住宅储能逆变器顶级指南

储能逆变器的类型 储能逆变器技术路线：主要有直流耦合和交流耦合两大路线 光伏储能系统包括太阳能电池组件、控制器、逆变器、家用锂电池、负载等设备。现在，储能逆变器主要有两种技术路线：直流耦合和交流耦合。交流或直流耦合是指太阳能电池板耦合或连接到存储或电池系统的方式。太阳能电池组件和电池之间的连接类型可以是交流或直流。大多数电子电路使用直流电，太阳能模块产生直流电，电池存储直流电，但大多数电器都使用交流电。 混合太阳能系统+储能系统 混合太阳能逆变器+储能系统，其中光伏模块产生的直流电通过控制器存储在锂家用电池组，电网还可以通过双向DC-AC转换器为电池充电。能量的汇聚点在直流电池侧。白天，先将光伏电提供给负载，然后通过MPPT控制器对家用锂电池进行充电，同时将储能系统并入电网，使多余的电能并入电网；夜间，蓄电池向负载放电，不足部分由电网补充；当电网停电时，光伏发电和家用锂电池仅供给离网负载，无法使用并网端负载。当负载功率大于光伏功率时，电网和光伏可以同时向负载供电。由于光伏发电和负载功率都不稳定，所以依靠家用锂电池来平衡系统能量。此外，系统还支持用户设置充放电时间，满足用户的用电需求。 直流耦合系统工作原理 混合逆变器具有集成离网功能，可提高充电效率。出于安全原因，并网逆变器会在停电期间自动关闭太阳能电池板系统的电源。另一方面，混合逆变器使用户能够同时具有离网和并网功能，因此即使在停电期间也能提供电力。混合逆变器简化了能源监控，允许通过逆变器面板或连接的智能设备检查性能和能源生产等重要数据。如果系统有两个逆变器，则必须单独监控它们。直流耦合可降低交流-直流转换中的损耗。电池充电效率约为95-99%，而交流耦合为90%。 混合逆变器经济、紧凑且易于安装。安装带有直流耦合电池的新型混合逆变器可能比在现有系统中改装交流耦合电池更便宜，因为控制器比并网逆变器便宜一些，开关开关比配电柜便宜一些，而且直流- 耦合方案可制成一体化控制逆变器，节省设备成本和安装成本。特别是对于中小型功率离网系统，直流耦合系统极具成本效益。混合逆变器是高度模块化的，很容易添加新的组件和控制器，并且可以使用相对低成本的直流太阳能控制器轻松添加额外的组件。混合逆变器旨在随时集成存储，从而更容易添加电池组。混合逆变器系统更加紧凑，并使用高压电池，电缆尺寸更小，损耗更低。 直流耦合系统组成 交流耦合系统组成 然而，混合太阳能逆变器不适合升级现有太阳能系统，并且对于更高功率的系统安装成本更高。如果客户想要升级现有的太阳能系统以包含锂家用电池，选择混合太阳能逆变器可能会使情况变得复杂。相比之下，电池逆变器可能更具成本效益，因为选择安装混合太阳能逆变器将需要对整个太阳能电池板系统进行彻底且昂贵的改造。更高功率的系统安装起来更复杂，并且由于需要更多的高压控制器而可能更昂贵。如果白天用电较多，由于直流（PV）转直流（电池）转交流，效率会略有下降。 耦合太阳能系统+储能系统 光伏+储能耦合系统，也称为交流改造光伏+储能系统，可以实现将光伏组件发出的直流电通过并网逆变器转换为交流电，然后将多余的电能转换为直流电并存储在储能系统中。电池由交流耦合存储逆变器供电。能量汇聚点在交流端。包括光伏供电系统和家用锂电池供电系统。光伏系统由光伏阵列和并网逆变器组成，而锂家用电池系统由电池组和双向逆变器组成。这两个系统既可以独立运行，互不干扰，也可以脱离电网组成微电网系统。 交流耦合系统工作原理 交流耦合系统 100% 电网兼容，易于安装且易于扩展。提供标准的家庭安装组件，甚至相对较大的系统（2kW 至 MW 级）也可轻松扩展，与并网和独立发电机组（柴油机、风力涡轮机等）结合使用。