Hoe werken energieopslagbatterijen, omvormers en zonnepanelen samen?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Algemene systeemstructuur en onderverdelingsprincipes van componenten

 

De drie kerncomponenten van het hele systeem zijn: fotovoltaïsche modules (zonnepanelen),lithiumbatterijen voor energieopslagen bidirectionele omvormers voor energieopslag (PCS). Ondersteunende accessoires zijn onder meer: ​​DC-combineerdozen, stroomonderbrekers, elektriciteitsmeters, verdeelkasten, netinterfaces en huishoudelijke belastingen.

 

1. Onderliggende werkingsprincipes van elke component

 

(1) Fotovoltaïsche zonnepanelen (energieopwekkingseenheden)

 

De panelen zijn samengesteld uit een groot aantal fotovoltaïsche cellen die in serie/parallel zijn geschakeld, gebaseerd op het fotovoltaïsche effect: zonlichtfotonen raken siliciumhalfgeleiders, waardoor elektronen worden opgewonden om gerichte gelijkstroom te vormen;

 

● Uitgangskarakteristieken: Pure gelijkstroom; de spanning fluctueert aanzienlijk met de lichtintensiteit en temperatuur; hoogspanning rond de middag, laagspanning in de vroege ochtend/avond en op bewolkte dagen;

 

● Kan niet rechtstreeks worden aangesloten op huishoudelijke apparaten (huishoudelijke 220V AC-stroom), kan niet rechtstreeks worden aangesloten op batterijen (spanningsmismatch en gebrek aan oplaadbescherming zullen uitpuilen en schade veroorzaken);

 

● Meerdere in serie geschakelde kaarten verhogen de totale DC-spanning, en parallel aangesloten verhogen de totale laadstroom.

 

(2) Energieopslagbatterij (energieopslageenheid, mainstream lithium-ijzerfosfaat)

 

Intern bestaat het uit cellen → modules →accupakketten + BMS (Battery Management System):

 

1) Kernfuncties van BMS: balanceren van de celspanning, bescherming tegen overbelasting/over-ontlading/overstroom/hoge temperatuur, en realtime-rapportage van de resterende SOC;

 

2) Energievorm: kan alleen gelijkstroom opslaan en uitvoeren;

 

3) Opladen: Instabiele fotovoltaïsche gelijkstroom met lage- spanning kan alleen veilig worden opgeladen nadat deze door de omvormer is gestabiliseerd;

 

4) Ontladen: voert stabiele gelijkstroom uit naar de omvormer voor inversie en spanningsverhoging.

 

(3) Bidirectionele PCS voor energieopslagomvormer (systeembesturingskern)

 

Gewone fotovoltaïsche omvormers zetten alleen gelijkstroom om in wisselstroom; de energieopslag-PCS is een bidirectionele stroomomvormer met twee circuits:

 

1) Omvormerkanaal (DC → AC): fotovoltaïsche/batterij-DC → boost, filter → standaard 220V/380V sinusvormige wisselstroom voor de voeding van huishoudelijke apparaten;

 

2) Gelijkrichterkanaal (AC → DC): wisselstroom van het elektriciteitsnet → stap-gelijkrichting → stabiele gelijkstroom om de batterij op te laden (opslag van elektriciteit- buiten de piekuren);

 

3) Ingebouwde-in hoofdbesturingschip: real-verwerving van fotovoltaïsche energie, batterij-SOC, huishoudelijk vermogen en netspanning; Automatische vermogenstoewijzing op milliseconden-niveau en schakelen tussen bedrijfsmodi.

 

Vergelijking van basisparameters en functies van de drie kerncomponenten:

 

Componenten	Energietype	Kernfuncties	Belangrijkste parameters	Operationele beperkingen
Fotovoltaïsche zonnepanelen	Voert alleen DC uit	Zonne-energie wordt omgezet in elektrische energie; dit is de enige bron van energieopwekking van het systeem.	Piekvermogen, nullast-spanning, kortsluit-stroom, conversie-efficiëntie	Zonder licht wordt er geen elektriciteit opgewekt; de uitgangsspanning varieert met licht en temperatuur.
Energie-opslagbatterij	Gelijkstroom opslaan/uitvoeren	Bewaar overtollige elektrische energie voor stroomvoorziening tijdens perioden van duisternis.	Capaciteit kWh, nominale spanning, SOC laad- en ontlaadinterval, levensduur	Overladen en over{0}}ontladen zijn verboden; Alleen DC-laden en -ontladen is toegestaan.
Bidirectionele omvormer voor energieopslag PCS	Bidirectionele AC/DC-omzetter	Stroomverdeling, spanningsregeling, laad- en ontlaadcontrole, bescherming van de netaansluiting	Nominaal AC/DC-vermogen, bidirectionele conversie-efficiëntie, eilandbescherming, MPPT-tracking	De centrale hub voor gecoördineerde controle van fotovoltaïsche energie, batterijen en het elektriciteitsnet

 

 

 

 

 

Volledige stroom onder 4 bedrijfsomstandigheden

 

Conditie 1: Zonnige dag met voldoende zonlicht, fotovoltaïsche energieopwekking > Elektriciteitsverbruik van huishoudens

 

1. Zonnepanelen genereren fluctuerende gelijkstroom → verzameld in DC-combineerdoos → DC-ingangsterminal van PCS;

 

2. PCS eerste stap: zet een deel van de gelijkstroom om in wisselstroom, waarbij prioriteit wordt gegeven aan de levering aan alle huishoudelijke apparaten;

 

3. Het resterende overtollige gelijkstroomvermogen wordt, nadat het door het PCS is geregeld en stroombeperkt, ingevoerd om de energieopslagbatterij op te laden. Het BMS bewaakt de laadstroom en -spanning in realtime;

 

4. Zodra de batterij volledig is opgeladen (SOC 100%), ontkoppelt het PCS automatisch het laadcircuit en wordt overtollige stroom teruggevoerd naar het nationale elektriciteitsnet voor verkoop.

