ở các địa điểm từ xa.
Lợi thế
Hiệu quả rất cao-lên đến 99% pin sạc hiệu quả (sử dụng MPPT)
Thiết lập chi phí thấp tuyệt vời cho các hệ thống mạng lưới giảm quy mô nhỏ lên đến 5kW
Lý tưởng cho các hệ thống tự động hoặc biển nhỏ chỉ yêu cầu 1-2 tấm pin mặt trời.
Modular-các tấm và bộ điều khiển bổ sung có thể dễ dàng thêm nếu cần thiết.
Rất hiệu quả cho các thiết bị DC và tải.
Nếu một nhà cung cấp dịch vụ điện hạn chế hoặc giới hạn năng lực của Grid-tie cho phép năng lượng mặt trời (tức là. 5kW Max), thêm năng lượng mặt trời có thể được thêm vào bằng DC khớp nối một hệ thống pin.
Khó khăn
Phức tạp hơn để thiết lập các hệ thống trên 5kW như thường xuyên nhiều dây được yêu cầu song song, cộng với chuỗi nung chảy.
Có thể trở nên đắt tiền cho các hệ thống trên 5kW như nhiều điện áp cao hơn bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời được yêu cầu.
Hiệu quả thấp hơn một chút nếu nguồn tải AC lớn trong ngày do chuyển đổi từ DC (PV) sang DC (batt) sang AC.
Nhiều bộ điều khiển năng lượng mặt trời không tương thích với ' quản lý ' hệ thống pin lithium như LG chem RESU hoặc BYD B-Box.
2. Hệ thống ghép đôi AC
AC kết hợp các hệ thống sử dụng một chuỗi Inverter năng lượng mặt trời cùng với một tiên tiến đa chế độ Inverter hoặc biến tần/bộ sạc để quản lý pin và lưới điện/máy phát. Mặc dù tương đối đơn giản để thiết lập và rất mạnh mẽ, họ là một chút ít hiệu quả (90-94%) khi sạc pin so với các hệ thống ghép DC (98%). Tuy nhiên, các hệ thống này rất hiệu quả tại powering tải AC cao trong ngày và một số có thể được mở rộng với nhiều biến tần năng lượng mặt trời để tạo thành lưới micro.
Sơ đồ bố trí cơ bản của một AC cùng hệ thống pin năng lượng mặt trời-Grid-tie (Hybrid) thiết lập
Hầu hết các nhà Off-Grid hiện đại sử dụng các hệ thống AC kết hợp do sự tiên tiến đa chế độ biến tần/bộ sạc, điều khiển máy phát điện và tính năng quản lý năng lượng. Ngoài ra kể từ chuỗi biến tần năng lượng mặt trời hoạt động với điện áp DC cao (600V hoặc cao hơn), mảng năng lượng mặt trời lớn hơn có thể dễ dàng cài đặt. Khớp nối AC cũng rất phù hợp với các hệ thống thương mại 3 giai đoạn trung bình đến lớn.
Lợi thế
Hiệu quả cao hơn khi được sử dụng để điện thiết bị AC trong ngày như điều hòa không khí, máy bơm hồ bơi, và hệ thống nước nóng, (lên đến 96%).
Nói chung thấp hơn chi phí lắp đặt cho các hệ thống lớn hơn trên 5kW.
Có thể sử dụng nhiều biến tần năng lượng mặt trời chuỗi ở nhiều địa điểm (AC kết hợp Micro-lưới)
Hầu hết chuỗi biến tần năng lượng mặt trời trên 3kW có đầu vào MPPT kép, do đó, dây của bảng có thể được cài đặt ở định hướng khác nhau và góc nghiêng.
Các hệ thống gắn AC tiên tiến có thể sử dụng kết hợp khớp nối AC và DC (lưu ý: điều này không thể xảy ra với một số pin lithium)
Khó khăn
Hiệu suất thấp hơn khi sạc hệ thống pin-xấp xỉ 92%
Chất lượng năng lượng mặt trời biến tần có thể tốn kém cho các hệ thống nhỏ.
Hiệu quả thấp hơn khi cấp nguồn trực tiếp DC tải trong ngày.
3. pin AC
Pin AC là một sự tiến hóa mới trong lưu trữ pin cho các nhà kết nối lưới cho phép pin dễ dàng được AC cùng với cài đặt năng lượng mặt trời mới hoặc hiện có của bạn. Pin AC bao gồm các tế bào pin lithium, một hệ thống quản lý pin (BMS) và biến tần/sạc tất cả trong một đơn vị nhỏ gọn.
