Системы хранения энергии на основе фотоэлектрических элементов с переменным и постоянным током: как выбрать подходящую для солнечной электростанции?

Поскольку прибыльность проекта все больше зависит от перераспределения энергии — хранения солнечной энергии, вырабатываемой днем, для потребления в часы пик вечером, — добавление аккумуляторных систем хранения энергии перестало быть просто желательным.

Еще одна практическая проблема для многих солнечных проектов — ограниченная пропускная способность сети. При модернизации существующих фотоэлектрических установок разработчики надеются, что солнечные батареи и системы хранения энергии смогут совместно использовать пропускную способность сети для максимального использования существующей инфраструктуры.

В таких обстоятельствах встает важный вопрос проектирования: следует ли строить солнечную электростанцию ​​с питанием от сети переменного или постоянного тока?

1. Что такое решения для хранения солнечной энергии с переменным и постоянным током?

Основное различие между системами с переменным и постоянным током заключается в точке соединения солнечной и аккумуляторной энергии внутри системы.

1.1 Система хранения солнечной энергии с переменным током

Решения с переменным током уже давно являются основным выбором для крупномасштабных проектов. наземные солнечные электростанцииВ системе с переменным током солнечные панели и аккумуляторные батареи работают как две независимые системы. Солнечные панели подключаются к сетевым солнечным инверторам для преобразования постоянного тока в переменный. Тем временем, аккумуляторные батареи подключаются к отдельному источнику энергии. Система преобразования энергии (PCS)Две независимые ветви энергии сходятся на стороне переменного тока, прежде чем подключиться к одной общей сети.

Системы хранения энергии могут быть запланированы как отдельный актив, что обеспечивает огромную гибкость для сложных многоисточниковых электростанций и проектов модернизации существующих солнечных электростанций.

1.2. Система хранения солнечной энергии с постоянным током

В решениях с постоянным током солнечные панели и литиевые батареи соединяются на стороне постоянного тока. Солнечная энергия постоянного тока поступает в гибридный инвертор, который управляет как подачей солнечной энергии, так и зарядкой и разрядкой батарей. Только один инвертор осуществляет преобразование постоянного тока в переменный как для фотоэлектрических панелей, так и для батарей, прежде чем экспортировать энергию в сеть.

Отсутствие отдельных независимых блоков питания для аккумуляторной батареи обеспечивает более компактную компоновку системы, что делает системы с постоянным током популярными в жилых помещениях. коммерческие системы хранения солнечной энергии на крышах.

2. Основные преимущества и ограничения двух конфигураций хранения данных

2.1 Система с переменным током: преимущества и недостатки

Преимущества

1) Идеально подходит для модернизации существующих солнечных электростанций. Для оригинальных солнечных инверторов не требуется никаких изменений; достаточно добавить аккумуляторные шкафы и независимые блоки управления.

2) Высокая эксплуатационная гибкость. Система хранения энергии может работать без фотоэлектрической батареи, обеспечивая независимое сглаживание пиковых нагрузок в сети, резервное электропитание и регулирование частоты.

3) Простота расширения мощности. Мощность солнечных батарей и емкость аккумуляторных батарей можно расширять отдельно, без взаимного влияния.

Недостатки

1) Дополнительные потери при преобразовании энергии. Во время зарядки и разрядки энергия проходит два этапа преобразования переменного тока в постоянный, что приводит к несколько более низкой эффективности преобразования.

2) Более высокие первоначальные инвестиции для систем большой емкости, требующие отдельного оборудования PCS для аккумуляторной системы.

2.2. Системы хранения энергии на основе фотоэлектрических элементов с постоянным током: преимущества и недостатки

Преимущества

1) Более высокая энергоэффективность. Солнечная энергия постоянного тока может напрямую заряжать батареи, избегая избыточных потерь при преобразовании переменного тока в постоянный.

2) Упрощенная структура системы. Используются только гибридные инверторы, что уменьшает количество электрооборудования и экономит место, особенно идеально подходит для ограниченных площадей на крыше.

3) Снижение стоимости оборудования для новых проектов по хранению солнечной энергии малого и среднего размера.

Недостатки

1) Не подходит для большинства проектов модернизации существующих солнечных электростанций. Обычно требуется замена стандартных солнечных инверторов на гибридные.

