Hvordan fungerer energilagringsbatterier, omformere og solcellepaneler sammen?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Systemets overordnede struktur og komponentinndelingsprinsipper

 

De tre kjernekomponentene i hele systemet er: solcellemoduler (solcellepaneler),energilagring litiumbatterier, og toveis energilagringsinvertere (PCS). Støttetilbehør inkluderer: DC-kombinasjonsbokser, effektbrytere, strømmålere, distribusjonsskap, nettgrensesnitt og husholdningsbelastninger.

 

1. Underliggende arbeidsprinsipper for hver komponent

 

(1) Solcellepaneler (kraftproduksjonsenheter)

 

Panelene er sammensatt av et stort antall solcelleceller koblet i serie/parallell, basert på den fotovoltaiske effekten: sollysfotoner treffer silisiumhalvledere, spennende elektroner for å danne retningsbestemt likestrøm;

 

● Utgangsegenskaper: Ren likestrøm; spenningen svinger betydelig med lysintensitet og temperatur; høy spenning ved middagstid, lav spenning tidlig morgen/kveld og på overskyede dager;

 

● Kan ikke kobles direkte til husholdningsapparater (husholdnings 220V vekselstrøm), kan ikke kobles direkte til batterier (spenningsfeil og manglende ladebeskyttelse vil forårsake utbuling og skade);

 

● Flere kort koblet i serie øker den totale likespenningen, og parallelkoblet øker den totale ladestrømmen.

 

(2) Energilagringsbatteri (Energy Storage Unit, Mainstream Lithium Iron Phosphate)

 

Internt består den av celler → moduler →batteripakker + BMS (Battery Management System):

 

1) Kjernefunksjoner til BMS: balansering av cellespenning, overlading/over-utladning/overstrøm/høy temperaturbeskyttelse og sann-rapportering av gjenværende SOC;

 

2) Energiform: kan bare lagre og sende likestrøm;

 

3) Lading: Lav-ustabil fotovoltaisk likestrøm kan bare lades trygt etter å ha blitt stabilisert av omformeren;

 

4) Utlading: gir stabil likestrøm til omformeren for inversjon og spenningsforsterkning.

 

(3) Toveis energilagringsinverter PCS (systemkontrollkjerne)

 

Vanlige fotovoltaiske omformere konverterer kun DC til AC; energilagrings-PCS er en toveis strømomformer med to kretser:

 

1) Inverter Channel (DC → AC): Fotovoltaisk/batteri DC → boost, filter → standard 220V/380V sinusformet vekselstrøm for å forsyne husholdningsapparater;

 

2) Likeretterkanal (AC→DC): Nettstrøm → trinn-nedretting → stabil likestrøm for å lade batteriet (av-strømlagring);

 

3) Innebygd-hovedkontrollbrikke: sann-innsamling av fotovoltaisk kraft, batteri-SOC, husholdningslastkraft og nettspenning; millisekund-nivå automatisk krafttildeling og bytte av driftsmoduser.

 

Sammenligning av grunnleggende parametere og funksjoner til de tre kjernekomponentene:

 

Komponenter	Energitype	Kjernefunksjoner	Nøkkelparametere	Driftsbegrensninger
Solcellepaneler	Utganger kun DC	Solenergi omdannes til elektrisk energi; dette er systemets eneste kilde til kraftproduksjon.	Toppeffekt, åpen-kretsspenning, kort-strøm, konverteringseffektivitet	Ingen elektrisitet genereres uten lys; utgangsspenningen varierer med lys og temperatur.
Energilagringsbatteri	Lagre/gi ut likestrøm	Lagre overflødig elektrisk energi for strømforsyning i perioder med mørke.	Kapasitet kWh, nominell spenning, SOC lade- og utladingsintervall, sykluslevetid	Overlading og over{0}}utlading er forbudt. DC-lading og -utlading er kun tillatt.
Toveis energilagring inverter PCS	AC/DC toveis omformer	Strømfordeling, spenningsregulering, lade- og utladingskontroll, nettilkoblingsbeskyttelse	Nominell AC/DC-strøm, toveis konverteringseffektivitet, øybeskyttelse, MPPT-sporing	Det sentrale knutepunktet for koordinert kontroll av solceller, batterier og strømnettet

 

 

 

 

 

Fullfør gjeldende flyt under 4 driftsbetingelser

 

Tilstand 1: Solrik dag med mye sollys, fotovoltaisk kraftproduksjon > Husholdningens strømforbruk

 

1. Solcellepaneler genererer fluktuerende likestrøm → samlet i DC-kombinasjonsboks → DC-inngangsterminal på PCS;

 

2. PCS første trinn: konverterer en del av likestrøm til vekselstrøm, og prioriterer forsyning til alle husholdningsapparater;

 

3. Den gjenværende overskytende likestrøm, etter å ha blitt regulert og strøm-begrenset av PCS, legges inn for å lade energilagringsbatteriet. BMS overvåker ladestrømmen og spenningen i sanntid;

 

4. Når batteriet er fulladet (SOC 100%), kobler PCS automatisk fra ladekretsen, og overflødig strøm føres tilbake til det nasjonale nettet for salg.

