Hogyan működnek együtt az energiatároló akkumulátorok, az inverterek és a napelemek?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A rendszer általános felépítése és a komponensek felosztásának elvei

 

A teljes rendszer három alapvető eleme: fotovoltaikus modulok (napelemek),energiatároló lítium akkumulátorokés kétirányú energiatároló inverterek (PCS). Kiegészítő tartozékok: DC kombináló dobozok, megszakítók, villanyórák, elosztó szekrények, hálózati interfészek és háztartási terhelések.

 

1. Az egyes komponensek alapvető működési elvei

 

(1) Fotovoltaikus napelemek (energiatermelő egységek)

 

A panelek nagyszámú sorba/párhuzamosan kapcsolt fotovoltaikus cellából épülnek fel, a fotovoltaikus hatás alapján: a napfény fotonjai szilícium félvezetőkbe ütköznek, elektronokat gerjesztve irányított egyenáramot képeznek;

 

● Kimeneti jellemzők: Tiszta egyenáram; a feszültség jelentősen ingadozik a fényintenzitás és a hőmérséklet függvényében; magas feszültség délben, alacsony feszültség kora reggel/este és felhős napokon;

 

● Nem csatlakoztatható közvetlenül háztartási készülékekhez (háztartási 220 V váltóáram), nem csatlakoztatható közvetlenül akkumulátorokhoz (a feszültségeltérés és a töltésvédelem hiánya kidudorodást és sérülést okoz);

 

● Több sorba kapcsolt kártya növeli a teljes egyenfeszültséget, párhuzamosan pedig növeli a teljes töltőáramot.

 

(2) Energiatároló akkumulátor (energiatároló egység, fő lítium-vas-foszfát)

 

Belsőleg cellákból → modulokból → állakkumulátorcsomagok + BMS (akkumulátorkezelő rendszer):

 

1) A BMS fő funkciói: a cellafeszültség kiegyensúlyozása, a túltöltés/túl-kisülés/túláram/magas hőmérséklet elleni védelem, valamint a maradék SOC valós idejű-jelentése;

 

2) Energiaforma: csak egyenáram tárolására és kiadására képes;

 

3) Töltés: Alacsony-feszültségű instabil fotovoltaikus egyenáram csak az inverterrel történő stabilizálás után tölthető biztonságosan;

 

4) Kisütés: stabil egyenáramot ad ki az inverternek az inverzióhoz és a feszültségnöveléshez.

 

(3) Kétirányú energiatároló inverteres PCS (rendszervezérlő mag)

 

A hagyományos fotovoltaikus inverterek csak egyenáramot alakítanak át váltakozó árammá; Az energiatároló PCS egy kétirányú teljesítményátalakító, két áramkörrel:

 

1) Inverter csatorna (DC→AC): fotovoltaikus/akkumulátoros DC → boost, szűrő → szabványos 220V/380V szinuszos váltóáram a háztartási készülékek táplálására;

 

2) Egyenirányító csatorna (AC→DC): Hálózati váltóáram → lépés-lefelé egyenirányítás → stabil egyenáram az akkumulátor töltéséhez (kikapcsolva-a csúcsteljesítmény tárolása);

 

3) Beépített-fővezérlő chip: a fotovoltaikus energia, az akkumulátor SOC, a háztartási terhelési teljesítmény és a hálózati feszültség valós-felvétele; ezredmásodperces-szintű automatikus energiaelosztás és üzemmódváltás.

 

A három alapvető összetevő alapvető paramétereinek és funkcióinak összehasonlítása:

 

Alkatrészek	Energia típusa	Alapfunkciók	Kulcsparaméterek	Üzemeltetési korlátozások
Napelemes fotovoltaikus panelek	Csak DC kimenet	A napenergiát elektromos energiává alakítják; ez a rendszer egyetlen áramtermelési forrása.	Csúcsteljesítmény, nyitott-áramköri feszültség, rövidzár-áram, konverziós hatékonyság	Fény nélkül nem keletkezik elektromosság; a kimeneti feszültség a fény és a hőmérséklet függvényében változik.
Energiatároló akkumulátor	Tároló/kimeneti egyenáram	Tárolja a felesleges elektromos energiát az áramellátáshoz sötét időszakokban.	Teljesítmény kWh, névleges feszültség, SOC töltési és kisütési intervallum, ciklus élettartama	A túltöltés és a túl{0}}kisütés tilos; Az egyenáramú töltés és kisütés csak megengedett.
Kétirányú energiatároló inverter PCS	AC/DC kétirányú konverter	Áramelosztás, feszültségszabályozás, töltés-kisütés vezérlés, hálózati csatlakozás védelem	Névleges AC/DC teljesítmény, kétirányú konverziós hatékonyság, szigetelő védelem, MPPT követés	Központi hub a fotovoltaik, az akkumulátorok és az elektromos hálózat összehangolt vezérléséhez

 

 

 

 

 

Teljes jelenlegi áramlás a 4 Üzemi feltételek alatt

 

1. feltétel: Napsütéses nap bőséges napfénnyel, fotovoltaikus energiatermelés > Háztartási villamosenergia-fogyasztás

 

1. A napelemek ingadozó DC teljesítményt állítanak elő → DC kombináló dobozban gyűjtve → PCS DC bemeneti kapcsa;

 

2. PCS első lépés: az egyenáram egy részét váltakozó árammá alakítja, előnyben részesítve az összes háztartási készülék táplálását;

 

3. A PCS által szabályozott és áramkorlátozás után fennmaradó többlet egyenáram az energiatároló akkumulátor töltésére szolgál. A BMS valós időben figyeli a töltőáramot és a feszültséget;

 

4. Miután az akkumulátor teljesen feltöltődött (SOC 100%), a PCS automatikusan leválasztja a töltőáramkört, és a felesleges áramot visszavezeti az országos hálózatba eladásra.

