Rodzaje falowników magazynujących energię Ścieżka technologii falowników magazynujących energię: istnieją dwie główne drogi sprzężenia prądu stałego i sprzężenia prądu przemiennego System magazynowania energii fotowoltaicznej, obejmujący moduły słoneczne, sterowniki, falowniki, domowe baterie litowe, obciążenia i inny sprzęt. Obecnie,falowniki magazynujące energięto głównie dwie drogi techniczne: sprzęgło DC i sprzęgło AC. Sprzężenie AC lub DC odnosi się do sposobu łączenia paneli słonecznych lub podłączania ich do systemu magazynowania lub akumulatorów. Rodzaj połączenia między modułami fotowoltaicznymi a akumulatorami może być prądem przemiennym lub stałym. Większość obwodów elektronicznych wykorzystuje zasilanie prądem stałym, moduł słoneczny generuje prąd stały, a akumulator magazynuje prąd stały, jednak większość urządzeń działa na zasilaniu prądem przemiennym. 
Hybrydowy Układ Słoneczny + System Magazynowania Energii Hybrydowy inwerter fotowoltaiczny + systemy magazynowania energii, w których prąd stały z modułów fotowoltaicznych jest magazynowany za pośrednictwem sterownika w:domowy bank akumulatorów litowych, a sieć może także ładować akumulator poprzez dwukierunkową przetwornicę DC-AC. Punkt zbieżności energii znajduje się po stronie akumulatora prądu stałego. W ciągu dnia w pierwszej kolejności do odbiornika dostarczana jest energia z fotowoltaiki, następnie przez sterownik MPPT ładowany jest domowy akumulator litowy, a układ magazynowania energii podłączany jest do sieci, dzięki czemu nadwyżka mocy może zostać oddana do sieci; w nocy akumulator jest rozładowywany do obciążenia, a braki uzupełniane są przez sieć; gdy sieć jest wyłączona, energia fotowoltaiczna i domowa bateria litowa są dostarczane tylko do obciążenia poza siecią i nie można wykorzystać obciążenia na końcu sieci. Gdy moc obciążenia jest większa niż moc fotowoltaiki, sieć i fotowoltaika mogą jednocześnie dostarczać energię do obciążenia. Ponieważ ani moc fotowoltaiczna, ani moc obciążenia nie są stabilne, do zrównoważenia energii systemu wykorzystuje domową baterię litową. Ponadto system wspiera również użytkownika w ustawianiu czasu ładowania i rozładowywania w celu zaspokojenia zapotrzebowania użytkownika na energię elektryczną. Zasada działania układu sprzęgającego DC 
Falownik hybrydowy ma zintegrowaną funkcję off-grid, która zapewnia lepszą wydajność ładowania. Falowniki podłączone do sieci automatycznie odcinają zasilanie systemu paneli słonecznych w przypadku przerwy w dostawie prądu ze względów bezpieczeństwa. Z drugiej strony falowniki hybrydowe umożliwiają użytkownikom korzystanie zarówno z funkcji poza siecią, jak i z siecią, dzięki czemu energia jest dostępna nawet w przypadku przerw w dostawie prądu. Falowniki hybrydowe upraszczają monitorowanie energii, umożliwiając sprawdzanie ważnych danych, takich jak wydajność i produkcja energii, za pośrednictwem panelu inwertera lub podłączonych inteligentnych urządzeń. Jeśli system składa się z dwóch falowników, należy je monitorować oddzielnie. Sprzężenie DC zmniejsza straty w konwersji AC-DC. Sprawność ładowania akumulatora wynosi około 95-99%, natomiast sprzężenie AC wynosi 90%. Falowniki hybrydowe są ekonomiczne, kompaktowe i łatwe w montażu. Zainstalowanie nowego falownika hybrydowego z akumulatorami sprzężonymi prądem stałym może być tańsze niż modernizacja istniejącego systemu akumulatorów sprzężonych prądem przemiennym, ponieważ sterownik jest nieco tańszy niż falownik podłączony do sieci, przełącznik jest nieco tańszy niż szafa rozdzielcza, a zasilacz prądu stałego -połączone rozwiązanie można przekształcić w uniwersalny falownik sterujący, oszczędzając zarówno koszty sprzętu, jak i koszty instalacji. Szczególnie w przypadku systemów off-grid o małej i średniej mocy systemy ze sprzężeniem prądu stałego są niezwykle opłacalne. Falownik hybrydowy jest wysoce modułowy i łatwo jest dodawać nowe komponenty i sterowniki, a dodatkowe komponenty można łatwo dodawać za pomocą stosunkowo tanich sterowników solarnych DC. Falowniki hybrydowe zaprojektowano tak, aby w dowolnym momencie zintegrowały pamięć masową, co ułatwia dodawanie banków akumulatorów. Hybrydowy system inwerterowy jest bardziej kompaktowy i wykorzystuje ogniwa wysokiego napięcia, z mniejszymi przekrojami kabli i mniejszymi stratami. 
