住宅儲能逆變器頂級指南

儲能逆變器的類型 儲能逆變器技術路線：主要有直流耦合與交流耦合兩大路線 光伏儲能係統包括太陽能電池組件、控制器、逆變器、家用鋰電池、負載等設備。現在，儲能逆變器主要有兩種技術路線：直流耦合和交流耦合。交流或直流耦合是指太陽能板耦合或連接到儲存或電池系統的方式。太陽能電池組件和電池之間的連接類型可以是交流電或直流。大多數電子電路使用直流電，太陽能模組產生直流電，電池儲存直流電，但大多數電器都使用交流電。 混合太陽能係統+儲能係統 混合太陽能逆變器+儲能係統，其中光伏模組產生的直流電透過控制器儲存在鋰家用電池組，電網還可以透過雙向DC-AC轉換器為電池充電。能量的匯聚點在直流電池側。白天，先將光電提供給負載，再透過MPPT控制器對家用鋰電池充電，同時將儲能係統併入電網，使多餘的電能併入電網；夜間，蓄電池向負載放電，不足部分由電網補充；當電網停電時，光電發電和家用鋰電池僅供給離網負載，無法使用併網端負載。當負載功率大於光伏功率時，電網和光伏可以同時向負載供電。由於光電發電和負載功率都不穩定，所以依靠家用鋰電池來平衡系統能量。此外，系統也支援用戶設定充放電時間，滿足用戶的用電需求。 直流耦合系統工作原理 混合逆變器具有整合離網功能，可提高充電效率。出於安全原因，併網逆變器會在停電期間自動關閉太陽能板系統的電源。另一方面，混合逆變器使用戶能夠同時具有離網和併網功能，因此即使在停電期間也能提供電力。混合逆變器簡化了能源監控，允許透過逆變器面板或連接的智慧型設備檢查性能和能源生產等重要數據。如果系統有兩個逆變器，則必須單獨監控它們。直流耦合可降低交流-直流轉換中的損耗。電池充電效率約為95-99%，而交流耦合為90%。 混合逆變器經濟、緊湊且易於安裝。安裝帶有直流耦合電池的新型混合逆變器可能比在現有系統中改裝交流耦合電池更便宜，因為控制器比併網逆變器便宜一些，開關開關比配電櫃便宜一些，而且直流-耦合方案可製成一體化控制逆變器，節省設備成本和安裝成本。特別是對於中小型功率離網系統，直流耦合系統極具成本效益。混合逆變器是高度模組化的，很容易添加新的組件和控制器，並且可以使用相對低成本的直流太陽能控制器輕鬆添加額外的組件。混合逆變器旨在隨時整合存儲，從而更容易添加電池組。混合逆變器系統更緊湊，並使用高壓電池，電纜尺寸更小，損耗更低。 直流耦合系統組成 交流耦合系統組成 然而，混合太陽能逆變器不適合升級現有太陽能係統，並且對於更高功率的系統安裝成本更高。如果客戶想要升級現有的太陽能係統以包含鋰家用電池，選擇混合太陽能逆變器可能會使情況變得複雜。相較之下，電池逆變器可能更具成本效益，因為選擇安裝混合太陽能逆變器將需要對整個太陽能板系統進行徹底且昂貴的改造。更高功率的系統安裝起來更複雜，並且由於需要更多的高壓控制器而可能更昂貴。如果白天用電較多，由於直流（PV）轉直流（電池）轉交流，效率會略有下降。 太陽能耦合系統+儲能係統 光伏+儲能耦合系統，也稱為交流改造光伏+儲能係統，可以實現將光伏組件發出的直流電通過併網逆變器轉換為交流電，然後將多餘的電能轉換為直流電並儲存在儲能係統中。能量匯聚點在交流端。包括光伏供電系統和家用鋰電池供電系統。光電系統由光電陣列和併網逆變器組成，而鋰家用電池系統則由電池組和雙向逆變器組成。這兩個系統既可以獨立運行，互不干擾，也可以脫離電網組成微電網系統。 交流耦合系統工作原理 交流耦合系統 100% 電網相容，易於安裝且易於擴展。提供標準的家庭安裝組件，甚至相對較大的系統（2kW 至 MW 級）也可輕鬆擴展，與併網和獨立發電機組（柴油機、風力渦輪機等）結合使用。