La différence entre le couplage AC et le couplage DC dans les systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque
2024-11-11
La technologie de stockage d'énergie fait référence au processus de stockage d'énergie via un équipement de stockage d'énergie et de sa libération en cas de besoin ; le stockage d'énergie photovoltaïque + combine la production d'énergie solaire photovoltaïque avec la technologie de stockage d'énergie pour stocker l'électricité générée par le système photovoltaïque afin d'assurer une alimentation électrique stable en cas de besoin.
Actuellement, les solutions système pour le stockage d'énergie photovoltaïque et électrique disponibles sur le marché comprennent principalement le couplage DC et le couplage AC. Quelles sont donc les différences entre ces deux solutions ?
Dans cet article, nous présenterons en détail la définition, le principe de fonctionnement, les scénarios d'application et les avantages du couplage AC et du couplage DC dans les systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque.
Définition du couplage DC et du couplage AC
Le couplage CC signifie que la batterie de stockage d'énergie et le module photovoltaïque sont connectés au côté CC de la machine de stockage photovoltaïque (onduleur photovoltaïque plus onduleur de stockage d'énergie). La machine de stockage photovoltaïque est directement connectée au module photovoltaïque et le point de collecte d'énergie se trouve du côté CC.
Le couplage AC signifie que le système de stockage d'énergie et le système photovoltaïque sont connectés côté AC (comme le bus AC), le système de stockage d'énergie (batterie, onduleur de stockage d'énergie) et le système photovoltaïque (modules photovoltaïques, onduleur photovoltaïque) fonctionnent indépendamment l'un de l'autre, et le point de collecte d'énergie se trouve côté AC.
Cependant, en raison des différences dans la structure de la ligne, l'équipement électrique, etc., il existe également des différences significatives entre le couplage CC et le couplage CA en termes de principes de fonctionnement, de flexibilité, d'efficacité, etc.
Comment fonctionne le couplage AC et DC
Couplage CC :
Dans cette solution, l'onduleur photovoltaïque et le convertisseur de stockage d'énergie sont intégrés dans une machine de stockage photovoltaïque, qui est directement connectée aux modules photovoltaïques, au réseau électrique, aux batteries, etc. pour former un tout. Lorsque le système photovoltaïque fonctionne, l'électricité produite peut être utilisée pour charger la batterie via la machine de stockage photovoltaïque, et peut également être utilisée pour alimenter la charge ou être injectée dans le réseau électrique.
Couplage AC :
Cette solution comprend deux parties : un système photovoltaïque et un système de stockage d'énergie. Le système photovoltaïque est composé d'un réseau photovoltaïque et d'un onduleur photovoltaïque ; le système de stockage d'énergie est composé d'un onduleur de stockage d'énergie et d'une batterie. Les deux systèmes peuvent fonctionner indépendamment sans interférer l'un avec l'autre, ou ils peuvent être déconnectés du réseau pour former un système de micro-réseau. Lorsque le système photovoltaïque fonctionne, l'électricité produite peut être utilisée pour alimenter la charge ou être injectée dans le réseau via l'onduleur photovoltaïque, et peut également être utilisée pour charger la batterie via l'onduleur de stockage d'énergie.
Caractéristiques du couplage AC
1. Facile à connecter au réseau :
En se connectant via un transformateur CA, l'unité de stockage d'énergie peut être connectée en douceur au réseau électrique sans contrôle ni modulation complexes.
2. Capable de résoudre le problème de puissance réactive :
Les transformateurs CA peuvent fournir une compensation pour la puissance active et la puissance réactive, améliorant ainsi efficacement la stabilité et la fiabilité du système électrique.
3. Aucun impact sur le système électrique :
Le couplage CA ne modifiera pas la fréquence et la phase du système électrique, il n'affectera donc pas la stabilité du système électrique.
Caractéristiques du couplage CC
1. Il peut réaliser un flux d’énergie bidirectionnel :
Les convertisseurs CC peuvent réaliser un flux d'énergie bidirectionnel en même temps, c'est-à-dire que l'unité de stockage d'énergie peut libérer de l'énergie vers le réseau électrique et stocker l'énergie du réseau électrique.