Skład układu sprzęgającego prądu stałego 
Skład układu sprzęgającego prądu przemiennego Jednak hybrydowe inwertery fotowoltaiczne nie nadają się do modernizacji istniejących systemów fotowoltaicznych i są droższe w instalacji w systemach o większej mocy. Jeśli klient chce zmodernizować istniejący system fotowoltaiczny, aby uwzględnić w nim domową baterię litową, wybór hybrydowego inwertera fotowoltaicznego może skomplikować sytuację. Z drugiej strony falownik akumulatorowy może być bardziej opłacalny, ponieważ zainstalowanie hybrydowego falownika słonecznego wymagałoby całkowitej i kosztownej przeróbki całego systemu paneli słonecznych. Systemy o większej mocy są bardziej skomplikowane w instalacji i mogą być droższe ze względu na potrzebę stosowania większej liczby sterowników wysokiego napięcia. Jeśli w ciągu dnia zużywana jest większa ilość energii, następuje niewielki spadek wydajności w wyniku przejścia prądu stałego (PV) na prąd stały (batt) na prąd przemienny. 
Sprzężony układ słoneczny + system magazynowania energii Sprzężony system fotowoltaiczny + magazynowanie, znany również jako system magazynowania PV z modernizacją AC, może realizować moc prądu stałego emitowaną z modułów fotowoltaicznych przekształcaną na energię prądu przemiennego przez falownik podłączony do sieci, a następnie nadwyżka mocy jest przekształcana na energię prądu stałego i przechowywana w akumulator za pomocą falownika magazynującego sprzężonego z siecią AC. Punkt zbieżności energii znajduje się na końcu prądu przemiennego. Obejmuje system zasilania fotowoltaicznego i system zasilania akumulatorem litowym. System fotowoltaiczny składa się z układu fotowoltaicznego i falownika podłączonego do sieci, natomiast domowy system akumulatorów litowych składa się z banku akumulatorów i falownika dwukierunkowego. Te dwa systemy mogą albo działać niezależnie, nie zakłócając się nawzajem, albo można je oddzielić od sieci, tworząc system mikrosieci. Zasada działania układu sprzęgła AC 
Systemy ze sprzężeniem prądu przemiennego są w 100% kompatybilne z siecią, łatwe w instalacji i łatwe w rozbudowie. Dostępne są standardowe elementy instalacji domowej, a nawet stosunkowo duże systemy (klasa 2 kW do MW) można łatwo rozszerzyć w celu wykorzystania w połączeniu z podłączonymi do sieci lub samodzielnymi agregatami prądotwórczymi (zespoły wysokoprężne, turbiny wiatrowe itp.). Większość falowników fotowoltaicznych o mocy powyżej 3 kW ma podwójne wejścia MPPT, dzięki czemu długie panele szeregowe można montować w różnych orientacjach i kątach nachylenia. Przy wyższych napięciach prądu stałego sprzężenie prądu przemiennego jest łatwiejsze i mniej skomplikowane w instalacji dużych systemów niż systemy sprzężone prądem stałym, które wymagają wielu kontrolerów ładowania MPPT, a zatem są mniej kosztowne. Złącze AC nadaje się do modernizacji systemu i jest bardziej wydajne w ciągu dnia przy obciążeniach AC. Istniejące systemy fotowoltaiczne podłączone do sieci można przekształcić w systemy magazynowania energii przy niskich kosztach wejściowych. Może zapewnić bezpieczną energię użytkownikom, gdy sieć energetyczna jest wyłączona. Kompatybilny z podłączonymi do sieci systemami