Hvordan fungerer energiopbevaringsbatterier, invertere og solpaneler sammen?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Systemets overordnede struktur og komponentopdelingsprincipper

 

De tre kernekomponenter i hele systemet er: solcellemoduler (solpaneler),energilagring lithium batterier, og tovejs energilagringsinvertere (PCS). Understøttende tilbehør omfatter: DC-kombinationsbokse, afbrydere, elmålere, distributionsskabe, netgrænseflader og husholdningsbelastninger.

 

1. Underliggende arbejdsprincipper for hver komponent

 

(1) Solcellepaneler (energiproduktionsenheder)

 

Panelerne er sammensat af et stort antal fotovoltaiske celler forbundet i serie/parallelle, baseret på den fotovoltaiske effekt: Sollysfotoner rammer siliciumhalvledere, spændende elektroner for at danne retningsbestemt jævnstrøm;

 

● Udgangsegenskaber: Ren jævnstrøm; spændingen svinger betydeligt med lysintensitet og temperatur; højspænding ved middagstid, lavspænding tidligt om morgenen/aftenen og på overskyede dage;

 

● Kan ikke tilsluttes direkte til husholdningsapparater (husholdnings 220V AC strøm), kan ikke tilsluttes direkte til batterier (spændingsuoverensstemmelse og manglende opladningsbeskyttelse vil forårsage udbuling og beskadigelse);

 

● Flere kort forbundet i serie øger den samlede jævnspænding, og parallelkoblede øger den samlede ladestrøm.

 

(2) Energilagerbatteri (Energy Storage Unit, Mainstream Lithium Iron Phosphate)

 

Internt består den af ​​celler → moduler →batteripakker + BMS (Battery Management System):

 

1) BMS' kernefunktioner: afbalancering af cellespænding, overopladning/over-afladning/overstrøm/høj temperaturbeskyttelse og realtidsrapportering af resterende SOC;

 

2) Energiform: kan kun lagre og udsende jævnstrøm;

 

3) Opladning: Lav-ustabil fotovoltaisk jævnstrøm kan kun oplades sikkert efter at være blevet stabiliseret af inverteren;

 

4) Afladning: udsender stabil jævnstrøm til inverteren til invertering og spændingsforøgelse.

 

(3) Tovejs Energy Storage Inverter PCS (System Control Core)

 

Almindelige fotovoltaiske invertere konverterer kun DC til AC; energilagrings-PCS er en tovejs strømomformer med to kredsløb:

 

1) Inverterkanal (DC→AC): Fotovoltaisk/batteri DC → boost, filter → standard 220V/380V sinusformet vekselstrøm til at forsyne husholdningsapparater;

 

2) Ensretterkanal (AC→DC): Netstrømforsyning → trin-nedadrettet → stabil jævnstrøm til at oplade batteriet (off-strømlagring af elektricitet);

 

3) Indbygget-hovedkontrolchip: Realtidsindsamling af fotovoltaisk strøm, batteri-SOC, husholdningsbelastning og netspænding; millisekunds-niveau automatisk effektallokering og skift af driftstilstande.

 

Sammenligning af grundlæggende parametre og funktioner af de tre kernekomponenter:

 

Komponenter	Energitype	Kernefunktioner	Nøgleparametre	Driftsbegrænsninger
Solcellepaneler	Udgange kun DC	Solenergi omdannes til elektrisk energi; dette er systemets eneste kilde til elproduktion.	Spidseffekt, åben-kredsløbsspænding, kort-kredsløbsstrøm, konverteringseffektivitet	Ingen elektricitet genereres uden lys; udgangsspændingen varierer med lys og temperatur.
Energilagringsbatteri	Opbevar/udsend jævnstrøm	Opbevar overskydende elektrisk energi til strømforsyning i perioder med mørke.	Kapacitet kWh, nominel spænding, SOC lade- og afladningsinterval, cykluslevetid	Overopladning og over{0}}afladning er forbudt; DC-opladning og -afladning er kun tilladt.
Tovejs energilagringsinverter PCS	AC/DC tovejs konverter	Strømfordeling, spændingsregulering, lade- og afladningskontrol, nettilslutningsbeskyttelse	Nominel AC/DC-strøm, tovejskonverteringseffektivitet, øbeskyttelse, MPPT-sporing	Det centrale knudepunkt for koordineret kontrol af solceller, batterier og elnettet

 

 

 

 

 

Fuldfør det aktuelle flow under 4 driftsbetingelser

 

Betingelse 1: Solskinsdag med rigeligt sollys, fotovoltaisk elproduktion > Husholdningernes elforbrug

 

1. Solpaneler genererer fluktuerende jævnstrøm → opsamlet i DC-kombinationsboks → DC-indgangsterminal på PCS;

 

2. PCS første trin: konverterer en del af DC-strømmen til AC-strøm og prioriterer forsyningen til alle husholdningsapparater;

 

3. Den resterende overskydende jævnstrøm, efter at være blevet reguleret og strøm-begrænset af PCS'en, tilføres til opladning af energilagringsbatteriet. BMS overvåger ladestrømmen og spændingen i realtid;

 

4. Når batteriet er fuldt opladet (SOC 100%), afbryder PCS'en automatisk ladekredsløbet, og overskydende strøm føres tilbage til det nationale net til salg.

