Tipos de inversores de armazenamento de energia Rota da tecnologia de inversores de armazenamento de energia: existem duas rotas principais de acoplamento CC e acoplamento CA Sistema de armazenamento fotovoltaico, incluindo módulos solares, controladores, inversores, baterias residenciais de lítio, cargas e outros equipamentos. Atualmente,inversores de armazenamento de energiaExistem principalmente duas rotas técnicas: acoplamento CC e acoplamento CA. O acoplamento CA ou CC refere-se à forma como os painéis solares são acoplados ou conectados ao sistema de armazenamento ou bateria. O tipo de conexão entre os módulos solares e as baterias pode ser CA ou CC. A maioria dos circuitos eletrônicos utiliza energia CC, com o módulo solar gerando energia CC e a bateria armazenando energia CC; no entanto, a maioria dos aparelhos funciona com energia CA. 
Sistema Solar Híbrido + Sistema de Armazenamento de Energia Sistemas híbridos de inversores solares + armazenamento de energia, onde a energia CC dos módulos fotovoltaicos é armazenada, por meio de um controlador, em umbanco de baterias de lítio residencial, e a rede também pode carregar a bateria por meio de um conversor CC-CA bidirecional. O ponto de convergência de energia está no lado da bateria CC. Durante o dia, a energia fotovoltaica é primeiro fornecida à carga e, em seguida, a bateria residencial de lítio é carregada pelo controlador MPPT, e o sistema de armazenamento de energia é conectado à rede, para que o excesso de energia possa ser conectado à rede; à noite, a bateria é descarregada para a carga e a escassez é reabastecida pela rede; quando a rede está desligada, a energia fotovoltaica e a bateria residencial de lítio são fornecidas apenas à carga fora da rede, e a carga na extremidade da rede não pode ser usada. Quando a potência da carga é maior que a potência fotovoltaica, a rede e a energia fotovoltaica podem fornecer energia à carga ao mesmo tempo. Como nem a energia fotovoltaica nem a potência da carga são estáveis, ela depende da bateria residencial de lítio para equilibrar a energia do sistema. Além disso, o sistema também oferece suporte ao usuário para definir o tempo de carga e descarga para atender à demanda de eletricidade do usuário. Princípio de funcionamento do sistema de acoplamento DC 
O inversor híbrido possui uma função off-grid integrada para maior eficiência de carregamento. Inversores conectados à rede desligam automaticamente a energia do sistema de painéis solares durante uma queda de energia por motivos de segurança. Os inversores híbridos, por outro lado, permitem que os usuários tenham funcionalidades off-grid e grid-tie, de modo que a energia esteja disponível mesmo durante quedas de energia. Os inversores híbridos simplificam o monitoramento de energia, permitindo que dados importantes, como desempenho e produção de energia, sejam verificados por meio do painel do inversor ou de dispositivos inteligentes conectados. Se o sistema tiver dois inversores, eles devem ser monitorados separadamente. O acoplamento CC reduz as perdas na conversão CA-CC. A eficiência de carregamento da bateria é de cerca de 95-99%, enquanto o acoplamento CA é de 90%. Inversores híbridos são econômicos, compactos e fáceis de instalar. Instalar um novo inversor híbrido com baterias acopladas em CC pode ser mais barato do que adaptar baterias acopladas em CA a um sistema existente, pois o controlador é um pouco mais barato do que um inversor conectado à rede, a chave de comutação é um pouco mais barata do que um gabinete de distribuição e a solução acoplada em CC pode ser transformada em um inversor de controle completo, economizando custos de equipamento e instalação. Especialmente para sistemas off-grid de pequena e média potência, os sistemas acoplados em CC são extremamente econômicos. O inversor híbrido é altamente modular e é fácil adicionar novos componentes e controladores, e componentes adicionais podem ser facilmente adicionados usando controladores solares CC de custo relativamente baixo. Os inversores híbridos são projetados para integrar armazenamento a qualquer momento, facilitando a adição de bancos de baterias. O sistema de inversor híbrido é mais compacto e utiliza células de alta tensão, com cabos menores e menores perdas. 
Composição do sistema de acoplamento DC 
Composição do sistema de acoplamento CA No entanto, inversores solares híbridos são inadequados para atualizar sistemas solares existentes e são mais caros para instalar em sistemas de alta potência. Se um cliente deseja atualizar um sistema solar existente para incluir uma bateria residencial de lítio, escolher um inversor solar híbrido pode complicar a situação. Em contraste, um inversor de bateria pode ser mais econômico, pois optar por instalar um inversor solar híbrido exigiria uma reformulação completa e cara de todo o sistema de painéis solares. Sistemas de alta potência são mais complexos de instalar e podem ser mais caros devido à necessidade de mais controladores de alta tensão. Se mais energia for usada durante o dia, há uma ligeira diminuição na eficiência devido à conversão de CC (PV) para CC (bateria) para CA. 
