Ένα λεπτό για να κατανοήσετε την αποθήκευση ενέργειας στο σπίτι

Τα έξυπνα οικιακά φωτοβολταϊκά (Φ/Β) συστήματα αποθήκευσης ενέργειας βρίσκονται σε άνοδο, προσφέροντας στα νοικοκυριά 24/7 πράσινη ενέργεια, μειώνοντας τους λογαριασμούς ρεύματος και βελτιώνοντας το βιοτικό επίπεδο. Αυτά τα συστήματα αξιοποιούν την ηλιακή ενέργεια την ημέρα για νυχτερινή χρήση και παρέχουν εφεδρική ενέργεια κατά τη διάρκεια διακοπών, διατηρώντας σταθερή ισχύ για τις οικιακές ανάγκες. Φορτίζουν όταν η ζήτηση είναι χαμηλή και μπορούν να εξισορροπήσουν τη χρήση ενέργειας για εξοικονόμηση κόστους, λειτουργώντας σαν προσωπικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ανεξάρτητα από τις πιέσεις του αστικού δικτύου.

Ποια είναι τα γενικά στοιχεία ενός τόσο ισχυρού οικιακού συστήματος αποθήκευσης ενέργειας Φ/Β και σε τι βασίζεται κυρίως για τη λειτουργία του; Ποιες είναι οι ταξινομήσεις των οικιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας; 

Τι είναι το οικιακό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας Φ/Β;

Ένα οικιακό φωτοβολταϊκό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι ένα σύστημα που συνδυάζει ένα ηλιακό φωτοβολταϊκό σύστημα μετατροπής με μια συσκευή αποθήκευσης ενέργειας που μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια. Αυτός ο τύπος συστήματος επιτρέπει στους ιδιοκτήτες σπιτιού να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας και να αποθηκεύουν την περίσσεια για χρήση τη νύχτα ή σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.

Ταξινόμηση οικιακών Φ/Β συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας

Τα συστήματα οικιακής αποθήκευσης ενέργειας κατηγοριοποιούνται επί του παρόντος σε δύο τύπους, έναν για συστήματα οικιακής αποθήκευσης ενέργειας που συνδέονται με το δίκτυο και έναν για συστήματα οικιακής αποθήκευσης ενέργειας εκτός δικτύου.

1, Σύστημα οικιακής αποθήκευσης ενέργειας συνδεδεμένο στο δίκτυο

Αποτελείται από πέντε κύρια μέρη, όπως: ηλιακές συστοιχίες, μετατροπείς συνδεδεμένους στο δίκτυο, σύστημα διαχείρισης BMS, πακέτα μπαταριών και φορτία ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ. Το σύστημα υιοθετεί ένα υβριδικό τροφοδοτικό Φ/Β και σύστημα αποθήκευσης ενέργειας. Όταν η ισχύς κοινής ωφέλειας είναι κανονική, το φορτίο τροφοδοτείται από το σύστημα που είναι συνδεδεμένο στο Φ/Β δίκτυο και από την ηλεκτρική ισχύ. όταν διακόπτεται η παροχή ρεύματος, το φορτίο τροφοδοτείται από την κοινή τροφοδοσία του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και του φωτοβολταϊκού συστήματος που είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο. Το συνδεδεμένο στο δίκτυο σύστημα οικιακής αποθήκευσης ενέργειας κατηγοριοποιείται σε τρεις τρόπους λειτουργίας, Λειτουργία 1: Φ/Β παρέχει αποθήκευση ενέργειας και η υπολειπόμενη ηλεκτρική ενέργεια τροφοδοτείται στο Διαδίκτυο. Λειτουργία 2: Φ/Β παρέχει αποθήκευση ενέργειας και μέρος των χρηστών χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια. Λειτουργία 3: Τα Φ/Β παρέχουν μόνο μέρος της αποθήκευσης ενέργειας.

2, Σύστημα αποθήκευσης οικιακής ενέργειας εκτός δικτύου

Είναι ανεξάρτητο και δεν έχει καμία ηλεκτρική σύνδεση με το δίκτυο, επομένως ολόκληρο το σύστημα δεν χρειάζεται μετατροπέα συνδεδεμένο στο δίκτυο και ο φωτοβολταϊκός μετατροπέας μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις. Το οικιακό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας εκτός δικτύου χωρίζεται σε τρεις τρόπους λειτουργίας, Λειτουργία 1: Φ/Β παρέχει αποθήκευση ενέργειας και ηλεκτρική ενέργεια από τον χρήστη (ηλιόλουστες μέρες). Λειτουργία 2: Η φωτοβολταϊκή και η μπαταρία αποθήκευσης παρέχουν ηλεκτρισμό στον χρήστη (συννεφιασμένες μέρες). Λειτουργία 3: Η μπαταρία αποθήκευσης παρέχει στον χρήστη ηλεκτρισμό (βραδινές και βροχερές μέρες).