大多數3kW以上的串式太陽能逆變器都具有雙MPPT輸入，因此長串式面板可以以不同的方向和傾斜角度安裝。在較高的直流電壓下，與需要多個 MPPT 充電控制器的直流耦合系統相比，交流耦合在安裝大型系統時更容易、更簡單，因此成本也更低。 交流耦合適用於系統改造，白天使用交流負載時效率更高。現有併網光電系統可改造為儲能係統，投入成本低。當電網停電時，可以​​提供使用者安全電力。相容於不同廠商的併網光電系統。先進的交流耦合系統通常用於更大規模的離網系統，並使用串式太陽能逆變器與先進的多模式逆變器或逆變器/充電器相結合來管理電池和電網/發電機。雖然設定相對簡單且功能強大，但與直流耦合系統 (98%) 相比，它們在電池充電方面的效率 (90-94%) 稍低。然而，這些系統在白天為高交流負載供電時效率更高，達到97%或更高，有些系統可以透過多個太陽能逆變器擴展，形成微電網。 對於較小的系統來說，交流耦合充電的效率要低得多，而且成本更高。交流耦合進入電池的能量必須經過兩次轉換，當使用者開始使用能量時，必須再次轉換，為系統增加了更多的損耗。因此，當使用電池系統時，交流耦合效率下降至 85-90%。對於較小的系統，交流耦合逆變器更昂貴。 離網太陽能係統+儲能係統 離網太陽能係統+ 儲能係統通常由光伏組件、家用鋰電池、離網儲能逆變器、負載和柴油發電機組成。該系統可實現光伏發電經DC-DC轉換直接對電池充電，或雙向DC-AC轉換對電池進行充放電。白天，光電發電先給負載供電，然後再為蓄電池充電；夜間，蓄電池向負載放電，蓄電池電量不足時，由柴油發電機供電給負載。可滿足無電網地區日常用電需求。它可以與柴油發電機組合為負載供電或為電池充電。大多數離網儲能逆變器都沒有併網認證，即使系統有電網也無法併網。 儲能逆變器適用場景 儲能逆變器具有調峰、備用電源及獨立電源三大作用。從地區來看，歐洲的需求達峰，以德國為例，2023年德國電價已達0.46美元/kWh時，位居全球第一。近年來，德國電價不斷上漲，而光電/光電儲能LCOE僅為每度10.2/15.5美分，比住宅電價低78%/66%，住宅電價與光電儲能電價之間的差價將持續擴大。戶用光電配電和儲能係統可以降低用電成本，因此在高電價地區用戶有強大的動力安裝戶用儲能。 在調峰市場，使用者傾向於選擇混合逆變器和交流耦合電池系統，它們更具成本效益且更易於製造。具有重型變壓器的離網電池逆變器充電器較昂貴，而混合逆變器和交流耦合電池系統則使用具有開關電晶體的無變壓器逆變器。這些緊湊、輕巧的逆變器具有較低的突波和峰值功率輸出額定值，但更具成本效益、更便宜且更易於製造。 美國和日本需要備用電源，而獨立電源正是市場所需要的，包括南非等地區。根據EIA統計，2020年美國平均停電時間超過8小時，主要由美國居民居住分散、部分電網老化及天災造成。戶用光電配儲系統的應用可以減少對電網的依賴，並提高客戶側供電的可靠性。美國的光伏儲存系統規模更大，配備了更多的電池，因為需要儲存電力以應對自然災害。獨立供電是眼前的市場需求，南非、巴基斯坦、黎巴嫩、菲律賓、越南等國家在全球供應鏈緊張的情況下，該國的基礎設施不足以支持人口用電，因此用戶需配備家用光伏儲存系統。 混合逆變器作為備用電源有其限制。與專用離網電池逆變器相比，混合逆變器有一些局限性，主要是限制停電時的突波或峰值功率輸出。此外，一些混合逆變器沒有或有限的後備電源能力，因此在停電時只能備份照明和基本電源電路等小型或重要負載，並且許多系統在停電時會出現3-5秒的延遲。另一方面，離網逆變器提供非常高的突波和峰值功率輸出，並且可以處理高感性負載。