Sistema Solar Acoplado + Sistema de Armazenamento de Energia O sistema fotovoltaico + armazenamento acoplado, também conhecido como sistema fotovoltaico + armazenamento CA retrofit, pode realizar a conversão da energia CC emitida pelos módulos fotovoltaicos em energia CA por um inversor conectado à rede, e então o excesso de energia é convertido em energia CC e armazenado na bateria por um inversor de armazenamento acoplado CA. O ponto de convergência de energia está na extremidade CA. Inclui um sistema de alimentação fotovoltaica e um sistema de alimentação de bateria residencial de lítio. O sistema fotovoltaico consiste em um conjunto fotovoltaico e um inversor conectado à rede, enquanto o sistema de bateria residencial de lítio consiste em um banco de baterias e um inversor bidirecional. Esses dois sistemas podem operar de forma independente sem interferir um no outro ou podem ser separados da rede para formar um sistema de microrrede. Princípio de funcionamento do sistema de acoplamento CA 
Os sistemas acoplados em CA são 100% compatíveis com a rede, fáceis de instalar e expansíveis. Componentes padrão para instalação residencial estão disponíveis, e mesmo sistemas relativamente grandes (classe de 2 kW a MW) são facilmente expansíveis para uso em combinação com grupos geradores autônomos e conectados à rede (grupos a diesel, turbinas eólicas, etc.). A maioria dos inversores solares de string acima de 3 kW possui entradas MPPT duplas, permitindo a instalação de painéis de strings longas em diferentes orientações e ângulos de inclinação. Em tensões CC mais altas, o acoplamento em CA é mais fácil e menos complexo para instalar em sistemas grandes do que sistemas acoplados em CC que exigem múltiplos controladores de carga MPPT e, portanto, mais baratos. O acoplamento CA é adequado para retrofitting de sistemas e é mais eficiente durante o dia com cargas CA. Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede existentes podem ser transformados em sistemas de armazenamento de energia com baixos custos de entrada. Ele pode fornecer energia segura aos usuários quando a rede elétrica estiver inoperante. Compatível com sistemas fotovoltaicos conectados à rede de diferentes fabricantes. Sistemas acoplados CA avançados são normalmente usados para sistemas off-grid de maior escala e usam inversores solares de string em combinação com inversores multimodo avançados ou inversores/carregadores para gerenciar as baterias e a rede/geradores. Embora relativamente simples e poderosos de configurar, eles são ligeiramente menos eficientes (90-94%) no carregamento de baterias em comparação com sistemas acoplados CC (98%). No entanto, esses sistemas são mais eficientes ao alimentar altas cargas CA durante o dia, atingindo 97% ou mais, e alguns podem ser expandidos com múltiplos inversores solares para formar microrredes. O carregamento com acoplamento CA é muito menos eficiente e mais caro para sistemas menores. A energia que entra na bateria no acoplamento CA precisa ser convertida duas vezes e, quando o usuário começa a usar a energia, ela precisa ser convertida novamente, adicionando mais perdas ao sistema. Como resultado, a eficiência do acoplamento CA cai para 85-90% ao usar um sistema de bateria. Inversores com acoplamento CA são mais caros para sistemas menores. 