Các hệ thống này kết hợp một pin DC với một pin AC Inverter nhưng chỉ được thiết kế cho các hệ thống kết nối lưới như các bộ biến tần (transformerless) thường không đủ mạnh để chạy hầu hết các căn nhà hoàn toàn off-Grid. Pin AC nổi tiếng nhất là Tesla Powerwall 2, cùng với SonnenBatterie phổ biến hơn ở châu Âu và Úc. Hàng đầu micro Inverter công ty enphase năng lượng cũng nhà sản xuất một hệ thống pin AC rất nhỏ gọn để sử dụng tại nhà. Các hệ thống này nói chung là đơn giản để cài đặt, mô-đun và một trong những lựa chọn kinh tế nhất để lưu trữ năng lượng mặt trời để sử dụng sau này.
Sơ đồ bố trí cơ bản của một pin AC kết hợp với một hệ thống AC năng lượng mặt trời-Grid-tie (không có sao lưu Hiển thị)
AC cùng bộ biến tần pin
Một xu hướng gần đây hơn là sử dụng một ' retrofit ' AC khớp nối biến tần để tạo ra một hệ thống pin AC. Các hệ thống này sử dụng một AC kết hợp với biến tần pin như lưu trữ cậu bé đầy nắng SMA cùng với một pin DC thông thường như phổ biến LG chem RESU.
Lợi thế
Dễ dàng retrofit-có thể được thêm vào nhà với một cài đặt năng lượng mặt trời hiện có
Cách kinh tế để thêm lưu trữ năng lượng.
Nói chung đơn giản để cài đặt.
Hệ thống Modular cho phép mở rộng.
Khó khăn
Hiệu quả thấp hơn do chuyển đổi (DC-AC-DC)-xấp xỉ 90%
Một số pin AC không thể hoạt tính như một nguồn cung cấp dự phòng (enphase)
Không được thiết kế cho cài đặt Off-Grid.
4. Hệ thống biến tần lai
Hybrid hệ thống có thể được mô tả như là một lưới kết nối DC hệ thống pin năng lượng mặt trời. Họ đến trong nhiều cấu hình khác nhau và thường sử dụng một Hybrid hoặc đa chế độ biến tần. Các biến tần lai hiện đại kết hợp bộ điều khiển MPPT cao áp/s và pin Inverter/sạc bên trong một đơn vị chung. Các biến tần lai đầu tiên tương thích với hệ thống pin chì-axit 48V hoặc lithium, Tuy nhiên trong những năm gần đây, điện áp cao hơn (400V +) hệ thống Hybrid đã trở nên ngày càng nổi tiếng.
Điện áp cao hoặc điện áp thấp? Pin điện áp cao thế hệ mới hoạt động trong phạm vi 300-500V DC (400V danh nghĩa) như trái ngược với hệ thống pin 48V truyền thống. Điều này cung cấp một số lợi thế, bao gồm tăng hiệu quả như mảng năng lượng mặt trời thường hoạt động ở 300-600V mà là rất tương tự như điện áp pin.
Pin điện áp cao thế hệ mới (400V) và các bộ biến tần tương thích sử dụng hệ thống pin lithium hoạt động giữa 200-500V DC, chứ không phải 48V. Pin điện áp cao hơn có thể được cấu hình theo hai cách khác nhau:
DC kết hợp giữa mảng năng lượng mặt trời và biến tần.
DC cùng trực tiếp đến một biến tần lai tương thích (như hình dưới đây).
Vì hầu hết các mảng năng lượng mặt trời hoạt động ở điện áp cao khoảng 300-600V, pin sử dụng bộ chuyển đổi DC-DC hiệu quả với tổn thất rất thấp. Các thế hệ đầu tiên Tesla Powerwall là pin 400V đầu tiên có sẵn và được mated đến phổ biến SolarEdge Storedge Hybrid Inverter.
Các mới LG chem RESUH phạm vi pin bây giờ là một trong những phổ biến nhất hệ thống pin LV 400V có sẵn tương thích với nhiều bộ biến tần lai bao gồm SolarEdge Storedge, SMA Sunny Boy Storage và Solax X-Hybrid gen 3.
Sơ đồ bố trí cơ bản của một biến tần năng lượng mặt trời lai với hệ thống pin DC
Lợi thế
Kinh tế và đơn giản để cài đặt
Tùy chọn pin nhỏ gọn, mô-đun
Kích thước cáp nhỏ hơn và tổn thất thấp sử dụng điện áp cao (hệ thống pin 400V)
Có thể được trang bị thêm vào ' một số cài đặt năng lượng mặt trời hiện có.
Sạc pin hiệu suất cao-xấp xỉ 95%
Phát triển số lượng biến tần lai trở nên có sẵn
Khó khăn
Một số hệ thống không thể hoạt động như nguồn điện dự phòng
Nhiều hệ thống với back-up có một sự chậm trễ 3-5 giây trong một màn
Nói chung không thích hợp cho các cài đặt Off-Grid do transformerless biến tần lai với đánh giá tăng thấp và không có điều khiển máy phát điện.