fotowoltaicznymi różnych producentów. Zaawansowane systemy sprzężone prądu przemiennego są zwykle używane w większych systemach poza siecią i wykorzystują szeregowe falowniki słoneczne w połączeniu z zaawansowanymi falownikami wielomodowymi lub falownikami/ładowarkami do zarządzania akumulatorami i siecią/generatorami. Chociaż są stosunkowo proste i wydajne w konfiguracji, są nieco mniej wydajne (90–94%) przy ładowaniu akumulatorów w porównaniu z systemami ze sprzężeniem prądu stałego (98%). Jednak systemy te są bardziej wydajne przy zasilaniu dużych obciążeń prądu przemiennego w ciągu dnia, osiągając 97% lub więcej, a niektóre można rozbudować o wiele falowników słonecznych, tworząc mikrosieci. Ładowanie sprzężone prądem przemiennym jest znacznie mniej wydajne i droższe w przypadku mniejszych systemów. Energia wchodząca do akumulatora w sprzęgle AC musi zostać przetworzona dwukrotnie, a gdy użytkownik zacznie z niej korzystać, musi zostać przekształcona ponownie, powodując dodatkowe straty w systemie. W rezultacie skuteczność sprzęgania prądu przemiennego spada do 85-90% w przypadku korzystania z systemu akumulatorowego. Falowniki ze sprzężeniem prądu przemiennego są droższe w przypadku mniejszych systemów. 
Układ słoneczny poza siecią + system magazynowania energii Układ słoneczny poza siecią+ systemy magazynowania składają się zazwyczaj z modułów fotowoltaicznych, domowej baterii litowej, falownika magazynującego poza siecią, obciążenia i generatora diesla. System może realizować bezpośrednie ładowanie akumulatora za pomocą fotowoltaiki poprzez konwersję DC-DC lub dwukierunkową konwersję DC-AC w celu ładowania i rozładowywania akumulatora. W ciągu dnia energia fotowoltaiczna jest najpierw dostarczana do obciążenia, a następnie ładuje akumulator; w nocy akumulator jest rozładowywany do obciążenia, a gdy akumulator jest niewystarczający, do obciążenia zasilany jest generator diesla. Może zaspokoić dzienne zapotrzebowanie na energię elektryczną na obszarach pozbawionych sieci. Można go łączyć z generatorami diesla w celu zasilania odbiorników lub ładowania akumulatorów. Większość falowników magazynujących energię poza siecią nie ma certyfikatu umożliwiającego podłączenie do sieci, nawet jeśli system ma sieć, nie można go podłączyć do sieci. Obowiązujące scenariusze dotyczące falowników magazynujących energię Falowniki magazynujące energię pełnią trzy główne role, w tym regulację szczytową, moc w trybie gotowości i moc niezależną. Według regionu szczytowy popyt występuje w Europie, weźmy za przykład Niemcy. Cena energii elektrycznej w Niemczech osiągnęła 0,46 dolara/kWh w 2023 r., zajmując pierwsze miejsce na świecie. W ostatnich latach ceny energii elektrycznej w Niemczech nadal rosną, a LCOE z fotowoltaiki / magazynowania fotowoltaicznego wynosi zaledwie 10,2 / 15,5 centa na stopień, 78% / 66% mniej niż ceny energii elektrycznej dla gospodarstw domowych, ceny energii elektrycznej dla gospodarstw domowych i koszt energii elektrycznej w przypadku magazynowania PV pomiędzy różnicą będzie się nadal poszerzać. Domowy system dystrybucji i magazynowania energii fotowoltaicznej może obniżyć koszty energii elektrycznej, dlatego w