如果使用者打算為泵浦、壓縮機、洗衣機和電動工具等高突波設備供電，則逆變器必須能夠處理高電感突波負載。 直流耦合混合逆變器 目前業界越來越多地採用具有直流耦合的光伏儲能係統來實現一體化光伏儲能設計，特別是在混合逆變器安裝簡單且成本較低的新系統中。當增加新系統時，採用混合逆變器進行光電儲能可以降低設備成本和安裝成本，因為儲能逆變器可以實現控制逆變器一體化。直流耦合系統中的控制器和開關開關比交流耦合系統中的併網逆變器和配電櫃便宜，因此直流耦合解決方案比交流耦合解決方案成本更低。直流耦合系統中的控制器、電池和逆變器是串聯的，連接較緊密，且彈性較差。對於新安裝的系統，光伏、電池和逆變器都是根據用戶的負載功率和用電量來設計的，因此更適合直流耦合混合逆變器。 直流耦合混合逆變器產品是主流趨勢，BSLBATT也推出了自己的5kW混合太陽能逆變器去年底，今年陸續推出6kW、8kW混合太陽能逆變器！ 儲能逆變器廠商的主要產品較多面向歐洲、美國、澳洲三大市場。在歐洲市場，德國、奧地利、瑞士、瑞典、荷蘭等傳統光電核心市場主要是三相市場，對功率較大的產品較有利。義大利、西班牙等南歐國家主要需求單相低壓產品。而捷克、波蘭、羅馬尼亞、立陶宛等東歐國家主要需求三相產品，但價格接受度較低。美國擁有更大的儲能係統，更青睞更高功率的產品。 電池和儲能逆變器分離式更受安裝商歡迎，但電池逆變器一體化是未來的發展趨勢。光伏儲能混合逆變器又分為單獨銷售的混合逆變器和儲能逆變器與電池一起銷售的電池儲能係統（BESS）。目前，在經銷商掌控通路的情況下，各直接客戶較為集中，電池、逆變器分體產品較為受歡迎，尤其是德國以外地區，主要是因為易安裝、易擴容，且易於降低採購成本，電池或逆變器無法供應時尋找第二供應，出貨更有保障。德國、美國、日本的趨勢是一體機。一體機可以省去很多售後的麻煩，還有認證的因素，例如美國消防系統認證需求和逆變器掛鉤。目前的技術趨勢是走向一體機，但從市場銷售情況來看分離式安裝機接受度稍高。 在直流耦合系統中，高壓電池系統效率更高，但在高壓電池短缺的情況下成本更高。相比48V電池系統，高壓電池在200-500V 直流範圍內工作，具有更低的電纜損耗和更高的效率，因為太陽能電池板通常在300-600V 下工作，與電池電壓相似，允許使用具有非常高效率的高效率DC-DC 轉換器。高壓電池系統比低壓系統電池貴，而逆變器則便宜。目前對高壓電池的需求量很大且供應短缺，因此高壓電池很難採購，而在高壓電池短缺的情況下，使用低壓電池系統會更便宜。 太陽能電池陣列和逆變器之間的直流耦合 直流直接耦合到相容的混合逆變器 交流耦合逆變器 直流耦合系統不適合改造現有的併網系統。直流耦合方式主要有以下問題：一是採用直流耦合的系統在對現有併網系統進行改造時，有接線複雜、模組冗餘設計的問題；二是併網與離網切換時延較長，導致用戶用電體驗較差；三是智慧控制功能不夠全面，控制反應不夠及時，導致全屋供電微電網應用的實現難度增加。因此，一些公司選擇了AC耦合技術路線，例如Rene。 交流耦合系統讓產品安裝更加方便。昱輝陽光利用交流側與光伏系統耦合實現能量雙向流動，無需接入光伏直流母線，使產品安裝更加簡單；透過軟體即時控制和硬體設計改進相結合，實現毫秒級併網切換；透過儲能逆變器輸出控制與供電系統設計的創新結合，實現了自控箱控制下的全屋供電，以及自控箱控制下的微電網應用。 交流耦合產品的最大轉換效率略低於混合逆變器。交流耦合產品的最大轉換效率為94-97%，略低於混合逆變器，主要是模組發電後需要經過兩次轉換才能儲存到電池中，降低了轉換效率。