Είτε πρόκειται για σύστημα αποθήκευσης οικιακής ενέργειας συνδεδεμένο στο δίκτυο είτε για σύστημα αποθήκευσης οικιακής ενέργειας εκτός δικτύου, δεν μπορεί να διαχωριστεί από τον μετατροπέα, ο οποίος είναι σαν τον εγκέφαλο και την καρδιά του συστήματος.

Τι είναι ένας μετατροπέας;

Ενααντιστροφέαςείναι ένα τυπικό εξάρτημα στα ηλεκτρονικά ισχύος, ικανό να μετατρέπει την ισχύ συνεχούς ρεύματος (μπαταρίες, μπαταρίες αποθήκευσης) σε εναλλασσόμενο ρεύμα (γενικά 220v50HZ ημιτονοειδές ή τετραγωνικό κύμα). Με απλούς όρους, ο μετατροπέας είναι μια συσκευή που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα (DC) σε εναλλασσόμενο ρεύμα (ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ). Αποτελείται από γέφυρα μετατροπέα, λογική ελέγχου και κύκλωμα φίλτρου. Κοινά εξαρτήματα είναι οι διόδους ανορθωτή και τα θυρίστορ. Σχεδόν όλες οι οικιακές συσκευές και οι υπολογιστές έχουν ανορθωτές εγκατεστημένους στο τροφοδοτικό της συσκευής, DC σε ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ, που ονομάζονται μετατροπείς.

Γιατί οι μετατροπείς κατέχουν τόσο σημαντική θέση;

Οι μετατροπείς είναι ζωτικής σημασίας επειδή η μετάδοση εναλλασσόμενου ρεύματος είναι πιο αποδοτική από το DC, μειώνοντας την απώλεια ενέργειας στα ηλεκτρικά συστήματα. Δεδομένου ότι δεν είναι πρακτικό να μειωθεί η αντίσταση του καλωδίου, η μείωση του ρεύματος με τη μετατροπή DC σε ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ και την αύξηση της τάσης εξοικονομεί ενέργεια. Τα συστήματα ηλιακής ενέργειας παράγουν DC, αλλά πολλές συσκευές χρειάζονται εναλλασσόμενο ρεύμα, το οποίο παρέχουν οι μετατροπείς. Οι μετατροπείς, ο πυρήνας των ηλιακών συστημάτων, μετατρέπουν το DC σε χρησιμοποιήσιμο ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ, ενσωματώνοντας χαρακτηριστικά ασφαλείας και εξαρτήματα διαχείρισης ενέργειας, και η ανάπτυξή τους συνδέεται με τις εξελίξεις στα ηλεκτρονικά ισχύος και τις τεχνολογίες ελέγχου.

Ταξινόμηση μετατροπέων

Οι μετατροπείς μπορούν γενικά να κατηγοριοποιηθούν στους ακόλουθους τρεις τύπους:

1. Μετατροπέας συνδεδεμένος στο δίκτυο

Μετατροπέας συνδεδεμένος στο δίκτυοείναι ένα ειδικό είδος μετατροπέα, εκτός από τη μετατροπή DC σε εναλλασσόμενο ρεύμα, η έξοδος ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ μπορεί να συγχρονιστεί με τη συχνότητα και τη φάση της ηλεκτρικής ισχύος, έτσι ώστε η έξοδος ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ να μπορεί να επιστραφεί στην τροφοδοσία ρεύματος, δηλαδή στον συνδεδεμένο στο δίκτυο μετατροπέα έχει τη δυνατότητα να συγχρονίζει τη διεπαφή με τη γραμμή βοηθητικού προγράμματος. Αυτός ο μετατροπέας έχει σχεδιαστεί για να μεταδίδει αχρησιμοποίητη ισχύ στο δίκτυο χωρίς την ανάγκη για μπαταρίες και μπορεί να εξοπλιστεί με τεχνολογία MTTP στο κύκλωμα εισόδου του.