Sistema solar off-grid + sistema de armazenamento de energia Sistema solar fora da rede+ sistemas de armazenamento normalmente consistem em módulos fotovoltaicos, bateria residencial de lítio, inversor de armazenamento off-grid, carga e gerador a diesel. O sistema pode realizar o carregamento direto da bateria por PV via conversão CC-CC ou conversão CC-CA bidirecional para carregar e descarregar a bateria. Durante o dia, a energia fotovoltaica é primeiramente fornecida à carga, seguida pelo carregamento da bateria; à noite, a bateria é descarregada para a carga e, quando a bateria é insuficiente, o gerador a diesel é fornecido à carga. Ele pode atender à demanda diária de eletricidade em áreas sem rede. Pode ser combinado com geradores a diesel para fornecer cargas ou carregar baterias. A maioria dos inversores de armazenamento de energia off-grid não são certificados para serem conectados à rede; mesmo que o sistema tenha uma rede, ele não pode ser conectado à rede. Cenários aplicáveis de inversores de armazenamento de energia Os inversores de armazenamento de energia desempenham três funções principais: regulação de pico, energia de reserva e energia independente. Por região, o pico corresponde à demanda na Europa. Tomemos como exemplo a Alemanha: o preço da eletricidade na Alemanha atingiu US$ 0,46/kWh em 2023, ocupando o primeiro lugar no mundo. Nos últimos anos, os preços da eletricidade na Alemanha continuaram a subir, e o LCOE de armazenamento fotovoltaico/fotovoltaico é de apenas 10,2/15,5 centavos por grau, 78%/66% menor do que os preços da eletricidade residencial. A diferença entre os preços da eletricidade residencial e o custo do armazenamento fotovoltaico continuará a aumentar. Os sistemas de distribuição e armazenamento fotovoltaico residenciais podem reduzir o custo da eletricidade, portanto, em áreas com preços mais altos, os usuários têm um forte incentivo para instalar armazenamento residencial. No mercado de pico, os usuários tendem a escolher inversores híbridos e sistemas de baterias acopladas em CA, que são mais econômicos e fáceis de fabricar. Carregadores de inversores de bateria off-grid com transformadores de alta resistência são mais caros, enquanto inversores híbridos e sistemas de baterias acopladas em CA utilizam inversores sem transformador com transistores de comutação. Esses inversores compactos e leves têm potências de pico e pico de saída mais baixas, mas são mais econômicos, baratos e fáceis de fabricar. Energia de reserva é necessária nos EUA e no Japão, e energia independente é exatamente o que o mercado precisa, inclusive em regiões como a África do Sul. De acordo com a EIA, o tempo médio de queda de energia nos Estados Unidos em 2020 é de mais de 8 horas, principalmente devido aos residentes americanos que vivem em áreas dispersas, parte da rede envelhecida e desastres naturais. A aplicação de sistemas de distribuição e armazenamento fotovoltaicos residenciais pode reduzir a dependência da rede e aumentar a confiabilidade do fornecimento de energia do lado do cliente. O sistema de armazenamento fotovoltaico dos EUA é maior e equipado com mais baterias, devido à necessidade de armazenar energia em resposta a desastres naturais. O fornecimento independente de energia é a demanda imediata do mercado, África do Sul, Paquistão, Líbano, Filipinas, Vietnã e outros países na tensão da cadeia de suprimentos global, a infraestrutura do país não é suficiente para abastecer a população com eletricidade, então os usuários devem ser equipados com sistema de armazenamento fotovoltaico residencial. Inversores híbridos como energia de reserva têm limitações. Comparados aos inversores de bateria dedicados off-grid, os inversores híbridos têm algumas limitações, principalmente a limitação de picos ou picos de potência em caso de falta de energia. Além disso, alguns inversores híbridos não têm capacidade de energia de reserva ou têm capacidade limitada, de modo que apenas cargas pequenas ou essenciais, como iluminação e circuitos básicos de energia, podem ser alimentadas durante uma falta de energia, e muitos sistemas sofrem um atraso de 3 a 5 segundos durante uma falta de energia. Os inversores off-grid, por outro lado, fornecem picos e picos de potência de saída muito altos e podem lidar com altas cargas indutivas. Se o usuário planeja alimentar dispositivos com altos picos de potência, como bombas, compressores, máquinas de lavar e ferramentas elétricas, o inversor deve ser capaz de lidar com cargas de pico de alta indutância. Inversores híbridos acoplados em CC Atualmente, a indústria está utilizando mais sistemas de armazenamento fotovoltaico com acoplamento CC para alcançar um projeto de armazenamento fotovoltaico integrado, especialmente em novos sistemas onde inversores híbridos são fáceis e menos custosos de instalar. Ao adicionar novos sistemas, o uso de inversores híbridos para armazenamento de energia fotovoltaica pode reduzir os custos de equipamento e instalação, pois um inversor de armazenamento pode alcançar a integração controle-inversor. O controlador e a chave de comutação em sistemas acoplados em CC são mais baratos do que inversores conectados à rede e armários de distribuição em sistemas acoplados em CA, portanto, soluções acopladas em CC são menos custosas do que soluções acopladas em CA. O controlador, a bateria e o inversor em sistemas acoplados em CC são seriais, conectados mais próximos e menos flexíveis. Para o sistema recém-instalado, o PV, a bateria e o inversor são projetados de acordo com a potência de carga e o consumo de energia do usuário, por isso é mais adequado para inversores híbridos acoplados em CC. 