obszarach o wysokich cenach użytkownicy mają silną motywację do instalowania domowych systemów magazynowania. Na rynku szczytowym użytkownicy zwykle wybierają falowniki hybrydowe i systemy akumulatorów ze sprzężeniem prądu przemiennego, które są tańsze i łatwiejsze w produkcji. Inwerterowe ładowarki akumulatorów poza siecią z transformatorami o dużej wytrzymałości są droższe, podczas gdy inwertery hybrydowe i systemy akumulatorów ze sprzężeniem prądu przemiennego wykorzystują falowniki beztransformatorowe z tranzystorami przełączającymi. Te kompaktowe, lekkie falowniki mają niższe wartości znamionowe udarów i szczytowej mocy wyjściowej, ale są bardziej opłacalne, tańsze i łatwiejsze w produkcji. Zasilanie rezerwowe jest potrzebne w USA i Japonii, a autonomiczne zasilanie jest dokładnie tym, czego potrzebuje rynek, w tym w regionach takich jak Republika Południowej Afryki. Według EIA średni czas przerw w dostawie prądu w Stanach Zjednoczonych w 2020 roku wynosi ponad 8 godzin, głównie z powodu mieszkańców USA żyjących w rozproszonych, będących częścią starzejącej się sieci oraz w wyniku klęsk żywiołowych. Zastosowanie domowych systemów dystrybucji i magazynowania energii fotowoltaicznej może zmniejszyć zależność od sieci i zwiększyć niezawodność dostaw energii po stronie klienta. Amerykański system magazynowania energii fotowoltaicznej jest większy i wyposażony w więcej akumulatorów, ze względu na konieczność magazynowania energii w odpowiedzi na klęski żywiołowe. Niezależne zasilanie to bezpośrednie zapotrzebowanie rynku, Republika Południowej Afryki, Pakistan, Liban, Filipiny, Wietnam i inne kraje w globalnym napięciu łańcucha dostaw, infrastruktura kraju nie wystarcza, aby zapewnić ludności energię elektryczną, dlatego użytkownicy powinni być wyposażeni w sprzęt gospodarstwa domowego System magazynowania energii fotowoltaicznej. Falowniki hybrydowe jako źródło zasilania rezerwowego mają ograniczenia. W porównaniu do dedykowanych inwerterów akumulatorowych typu off-grid, falowniki hybrydowe mają pewne ograniczenia, głównie ograniczone przepięcia lub szczytową moc wyjściową w przypadku przerw w dostawie prądu. Ponadto niektóre falowniki hybrydowe nie mają możliwości zasilania rezerwowego lub mają ograniczoną możliwość zasilania rezerwowego, więc podczas przerwy w dostawie prądu można zasilać tylko małe lub niezbędne obciążenia, takie jak oświetlenie i podstawowe obwody zasilania, a w wielu systemach występuje opóźnienie 3–5 sekund podczas przerwy w zasilaniu. . Z drugiej strony falowniki off-grid zapewniają bardzo wysokie udary i moc szczytową oraz mogą obsługiwać duże obciążenia indukcyjne. Jeśli użytkownik planuje zasilanie urządzeń o wysokim przepięciu, takich jak pompy, sprężarki, pralki i elektronarzędzia, falownik musi być w stanie wytrzymać obciążenia udarowe o wysokiej indukcyjności. Falowniki hybrydowe ze sprzężeniem prądu stałego W branży stosuje się obecnie więcej systemów magazynowania energii fotowoltaicznej ze sprzężeniem prądu stałego, aby osiągnąć zintegrowany projekt magazynowania energii fotowoltaicznej, szczególnie w nowych systemach, w których inwertery hybrydowe są łatwe i tańsze w instalacji. Podczas