 

 

Betingelse 2: Moderat sollys, fotovoltaisk energiproduktion er bare lig med husholdningsbelastning

 

Al jævnstrøm fra solcelleanlægget omdannes til vekselstrøm til apparatbrug. Batteriet forbliver inaktivt, hverken oplades eller aflades uden interaktion mellem nettet.

 

 

Driftstilstand 3: Nat/skyet/regnvejrsdag, ingen solenergiproduktion

 

1. Solenergi har ingen DC-udgang; PCS'en registrerer en strømmangel.

 

2. En afladningskommando sendes til batteriets BMS; batteriet udsender stabil jævnstrøm til PCS'en.

 

3. PCS'en udfører inversion og udsender vekselstrøm til husholdningsbelastningen.

 

4. Når batteriopladningen falder til den nedre grænse (SOC 20%), stopper PCS batteriafladningen og skifter automatisk til lysnettet.

 

 

Driftstilstand 4: Fra-Popenergilagring (lave elpriser om natten) + backup af strømafbrydelse

 

1. Om natten, uden sollys, trækker PCS vekselstrøm fra nettet, retter den op til stabil jævnstrøm for at oplade batteriet.

 

2. Pludselig strømafbrydelse: PCS'en udløser øbeskyttelse og afbrydes fra nettet. Kun solenergien (med sollys) og batteriet fungerer uafhængigt, hvilket forhindrer omvendt kraftoverførsel, der kan skade netvedligeholdelsespersonale.

 

3. Efter at nettet er gendannet, synkroniserer systemet automatisk og genopretter forbindelsen til nettet og genoptager normal drift.

 

 

Strømfordelingslogiktabel til fire driftsbetingelser:

 

Nøgle supplerende kerneteknologier

 

1. Maksimal Power Point Tracking (MPPT) (integreret i PCS): Fotovoltaisk spænding svinger meget. MPPT justerer impedansen i realtid, hvilket sikrer, at fotovoltaiske paneler altid udsender den maksimale effekt under aktuelt sollys, hvilket øger strømproduktionen med 15%-30%.

 

2. BMS og PCS Kommunikation og kobling: Batteriets BMS transmitterer spændings-, temperatur- og SOC-data til inverteren i realtid. Inverteren justerer opladnings-/afladningseffekten baseret på batteristatus for at forhindre celleskader.

 

3. Konverteringstab Forklaring: Fotovoltaisk DC til AC opladningstab er ca. 3 %-6 %; net AC til batteri DC opladningstab er 4%-7%. PCS af høj kvalitet i branchen opnår en omfattende konverteringseffektivitet større end eller lig med 96 %.

 

 

Sammenligning af komponenter i net-tilsluttet energilager vs. off-netenergilagringssystemer:

 

Sammenligningselementer	Net-tilsluttet energilagringssystem (mainstream til hjemmebrug)	Off-net energilagringssystem (områder uden elnet)
Inverter	Tovejsnet-forbundet pc'er med synkront net-forbindelsesfunktion	Off-netenergilagringsinverter, uden nettilsluttet-modul
Krav til batterikapacitet	Det er lidt lille; hvis der ikke er strøm, kan du skifte til vekselstrøm.	Batterier med stor-kapacitet skal matches med-dagens strømforbrug.
Overskydende strømbehandling	Elektricitet overføres til elnettet og sælges.	At udstyre med en afladningsmodstand bruger overskydende strøm.
Mulighed for strømafbrydelse	Ø-tilstand kort-uafhængig strømforsyning	Hele processen er afhængig af fotovoltaik og batterier for selvforsyning-.
koste	Medium-styrke, velegnet til bybrugere med elnet.	Høj højde, velegnet til brug i fjerntliggende bjergrige og pastorale områder

 

 

 

Forenklet resumé (for lettere forståelse og memorering)

 

1. Fotovoltaiske paneler er ansvarlige for at "generere elektricitet", der kun producerer ustabil jævnstrøm (DC).

 

2. Energiopbevaringsbatterier er ansvarlige for at "lagre elektricitet", der kun lagrer DC, hvilket løser problemet med ingen strømproduktion om natten.

 

3. Power Storage Inverter (PCS) er "dispatch manager", der fuldfører AC/DC tovejskonverteringen og automatisk distribuerer strøm fra fotovoltaiske paneler, batterier og nettet. Hele systemet kan ikke fungere normalt og stabilt uden nogen af ​​disse komponenter.