大多数3kW以上的串式太阳能逆变器都具有双MPPT输入，因此长串式面板可以以不同的方向和倾斜角度安装。在较高的直流电压下，与需要多个 MPPT 充电控制器的直流耦合系统相比，交流耦合在安装大型系统时更容易、更简单，因此成本也更低。 交流耦合适用于系统改造，白天使用交流负载时效率更高。现有并网光伏系统可改造为储能系统，投入成本低。当电网停电时，可以为用户提供安全电力。兼容不同厂家的并网光伏系统。先进的交流耦合系统通常用于更大规模的离网系统，并使用串式太阳能逆变器与先进的多模式逆变器或逆变器/充电器相结合来管理电池和电网/发电机。虽然设置相对简单且功能强大，但与直流耦合系统 (98%) 相比，它们在电池充电方面的效率 (90-94%) 稍低。然而，这些系统在白天为高交流负载供电时效率更高，达到97%或更高，有些系统可以通过多个太阳能逆变器进行扩展，形成微电网。 对于较小的系统来说，交流耦合充电的效率要低得多，而且成本更高。交流耦合进入电池的能量必须经过两次转换，当用户开始使用该能量时，必须再次转换，给系统增加了更多的损耗。因此，当使用电池系统时，交流耦合效率下降至 85-90%。对于较小的系统，交流耦合逆变器更昂贵。 离网太阳能系统+储能系统 离网太阳能系统+ 储能系统通常由光伏组件、家用锂电池、离网储能逆变器、负载和柴油发电机组成。该系统可实现光伏发电经DC-DC转换直接对电池充电，或双向DC-AC转换对电池进行充放电。白天，光伏发电先给负载供电，然后给蓄电池充电；夜间，蓄电池向负载放电，蓄电池电量不足时，由柴油发电机向负载供电。可满足无电网地区日常用电需求。它可以与柴油发电机组合为负载供电或给电池充电。大多数离网储能逆变器都没有并网认证，即使系统有电网也无法并网。 储能逆变器适用场景 储能逆变器具有调峰、备用电源和独立电源三大作用。从地区来看，欧洲的需求达峰，以德国为例，2023年德国电价已达到0.46美元/千瓦时，位居全球第一。近年来，德国电价不断上涨，而光伏/光伏储能LCOE仅为每度10.2/15.5美分，比住宅电价低78%/66%，住宅电价与光伏储能电价之间的差价将继续扩大。户用光伏配电和储能系统可以降低用电成本，因此在高电价地区用户有很强的动力安装户用储能。 在调峰市场，用户倾向于选择混合逆变器和交流耦合电池系统，它们更具成本效益且更易于制造。具有重型变压器的离网电池逆变器充电器更昂贵，而混合逆变器和交流耦合电池系统则使用具有开关晶体管的无变压器逆变器。这些紧凑、轻便的逆变器具有较低的浪涌和峰值功率输出额定值，但更具成本效益、更便宜且更易于制造。 美国和日本需要备用电源，而独立电源正是市场所需要的，包括南非等地区。据EIA统计，2020年美国平均停电时间超过8小时，主要是由美国居民居住分散、部分电网老化和自然灾害造成。户用光伏配储系统的应用可以减少对电网的依赖，提高客户侧供电的可靠性。美国的光伏存储系统规模更大，配备了更多的电池，因为需要存储电力以应对自然灾害。独立供电是眼前的市场需求，南非、巴基斯坦、黎巴嫩、菲律宾、越南等国家在全球供应链紧张的情况下，该国的基础设施不足以支持人口用电，因此用户需配备家用光伏存储系统。 混合逆变器作为备用电源有其局限性。与专用离网电池逆变器相比，混合逆变器有一些局限性，主要是限制停电时的浪涌或峰值功率输出。此外，一些混合逆变器没有或有限的后备电源能力，因此在停电时只能备份照明和基本电源电路等小型或重要负载，并且许多系统在停电时会出现3-5秒的延迟。另一方面，离网逆变器提供非常高的浪涌和峰值功率输出，并且可以处理高感性负载。