 

 

2. feltétel: Mérsékelt napfény, a fotovoltaikus energiatermelés éppen egyenlő a háztartási terheléssel

 

A fotovoltaikus rendszerből származó összes egyenáram váltóárammá alakul a készülék használatához. Az akkumulátor tétlen marad, sem töltés, sem lemerülés, hálózati kölcsönhatás nélkül.

 

 

3. működési állapot: Éjszaka/Felhős/Esős nap, Nincs napenergia-termelés

 

1. A napenergiának nincs DC kimenete; a PCS áramhiányt észlel.

 

2. Kisütési parancsot küld az akkumulátor BMS-nek; az akkumulátor stabil egyenáramot ad ki a PCS-nek.

 

3. A PCS inverziót hajt végre, és váltakozó áramot ad ki a háztartási terhelésre.

 

4. Amikor az akkumulátor töltöttsége az alsó határértékre (SOC 20%) csökken, a PCS leállítja az akkumulátor lemerülését, és automatikusan hálózati áramra kapcsol.

 

 

4. működési állapot: kikapcsolva

 

1. Éjszaka, napfény nélkül, a PCS váltakozó áramot vesz fel a hálózatról, és stabil egyenárammá alakítja az akkumulátor töltéséhez.

 

2. Hirtelen áramszünet: A PCS aktiválja a szigetelés elleni védelmet, lekapcsolva a hálózatról. Csak a napenergia (napfénnyel) és az akkumulátor működik egymástól függetlenül, megakadályozva a fordított áramátvitelt, amely károsíthatja a hálózat karbantartó személyzetét.

 

3. A hálózat helyreállítása után a rendszer automatikusan szinkronizál, és újra csatlakozik a hálózathoz, és folytatja a normál működést.

 

 

Energiaelosztási logikai táblázat négy működési feltételhez:

 

Kulcsfontosságú kiegészítő alaptechnológiák

 

1. Maximális teljesítménypont követés (MPPT) (PCS-be integrálva): A fotovoltaikus feszültség erősen ingadozik. Az MPPT valós időben állítja be az impedanciát, biztosítva, hogy a fotovoltaikus panelek mindig a maximális teljesítményt adják le az aktuális napfényben, ami 15-30%-kal növeli az energiatermelést.

 

2. BMS és PCS kommunikáció és kapcsolat: Az akkumulátor BMS valós időben továbbítja a feszültséget, hőmérsékletet és SOC adatokat az inverternek. Az inverter az akkumulátor állapota alapján állítja be a töltési/kisütési teljesítményt, hogy megelőzze a cellák károsodását.

 

3. Konverziós veszteség Magyarázat: A fotovoltaikus DC-AC töltési veszteség körülbelül 3%-6%; hálózati váltakozó áramú és akkumulátor egyenáramú töltési vesztesége 4%-7%. A kiváló minőségű PCS az iparban átfogó konverziós hatékonyságot ér el, legalább 96%.

 

 

A hálózati{0}}energiatároló és az off{2}}hálózati energiatároló rendszerek összetevőinek összehasonlítása:

 

Összehasonlító tételek	Hálózatra{0}}csatlakozott energiatároló rendszer (általános otthoni használatra)	Kikapcsolt-hálózati energiatároló rendszer (áramhálózat nélküli területek)
Inverter	Kétirányú rács-csatlakozott PCS szinkron rács-csatlakozási funkcióval	Kikapcsolt-hálózati energiatároló inverter, hálózatra-csatlakozott modul nélkül
Az akkumulátor kapacitására vonatkozó követelmények	Kicsit kicsi; ha nincs áram, válthat váltakozó áramra.	A nagy-kapacitású akkumulátorokat a teljes-napi energiafogyasztáshoz kell igazítani.
Túlzott teljesítmény feldolgozás	A villamos energiát az elektromos hálózatba továbbítják és értékesítik.	A kisülési ellenállással való felszerelés túl sok energiát fogyaszt.
Áramszünet lehetőség	Sziget üzemmódú, rövid távú{0}}független tápegység	Az egész folyamat a fotovoltaikán és az akkumulátorokon{0}} támaszkodik az önellátás érdekében.
költség	Közepes -erősségű, elektromos hálózattal rendelkező városi felhasználók számára megfelelő.	Magas tengerszint feletti magasság, távoli hegyvidéki és pásztori területeken való használatra alkalmas

 

 

 

Egyszerűsített összefoglaló (a könnyebb megértés és memorizálás érdekében)

 

1. A fotovoltaikus panelek "villamosenergia-termelésért" felelősek, és csak instabil egyenáramot (DC) termelnek.

 

2. Az energiatároló akkumulátorok felelősek az "elektromos energia tárolásáért", csak egyenáram tárolásáért, megoldva az éjszakai áramtermelés hiányának problémáját.

 

3. Az energiatároló inverter (PCS) a "kiosztási menedzser", amely befejezi az AC/DC kétirányú átalakítást, és automatikusan elosztja az energiát a fotovoltaikus panelekről, akkumulátorokról és a hálózatról. Az egész rendszer nem tud normálisan és stabilan működni ezen összetevők bármelyike ​​nélkül.