Os produtos inversores híbridos acoplados a CC são a tendência principal, a BSLBATT também lançou seu próprioInversor solar híbrido de 5 kWno final do ano passado e lançará inversores solares híbridos de 6 kW e 8 kW sucessivamente neste ano! Os principais produtos dos fabricantes de inversores de armazenamento de energia são destinados principalmente aos três principais mercados: Europa, Estados Unidos e Austrália. No mercado europeu, Alemanha, Áustria, Suíça, Suécia, Holanda e outros mercados tradicionais de núcleo fotovoltaico, o mercado é predominantemente trifásico, mais favorável à potência de produtos de maior porte. Itália, Espanha e outros países do sul da Europa necessitam principalmente de produtos monofásicos de baixa tensão. República Tcheca, Polônia, Romênia, Lituânia e outros países do Leste Europeu têm demanda principalmente por produtos trifásicos, mas a aceitação de preços é menor. Os Estados Unidos possuem um sistema de armazenamento de energia maior e preferem produtos de maior potência. O tipo split de inversor de bateria e armazenamento é mais popular entre os instaladores, mas o inversor de bateria multifuncional é a tendência de desenvolvimento futuro. O inversor híbrido de armazenamento de energia fotovoltaica é dividido em inversor híbrido vendido separadamente e sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS), que vende o inversor de armazenamento de energia e a bateria juntos. Atualmente, no caso de revendedores que controlam o canal, cada cliente direto está mais concentrado, os produtos split de bateria e inversor são mais populares, especialmente fora da Alemanha, principalmente devido à fácil instalação e expansão, e fácil de reduzir os custos de aquisição, a bateria ou o inversor não podem ser fornecidos para encontrar um segundo fornecedor, a entrega é mais segura. A tendência da Alemanha, Estados Unidos e Japão é uma máquina multifuncional. A máquina multifuncional pode evitar muitos problemas após a venda, e há fatores de certificação, como a certificação do sistema de incêndio dos Estados Unidos que precisa ser vinculada ao inversor. A tendência tecnológica atual está indo para a máquina multifuncional, mas a partir das vendas do mercado do tipo dividido no instalador para aceitar um pouco mais. Em sistemas acoplados em CC, os sistemas de baterias de alta tensão são mais eficientes, mas mais custosos em caso de escassez de baterias de alta tensão. Comparados aSistemas de bateria de 48 VBaterias de alta tensão operam na faixa de 200-500 V CC, apresentam menores perdas no cabo e maior eficiência, pois os painéis solares normalmente operam em 300-600 V, semelhante à tensão da bateria, permitindo o uso de conversores CC-CC de alta eficiência com perdas muito baixas. Os sistemas de baterias de alta tensão são mais caros do que as baterias de sistemas de baixa tensão, enquanto os inversores são mais baratos. Atualmente, há uma alta demanda por baterias de alta tensão e uma escassez de fornecimento, dificultando a aquisição de baterias de alta tensão. Em caso de escassez de baterias de alta tensão, é mais barato usar um sistema de baterias de baixa tensão. Acoplamento CC entre painéis solares e inversores 
Acoplamento direto CC a um inversor híbrido compatível 
Inversores CA acoplados Sistemas acoplados em CC não são adequados para a modernização de sistemas conectados à rede existentes. O método de acoplamento em CC apresenta principalmente os seguintes problemas: primeiro, o sistema que utiliza acoplamento em CC apresenta problemas de fiação complexa e projeto de módulo redundante ao modernizar o sistema conectado à rede existente; segundo, o atraso na comutação entre conectado à rede e não conectado à rede é longo, o que prejudica a experiência do usuário com eletricidade; terceiro, a função de controle inteligente não é abrangente o suficiente e a resposta do controle não é oportuna o suficiente, o que dificulta a implementação da aplicação em microrrede para o fornecimento de energia para toda a casa. Portanto, algumas empresas, como a Rene, optaram pela tecnologia de acoplamento em CA. O sistema de acoplamento CA facilita a instalação do produto. A ReneSola utiliza o acoplamento entre o lado CA e o sistema fotovoltaico para obter um fluxo de energia bidirecional, eliminando a necessidade de acesso ao barramento CC do sistema fotovoltaico, facilitando a instalação do produto. Combinando o controle em tempo real por software e melhorias no design de hardware, a comutação de entrada e saída da rede ocorre em milissegundos. Combinando o controle de saída do inversor de armazenamento de energia com o design do sistema de fornecimento e distribuição de energia, a aplicação do controle automático da caixa de controle em microrredes proporciona um fornecimento de energia para toda a casa. A eficiência máxima de conversão dos produtos acoplados em CA é ligeiramente inferior à deinversores híbridos. A eficiência máxima de conversão de produtos acoplados em CA é de 94-97%, o que é ligeiramente menor do que a dos inversores híbridos, principalmente porque os módulos precisam ser convertidos duas vezes antes de poderem ser armazenados na bateria após a geração de energia, o que reduz a eficiência de conversão.
Horário de publicação: 08/05/2024