如果用户计划为泵、压缩机、洗衣机和电动工具等高浪涌设备供电，则逆变器必须能够处理高电感浪涌负载。 直流耦合混合逆变器 目前业界越来越多地采用带有直流耦合的光伏储能系统来实现一体化光伏储能设计，特别是在混合逆变器安装简单且成本较低的新系统中。当增加新系统时，采用混合逆变器进行光伏储能可以降低设备成本和安装成本，因为储能逆变器可以实现控制逆变器一体化。直流耦合系统中的控制器和开关开关​​比交流耦合系统中的并网逆变器和配电柜便宜，因此直流耦合解决方案比交流耦合解决方案成本更低。直流耦合系统中的控制器、电池和逆变器是串联的，连接比较紧密，灵活性较差。对于新安装的系统，光伏、电池和逆变器都是根据用户的负载功率和用电量来设计的，因此更适合直流耦合混合逆变器。 直流耦合混合逆变器产品是主流趋势，BSLBATT也推出了自己的5kW混合太阳能逆变器去年底，今年将陆续推出6kW、8kW混合型太阳能逆变器！ 储能逆变器厂商的主要产品更多面向欧洲、美国、澳大利亚三大市场。在欧洲市场，德国、奥地利、瑞士、瑞典、荷兰等传统光伏核心市场主要是三相市场，对功率较大的产品更加有利。意大利、西班牙等南欧国家主要需求单相低压产品。而捷克、波兰、罗马尼亚、立陶宛等东欧国家主要需求三相产品，但价格接受程度较低。美国拥有更大的储能系统，更青睐更高功率的产品。 电池和储能逆变器分体式更受安装商欢迎，但电池逆变器一体化是未来的发展趋势。光伏储能混合逆变器又分为单独销售的混合逆变器和储能逆变器与电池一起销售的电池储能系统（BESS）。目前，在经销商掌控渠道的情况下，各直接客户较为集中，电池、逆变器分体产品较为受欢迎，尤其是德国以外地区，主要是因为易安装、易扩容，且易于降低采购成本，电池或逆变器无法供应时寻找第二供应，发货更有保障。德国、美国、日本的趋势是一体机。一体机可以省去很多售后的麻烦，还有认证的因素，比如美国消防系统认证需要和逆变器挂钩。目前的技术趋势是走向一体机，但从市场销售情况来看分体式安装机接受程度稍高一些。 在直流耦合系统中，高压电池系统效率更高，但在高压电池短缺的情况下成本更高。相比48V电池系统，高压电池在 200-500V 直流范围内工作，具有更低的电缆损耗和更高的效率，因为太阳能电池板通常在 300-600V 下工作，与电池电压相似，允许使用具有非常高效率的高效率 DC-DC 转换器。低损失。高压电池系统比低压系统电池贵，而逆变器则便宜。目前对高压电池的需求量很大且供应短缺，因此高压电池很难采购，而在高压电池短缺的情况下，使用低压电池系统会更便宜。 太阳能电池阵列和逆变器之间的直流耦合 直流直接耦合到兼容的混合逆变器 交流耦合逆变器 直流耦合系统不适合改造现有的并网系统。直流耦合方式主要存在以下问题：一是采用直流耦合的系统在对现有并网系统进行改造时，存在接线复杂、模块冗余设计的问题；二是并网与离网切换时延较长，导致用户用电体验较差；第三，智能控制功能不够全面，控制响应不够及时，导致全屋供电微电网应用的实现难度加大。因此，一些公司选择了AC耦合技术路线，例如Rene。 交流耦合系统使产品安装更加方便。昱辉阳光利用交流侧与光伏系统耦合实现能量双向流动，无需接入光伏直流母线，使产品安装更加简单；通过软件实时控制和硬件设计改进相结合，实现毫秒级并网切换；通过储能逆变器输出控制与供配电系统设计的创新结合，实现了自控箱控制下的全屋供电，以及自控箱控制下的微电网应用。 交流耦合产品的最大转换效率略低于混合逆变器。交流耦合产品的最大转换效率为94-97%，略低于混合逆变器，主要是模块发电后需要经过两次转换才能储存到电池中，降低了转换效率。