2. Μετατροπείς εκτός δικτύου

Οι μετατροπείς εκτός δικτύου, συνήθως τοποθετημένοι σε ηλιακούς συλλέκτες, μικρές ανεμογεννήτριες ή άλλες πηγές ισχύος συνεχούς ρεύματος, μετατρέπουν την ισχύ συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ενός σπιτιού και μπορεί να χρησιμοποιήσει ενέργεια από το δίκτυο και μπαταρίες για την τροφοδοσία ηλεκτρικών φορτίων. Ονομάζεται"εκτός δικτύου"επειδή είναι ανεξάρτητο από το βοηθητικό πρόγραμμα και δεν απαιτεί εξωτερική πηγή τροφοδοσίας.

Οι μετατροπείς εκτός δικτύου σχεδιάστηκαν αρχικά για να λειτουργούν με μπαταρία για τοπικά μικροδίκτυα. Με εισόδους ρεύματος, εισόδους DC, εισόδους γρήγορης φόρτισης, εξόδους DC υψηλής χωρητικότητας και γρήγορες εξόδους ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ, ένας μετατροπέας εκτός δικτύου μπορεί να αποθηκεύει ενέργεια και να τη μετατρέπει σε άλλες χρήσεις. Χρησιμοποιεί τη λογική ελέγχου για να προσαρμόσει τις συνθήκες εισόδου και εξόδου για να διασφαλίσει ότι η καλύτερη απόδοση παρέχεται από πηγές όπως ηλιακοί συλλέκτες ή μικρές ανεμογεννήτριες και βελτιστοποιεί την ποιότητα της ενέργειας χρησιμοποιώντας μια έξοδο καθαρού ημιτονοειδούς κύματος.

Μετατροπέας εκτός δικτύου Για ηλιακά συστήματα εκτός δικτύου, είναι υποχρεωτικές οι μπαταρίες, μέσω των οποίων αποθηκεύεται ενέργεια για χρήση κατά τη δύση του ηλίου ή απουσία ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μετατροπείς εκτός δικτύου συμβάλλουν επίσης στη μείωση της εξάρτησης από το συμβατικό δίκτυο, το οποίο συχνά οδηγεί σε διακοπές ρεύματος, διακοπή ρεύματος και ενεργειακή αστάθεια που οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας δεν μπορούν να εξαλείψουν.

Επιπλέον, ένας μετατροπέας εκτός δικτύου με ελεγκτή ηλιακής φόρτισης σημαίνει ότι ο ηλιακός μετατροπέας διαθέτει εσωτερικό ηλιακό ελεγκτή PWM ή MPPT που επιτρέπει στο χρήστη να συνδέσει τις εισόδους ΦΒ στον ηλιακό μετατροπέα και να ελέγξει την κατάσταση ΦΒ στην οθόνη του ηλιακού μετατροπέα. καθιστώντας εύκολη τη σύνδεση και τον έλεγχο του συστήματος. Οι μετατροπείς εκτός δικτύου εκτελούν αυτοέλεγχο σε εφεδρικές γεννήτριες και μπαταρίες για να εξασφαλίσουν πλήρη και σταθερή ποιότητα ισχύος. Χρησιμοποιούνται κυρίως για την παροχή ρεύματος σε ορισμένα οικιστικά και εμπορικά έργα, όπου τα χαμηλής ισχύος χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία συσκευών στα σπίτια.

3. Υβριδικός μετατροπέας

Γιαυβριδικοί μετατροπείς, υπάρχουν συνήθως δύο διαφορετικές έννοιες, ο ένας είναι ένας μετατροπέας εκτός δικτύου με ενσωματωμένο ηλιακό ελεγκτή φόρτισης και ο άλλος είναι ένας ενσωματωμένος μετατροπέας εντός και εκτός δικτύου, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για συνδεδεμένο όσο και για εκτός δικτύου -φωτοβολταϊκά συστήματα δικτύου και των οποίων οι μπαταρίες μπορούν να διαμορφωθούν με ευελιξία.

Κύριες λειτουργίες του μετατροπέα

1, Αυτόματη λειτουργία και λειτουργία τερματισμού λειτουργίας

Καθ 'όλη τη διάρκεια της ημέρας, καθώς η γωνία του ήλιου ανεβαίνει σταδιακά, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας αυξάνεται και το φωτοβολταϊκό σύστημα μπορεί να απορροφήσει περισσότερη ηλιακή ενέργεια και μόλις επιτευχθεί η ισχύς εξόδου που απαιτείται για τη λειτουργία του μετατροπέα, ο μετατροπέας μπορεί να αρχίσει να λειτουργεί αυτόματα. Όταν η ισχύς εξόδου του φωτοβολταϊκού συστήματος γίνει μικρότερη και η έξοδος του συνδεδεμένου στο δίκτυο/μετατροπέα αποθήκευσης είναι 0 ή κοντά στο 0, θα σταματήσει να λειτουργεί και θα βρίσκεται σε κατάσταση αναμονής.