 

 

Conditie 2: Matig zonlicht, fotovoltaïsche energieopwekking is net gelijk aan de huishoudelijke belasting

 

Alle gelijkstroom van het fotovoltaïsche systeem wordt omgezet in wisselstroom voor gebruik door apparaten. De batterij blijft inactief, laadt niet op en ontlaadt niet, zonder interactie met het elektriciteitsnet.

 

 

Bedrijfstoestand 3: Nacht/bewolkte/regenachtige dag, geen opwekking van zonne-energie

 

1. Zonne-energie heeft geen DC-uitgang; het PCS detecteert een stroomtekort.

 

2. Er wordt een ontladingscommando naar het batterij-BMS gestuurd; de batterij levert stabiele gelijkstroom aan het PCS.

 

3. Het PCS voert een inversie uit en levert wisselstroom aan de huishoudelijke belasting.

 

4. Wanneer de batterijlading de ondergrens (SOC 20%) bereikt, stopt het PCS het ontladen van de batterij en schakelt het automatisch over op netstroom.

 

 

Bedrijfstoestand 4: Uit-Piekenergieopslag (lage elektriciteitsprijzen 's nachts) + Back-up bij stroomuitval

 

1. 's Nachts, als er geen zonlicht is, haalt het PCS wisselstroom uit het elektriciteitsnet en zet dit om in stabiele gelijkstroom om de batterij op te laden.

 

2. Plotselinge stroomuitval: Het PCS activeert de eilandbeveiliging, waardoor de verbinding met het elektriciteitsnet wordt verbroken. Alleen de zonne-energie (met zonlicht) en de batterij werken onafhankelijk, waardoor omgekeerde energietransmissie wordt voorkomen die het onderhoudspersoneel van het elektriciteitsnet zou kunnen schaden.

 

3. Nadat het elektriciteitsnet is hersteld, synchroniseert het systeem automatisch en maakt opnieuw verbinding met het elektriciteitsnet, waardoor de normale werking wordt hervat.

 

 

Logische tabel voor stroomverdeling voor vier bedrijfsomstandigheden:

 

Belangrijke aanvullende kerntechnologieën

 

1. Maximum Power Point Tracking (MPPT) (geïntegreerd in PCS): De fotovoltaïsche spanning fluctueert sterk. MPPT past de impedantie in realtime aan, waardoor de fotovoltaïsche panelen altijd het maximale vermogen leveren onder het huidige zonlicht, waardoor de stroomopwekking met 15% -30% toeneemt.

 

2. BMS- en PCS-communicatie en koppeling: Het batterij-BMS verzendt spannings-, temperatuur- en SOC-gegevens in realtime naar de omvormer. De omvormer past het laad-/ontlaadvermogen aan op basis van de batterijstatus om celbeschadiging te voorkomen.

 

3. Conversieverlies Uitleg: Het laadverlies van fotovoltaïsche DC naar AC bedraagt ​​ongeveer 3%-6%; Het laadverlies van AC naar batterij DC is 4% -7%. Hoogwaardige PCS in de industrie bereiken een uitgebreide conversie-efficiëntie groter dan of gelijk aan 96%.

 

 

Vergelijking van componenten in net-verbonden energieopslag versus off- energieopslagsystemen:

 

Vergelijkingsitems	Net-gekoppeld energieopslagsysteem (mainstream voor thuisgebruik)	Off-energieopslagsysteem (gebieden zonder elektriciteitsnet)
Omvormer	Bidirectioneel raster-verbonden PCS met synchrone raster-verbindingsfunctie	Off-omvormer voor energieopslag, zonder op het elektriciteitsnet-aangesloten module
Vereisten voor batterijcapaciteit	Het is een beetje klein; Als er geen stroom is, kunt u overschakelen op wisselstroom.	Batterijen met een grote- capaciteit moeten geschikt zijn voor het energieverbruik gedurende de hele- dag.
Overmatige stroomverwerking	Elektriciteit wordt naar het elektriciteitsnet gevoerd en verkocht.	Uitrusting met een ontladingsweerstand verbruikt overtollig vermogen.
Mogelijkheid tot stroomuitval	Onafhankelijke stroomvoorziening op korte-termijn in eilandmodus	Het hele proces is afhankelijk van fotovoltaïsche energie en batterijen voor zelfvoorziening-.
kosten	Middelmatige-sterkte, geschikt voor stedelijke gebruikers met elektriciteitsnetwerken.	Grote hoogte, geschikt voor gebruik in afgelegen bergachtige en landelijke gebieden

 

 

 

Vereenvoudigde samenvatting (voor eenvoudiger begrip en memoriseren)

 

1. Fotovoltaïsche panelen zijn verantwoordelijk voor het ‘opwekken van elektriciteit’ en produceren alleen onstabiele gelijkstroom (DC).

 

2. Energieopslagbatterijen zijn verantwoordelijk voor het "opslagen van elektriciteit", waarbij alleen gelijkstroom wordt opgeslagen, waardoor het probleem van geen stroomopwekking 's nachts wordt opgelost.

 

3. De Power Storage Inverter (PCS) is de 'dispatch manager', die de AC/DC bidirectionele conversie voltooit en automatisch de stroom distribueert van fotovoltaïsche panelen, batterijen en het elektriciteitsnet. Het hele systeem kan niet normaal en stabiel functioneren zonder een van deze componenten.