 

 

Tilstand 2: Moderat sollys, fotovoltaisk kraftproduksjon er bare lik husholdningsbelastning

 

All likestrøm fra solcelleanlegget konverteres til vekselstrøm for apparatbruk. Batteriet forblir inaktivt, verken lades eller utlades, uten nettinteraksjon.

 

 

Driftsforhold 3: Natt/skyet/regnværsdag, ingen solenergiproduksjon

 

1. Solenergi har ingen DC-utgang; PCS oppdager strømmangel.

 

2. En utladningskommando sendes til batteriets BMS; batteriet gir stabil likestrøm til PCS.

 

3. PCS utfører inversjon og sender ut vekselstrøm til husholdningsbelastningen.

 

4. Når batteriladingen synker til nedre grense (SOC 20%), stopper PCS batteriutladingen og går automatisk over til nettstrøm.

 

 

Driftstilstand 4: Av-Toppenergilagring (lave strømpriser om natten) + sikkerhetskopi av strømbrudd

 

1. Om natten, uten sollys, trekker PCS-en vekselstrøm fra nettet, retter den opp til stabil likestrøm for å lade batteriet.

 

2. Plutselig strømbrudd: PCS-en utløser øybeskyttelse og kobler fra nettet. Bare solenergien (med sollys) og batteriet fungerer uavhengig, og forhindrer omvendt kraftoverføring som kan skade nettvedlikeholdspersonell.

 

3. Etter at nettet er gjenopprettet, synkroniserer systemet automatisk og kobles til nettet igjen, og gjenopptar normal drift.

 

 

Strømfordelingslogikktabell for fire driftsforhold:

 

Nøkkel supplerende kjerneteknologi

 

1. Maksimal Power Point Tracking (MPPT) (integrert i PCS): Fotovoltaisk spenning svinger kraftig. MPPT justerer impedansen i sanntid, og sikrer at solcellepanelene alltid gir ut maksimal effekt under gjeldende sollys, og øker kraftproduksjonen med 15 %-30 %.

 

2. BMS og PCS Kommunikasjon og kobling: Batteriets BMS overfører spennings-, temperatur- og SOC-data til omformeren i sanntid. Omformeren justerer lade-/utladingseffekten basert på batteristatus for å forhindre celleskade.

 

3. Konverteringstap Forklaring: Fotovoltaisk DC til AC-ladingstap er omtrent 3 %-6 %; nett AC til batteri DC ladetapet er 4%-7%. Høykvalitets PCS i bransjen oppnår en omfattende konverteringseffektivitet Større enn eller lik 96 %.

 

 

Sammenligning av komponenter i nett-tilkoblet energilagring kontra off-nettenergilagringssystemer:

 

Sammenligningselementer	Nett-tilkoblet energilagringssystem (mainstream for hjemmebruk)	Off-nettenergilagringssystem (områder uten strømnett)
Inverter	Toveis nett-tilkoblet PCS med synkront nett-tilkoblingsfunksjon	Off-nettenergilagringsomformer, uten nettkoblet-modul
Krav til batterikapasitet	Det er litt lite; hvis det ikke er strøm, kan du bytte til vekselstrøm.	Batterier med stor-kapasitet må matches med-dagens strømforbruk.
Overflødig kraftbehandling	Elektrisitet overføres til strømnettet og selges.	Å utstyre med en utladningsmotstand bruker overflødig strøm.
Mulighet for strømbrudd	Øymodus uavhengig-kortsiktig strømforsyning	Hele prosessen er avhengig av solceller og batterier for selvforsyning.-
koste	Middels-styrke, egnet for bybrukere med strømnett.	Høy høyde, egnet for bruk i avsidesliggende fjell- og pastorale områder

 

 

 

Forenklet sammendrag (for enklere forståelse og memorering)

 

1. Fotovoltaiske paneler er ansvarlige for å "generere elektrisitet", og produserer kun ustabil likestrøm (DC).

 

2. Energilagringsbatterier er ansvarlige for å "lagre elektrisitet," lagrer kun DC, og løser problemet med ingen strømproduksjon om natten.

 

3. Power Storage Inverter (PCS) er "dispatch manager", som fullfører AC/DC toveis konvertering og distribuerer automatisk strøm fra solcellepaneler, batterier og nettet. Hele systemet kan ikke fungere normalt og stabilt uten noen av disse komponentene.