dodawania nowych systemów zastosowanie falowników hybrydowych do magazynowania energii fotowoltaicznej może obniżyć koszty sprzętu i koszty instalacji, ponieważ falownik magazynujący może zapewnić integrację falownika sterującego. Sterownik i przełącznik przełączający w systemach ze sprzężeniem prądu stałego są tańsze niż falowniki i szafy rozdzielcze podłączone do sieci w systemach ze sprzężeniem prądu przemiennego, dlatego rozwiązania ze sprzężeniem prądu stałego są tańsze niż rozwiązania ze sprzężeniem prądu przemiennego. Sterownik, akumulator i falownik w systemie ze sprzężeniem prądu stałego są połączone szeregowo, są ściślej połączone i mniej elastyczne. W przypadku nowo zainstalowanego systemu fotowoltaika, akumulator i falownik są projektowane zgodnie z mocą obciążenia użytkownika i zużyciem energii, dlatego bardziej nadaje się do hybrydowego falownika ze sprzężeniem prądu stałego. 
Produkty z hybrydowymi inwerterami ze sprzężeniem prądu stałego są głównym trendem, firma BSLBATT wprowadziła również własneHybrydowy falownik solarny o mocy 5 kWpod koniec ubiegłego roku, a w tym roku sukcesywnie wprowadzi na rynek hybrydowe inwertery fotowoltaiczne o mocy 6 kW i 8 kW! Główne produkty producentów falowników do magazynowania energii przeznaczone są raczej na trzy główne rynki Europy, Stanów Zjednoczonych i Australii. Na rynku europejskim Niemcy, Austria, Szwajcaria, Szwecja, Holandia i inne tradycyjne rynki rdzeniowe fotowoltaiki to głównie rynek trójfazowy, bardziej sprzyjający mocy większych produktów. Włochy, Hiszpania i inne kraje Europy Południowej potrzebują głównie jednofazowych produktów niskiego napięcia. Natomiast Czechy, Polska, Rumunia, Litwa i inne kraje Europy Wschodniej wymagają głównie produktów trójfazowych, ale akceptacja cen jest niższa. Stany Zjednoczone mają większy system magazynowania energii i preferują produkty o większej mocy. Typ podziału falownika akumulatorowego i magazynującego jest bardziej popularny wśród instalatorów, ale inwerter akumulatorowy typu „wszystko w jednym” to przyszły trend rozwojowy. Hybrydowy falownik magazynujący energię fotowoltaiczną dzieli się dalej na falownik hybrydowy sprzedawany osobno i system magazynowania energii akumulatorowej (BESS), w którym falownik magazynujący energię i akumulator są sprzedawane razem. Obecnie w przypadku dealerów kontrolujących kanał, każdy bezpośredni klient jest bardziej skoncentrowany, produkty typu split z akumulatorami i falownikami są bardziej popularne, zwłaszcza poza Niemcami, głównie ze względu na łatwą instalację i łatwą rozbudowę oraz łatwe obniżenie kosztów zakupu , akumulator lub falownik nie mogą zostać zasilone w celu znalezienia drugiego źródła zasilania, dostawa jest bezpieczniejsza. Trend w Niemczech, Stanach Zjednoczonych i Japonii to maszyna typu „wszystko w jednym”. Maszyna typu „wszystko w jednym” może zaoszczędzić wiele kłopotów po sprzedaży, a istnieją czynniki certyfikacyjne, takie jak certyfikat systemu przeciwpożarowego w Stanach Zjednoczonych, który musi być powiązany z falownikiem. Obecny trend technologiczny zmierza w stronę maszyny typu „wszystko w jednym”, jednak z rynku sprzedaży typu split w instalatorze można