2) Ограниченная гибкость расширения. Масштаб солнечных батарей и емкость аккумуляторов ограничены номинальной мощностью гибридных инверторов.

3. Как выбрать между системами хранения энергии на основе фотоэлектрических элементов с переменным и постоянным током?

Ознакомившись с их характеристиками, вы сможете выбрать подходящую архитектуру в соответствии с типом вашего проекта.

3.1 Выберите решение с подключением к сети переменного тока, если выполняются какие-либо условия.

— Вы планируете добавить систему хранения энергии к уже действующей солнечной электростанции;

— Проект требует гибкого и независимого планирования работы аккумуляторных накопителей энергии для вспомогательных служб энергосети;

— Вы разрабатываете крупномасштабные наземные солнечные электростанции, а также средние и... высоковольтные коммерческие электростанции;

— Вы планируете наращивать мощности солнечной энергетики или аккумуляторных батарей на разных этапах в будущем.

3.2 Выберите решение с постоянным током, если выполняются какие-либо условия.

— Это совершенно новый проект по установке солнечных батарей на крышах домов, небольших заводов и коммерческих зданий с системой хранения энергии;

— Максимизация эффективности использования энергии — ваш главный приоритет;

— Пространство для установки ограничено, и вы хотите свести к минимуму количество электроприборов на объекте;

—Ваш проект не требует частой автономной работы аккумуляторной системы в автономном режиме или при подключении к вспомогательной электросети.

4. Резюме

Не существует универсального «лучшего» решения между системами хранения солнечной энергии с переменным и постоянным током. Оптимальная конструкция полностью зависит от того, является ли ваш проект новым строительством или модернизацией, масштаба проекта, доступной площади участка и долгосрочных целей эксплуатации.

Для существующих солнечных электростанций, сталкивающихся с ограничениями в подаче электроэнергии, системы хранения энергии с подключением к сети переменного тока остаются наиболее практичным и гибким вариантом модернизации.

Для новых проектов по установке солнечных батарей малого и среднего размера на крышах зданий хорошо спроектированная система с подключением постоянного тока может обеспечить более высокую энергоэффективность и экономичность.

Если вы все еще не уверены, какая конфигурация подходит для вашей солнечной электростанции, Добро пожаловать в контакт! Наша команда профессиональных инженеров может предложить индивидуальные технические решения для систем хранения солнечной энергии с подключением переменного/постоянного тока в соответствии с условиями вашего объекта.

Вопросы и ответы

1. Можно ли использовать накопители энергии с переменным и постоянным током на одной и той же солнечной электростанции?

Для стандартных проектов это редко рекомендуется. Смешанные топологии вводят сложную логику управления энергопотреблением в вашу систему управления энергоснабжением и увеличивают риски, связанные с координацией управления.

Если вы планируете поэтапное расширение — например, добавление накопителя к существующей системе на крыше с подключением к источнику постоянного тока на более позднем этапе — то независимая система хранения энергии с подключением к источнику переменного тока обычно является более удобным в обслуживании вариантом.

Большинство застройщиков коммунальных и коммерческих объектов придерживаются единой топологии для упрощения эксплуатации и технического обслуживания.

2: Какая топология обеспечивает лучшую эффективность в реальных условиях эксплуатации?

В идеальных условиях собственного потребления для новых электростанций, устанавливаемых на крышах зданий, системы с постоянным током, как правило, достигают более высокой эффективности за счет исключения одного этапа преобразования переменного тока в постоянный.

Однако, системы хранения энергии с переменным током теряют в эффективности меньше, если система часто работает без выработки электроэнергии от фотоэлектрических панелей.

Решающими факторами являются профили нагрузок на площадке и режимы работы, а не только топография.

3: Является ли система с переменным током более дорогой в долгосрочной эксплуатации, чем система с постоянным током?

В новых солнечных электростанциях с аккумуляторными батареями архитектура с постоянным током снижает потери при преобразовании и обеспечивает более высокую долгосрочную экономию энергии.

При модернизации существующих действующих фотоэлектрических установок переход на подключение постоянного тока требует замены всех оригинальных солнечных инверторов. Огромные первоначальные затраты на замену часто перевешивают повышение эффективности в течение многих лет.

В этом сценарии хорошо спроектированное решение с подключением к сети переменного тока обеспечивает более высокую общую экономическую отдачу на протяжении всего жизненного цикла проекта.