2, Λειτουργία κατά της νησιωτικής επίδρασης

Διαδικασία παραγωγής φωτοβολταϊκού ρεύματος συνδεδεμένο στο δίκτυο, σύστημα παραγωγής φωτοβολταϊκού ρεύματος και λειτουργία του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, όταν το δημόσιο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας λόγω ασυνήθιστων συνθηκών και συσκότισης, σύστημα παραγωγής φωτοβολταϊκού ρεύματος εάν δεν μπορείτε να σταματήσετε να εργάζεστε έγκαιρα ή αποσυνδεθείτε από το σύστημα ισχύος , ακόμα σε κατάσταση τροφοδοσίας, γνωστό ως το φαινόμενο της νησίδας. Το φαινόμενο νησίδας είναι επικίνδυνο τόσο για το φωτοβολταϊκό σύστημα όσο και για το ηλεκτρικό δίκτυο.

Εσωτερικό κύκλωμα αντινησιωτικής προστασίας μετατροπέα συνδεδεμένο στο δίκτυο / αποθήκευση ενέργειας, μπορεί να είναι σε πραγματικό χρόνο έξυπνη ανίχνευση του δικτύου που θα ενσωματωθεί στην τάση, τη συχνότητα και άλλες πληροφορίες, μόλις εντοπιστεί το δημόσιο δίκτυο λόγω ανωμαλιών, ο μετατροπέας μπορεί να με βάση διαφορετικές μετρούμενες τιμές στον αντίστοιχο χρόνο για να αποσυνδέσετε το ρεύμα, να σταματήσετε την έξοδο και να αναφέρετε σφάλματα.

3, Λειτουργία ελέγχου παρακολούθησης σημείου μέγιστης ισχύος

Η λειτουργία ελέγχου παρακολούθησης σημείου μέγιστης ισχύος, δηλαδή η λειτουργία MPPT, η οποία είναι η βασική τεχνολογία κλειδιού των μετατροπέων συνδεδεμένων στο δίκτυο/αποθήκευσης, αναφέρεται στην ικανότητα του μετατροπέα να παρακολουθεί και να βρίσκει τη μέγιστη ισχύ εξόδου των εξαρτημάτων σε πραγματικό χρόνο.

Η ισχύς εξόδου ενός φωτοβολταϊκού συστήματος υπόκειται σε αλλαγές λόγω ποικίλων παραγόντων και δεν είναι πάντα δυνατό να διατηρηθεί η ονομαστική βέλτιστη ισχύς εξόδου.

Η λειτουργία MPPT του συνδεδεμένου στο δίκτυο/μετατροπέα αποθήκευσης μπορεί να παρακολουθεί τη μέγιστη ισχύ εξόδου των εξαρτημάτων σε πραγματικό χρόνο και μέσω έξυπνης προσαρμογής της τάσης (ή ρεύματος) του σημείου εργασίας του συστήματος, να το κάνει πιο κοντά στο σημείο αιχμής ισχύος, να μεγιστοποιήσει την ισχύς που παράγεται από το φωτοβολταϊκό σύστημα και στη συνέχεια βεβαιωθείτε ότι το σύστημα μπορεί να λειτουργεί συνεχώς και αποτελεσματικά.

4, Έξυπνη λειτουργία παρακολούθησης χορδών

Με βάση την αρχική παρακολούθηση MPPT, ο συνδεδεμένος στο δίκτυο/μετατροπέας αποθήκευσης έχει πραγματοποιήσει την έξυπνη λειτουργία ανίχνευσης στοιχειοσειρών. Σε σύγκριση με την παρακολούθηση MPPT, η ανίχνευση στοιχειοσειρών παρακολουθεί με ακρίβεια την τάση και το ρεύμα σε κάθε συμβολοσειρά διακλάδωσης, έτσι ώστε ο χρήστης να μπορεί να δει καθαρά τα δεδομένα λειτουργίας σε πραγματικό χρόνο κάθε συμβολοσειράς.