zaakceptować nieco więcej. W systemach sprzężonych prądem stałym systemy akumulatorów wysokiego napięcia są bardziej wydajne, ale droższe w przypadku niedoboru akumulatorów wysokiego napięcia. W porównaniu doSystemy akumulatorowe 48V, akumulatory wysokiego napięcia działają w zakresie 200–500 V prądu stałego, charakteryzują się niższymi stratami na kablach i wyższą wydajnością, ponieważ panele słoneczne zazwyczaj działają przy napięciu 300–600 V, podobnym do napięcia akumulatora, co pozwala na zastosowanie wysokowydajnych przetwornic DC-DC przy bardzo niskie straty. Systemy akumulatorów wysokiego napięcia są droższe niż akumulatory systemów niskiego napięcia, natomiast falowniki są tańsze. Obecnie istnieje duże zapotrzebowanie na akumulatory wysokiego napięcia i braki w podaży, dlatego akumulatory wysokiego napięcia są trudne do zakupu, a w przypadku niedoboru akumulatorów wysokiego napięcia taniej jest zastosować system akumulatorów niskiego napięcia. Sprzężenie DC pomiędzy panelami fotowoltaicznymi a falownikami 
Bezpośrednie połączenie prądu stałego z kompatybilnym falownikiem hybrydowym 
Falowniki sprzężone AC Systemy ze sprzężeniem prądu stałego nie nadają się do modernizacji istniejących systemów podłączonych do sieci. Metoda sprzęgania DC wiąże się głównie z następującymi problemami: Po pierwsze, system wykorzystujący sprzęganie DC ma problemy związane ze skomplikowanym okablowaniem i konstrukcją redundantnych modułów podczas modernizacji istniejącego systemu podłączonego do sieci; po drugie, opóźnienie w przełączaniu między podłączeniem do sieci a podłączeniem do sieci jest duże, co pogarsza komfort korzystania przez użytkownika z energii elektrycznej; po trzecie, inteligentna funkcja sterowania nie jest wystarczająco wszechstronna, a reakcja sterowania nie jest wystarczająco szybka, co utrudnia realizację zastosowania mikrosieci do zasilania całego domu. Dlatego niektóre firmy, takie jak Rene, wybrały drogę technologii sprzęgania AC. System sprzęgania AC ułatwia instalację produktu. ReneSola wykorzystuje sprzężenie strony AC i systemu fotowoltaicznego, aby osiągnąć dwukierunkowy przepływ energii, eliminując potrzebę dostępu do szyny PV DC, co ułatwia instalację produktu; dzięki połączeniu oprogramowania do sterowania w czasie rzeczywistym i ulepszeń w projektowaniu sprzętu w celu uzyskania przełączania do i z sieci w milisekundach; dzięki innowacyjnemu połączeniu sterowania mocą falownika magazynującego energię oraz konstrukcji systemu zasilania i dystrybucji, aby uzyskać zasilanie całego domu pod kontrolą automatycznej skrzynki sterującej. Zastosowanie automatycznej skrzynki sterującej w mikrosieci. Maksymalna wydajność konwersji produktów ze sprzężeniem prądu przemiennego jest nieco niższa niż w przypadku produktów zasilanych prądem przemiennymfalowniki hybrydowe. Maksymalna wydajność konwersji produktów zasilanych prądem przemiennym wynosi 94–97%, czyli jest nieco niższa niż w przypadku falowników hybrydowych, głównie dlatego, że moduły muszą zostać dwukrotnie przekonwertowane, zanim będą mogły być przechowywane w akumulatorze po wygenerowaniu energii, co zmniejsza wydajność konwersji .
Czas publikacji: 8 maja 2024 r