2. Haute précision de contrôle :
Le couplage CC peut réaliser un contrôle précis de l'énergie en contrôlant les dispositifs de commutation du convertisseur CC, de sorte que le système de stockage d'énergie peut réagir plus rapidement et avoir une précision de contrôle plus élevée.
3. Forte suppression des harmoniques :
Les convertisseurs CC peuvent supprimer efficacement les harmoniques du réseau électrique, améliorant ainsi la qualité de la forme d'onde du système électrique.
Le couplage CA et le couplage CC ont leurs propres caractéristiques, ils conviennent donc à différents scénarios d'application.
Le couplage AC convient aux scénarios suivants :
1. Exigences élevées en matière de raccordement au réseau :
Pour certains systèmes de stockage d'énergie qui nécessitent une connexion au réseau à grande échelle (comme les BESS dépassant 5 MW/10 MWH), le couplage CA est une méthode de connexion simple et fiable.
2. Exigences élevées en matière de compensation de puissance réactive :
Dans certaines situations où une compensation de puissance réactive est requise, le couplage CA peut fournir une méthode de compensation de puissance réactive plus flexible.
3. Les exigences en matière de taux de charge et de décharge ne sont pas élevées :
Pour certains scénarios où les exigences de taux de charge et de décharge ne sont pas élevées, le couplage CA peut répondre aux exigences.
Le couplage CC est plus adapté aux scénarios suivants :
1. Exigences élevées en matière de flux d’énergie bidirectionnel :
Pour certains scénarios d’application nécessitant un flux d’énergie bidirectionnel, tels que l’énergie distribuée, les micro-réseaux, etc., le couplage CC peut mieux répondre aux besoins.
2. Exigences élevées en matière de suppression des harmoniques :
Pour certains scénarios d'application nécessitant une qualité de forme d'onde améliorée, tels que les centres de données, les aéroports, etc., le couplage CC peut mieux supprimer les harmoniques.
3. Exigences élevées en matière de taux de charge et de décharge :
Pour certains scénarios nécessitant une charge et une décharge rapides, comme les piles de charge de stockage d'énergie photovoltaïque, le couplage CC peut fournir des taux de charge et de décharge plus élevés.
Comparaison entre couplage AC et couplage DC
1. Comparaison des coûts
Le couplage CC comprend un contrôleur, un onduleur de stockage d'énergie et un commutateur, le couplage CA comprend un onduleur photovoltaïque, un onduleur de stockage d'énergie et une armoire de distribution. Du point de vue du coût, le contrôleur est moins cher que l'onduleur photovoltaïque et le commutateur est moins cher que l'armoire de distribution. La solution de couplage CC peut également être transformée en une machine tout-en-un contrôleur et onduleur, ce qui permet d'économiser les coûts d'équipement et d'installation. Par conséquent, le coût de la solution de couplage CC est inférieur à celui de la solution de couplage CA.
2. Comparaison d'applicabilité
Dans le système de couplage CC, le contrôleur, la batterie de stockage d'énergie et l'onduleur de stockage d'énergie sont en série, la connexion est relativement serrée, mais la flexibilité est médiocre. Dans le système de couplage CA, l'onduleur photovoltaïque, la batterie de stockage d'énergie et l'onduleur de stockage d'énergie sont en parallèle, la connexion n'est pas serrée et la flexibilité est bonne.
Par exemple
Si un système de stockage d'énergie doit être installé dans un système photovoltaïque déjà installé, il est préférable d'utiliser un couplage CA. Il ne nécessite que l'installation de batteries de stockage d'énergie et d'onduleurs de stockage d'énergie, ce qui n'affectera pas le système photovoltaïque d'origine. En principe, la conception du système de stockage d'énergie n'a pas de relation directe avec le système photovoltaïque et peut être déterminée en fonction des besoins.
S'il s'agit d'un système hors réseau nouvellement installé, les panneaux photovoltaïques, les batteries de stockage d'énergie et les onduleurs doivent être conçus en fonction de la puissance de charge et de la consommation électrique de l'utilisateur, et un système de couplage CC est plus adapté.
Cependant, la puissance des systèmes à couplage CC est relativement faible, inférieure à 500 kW par système. Les systèmes plus grands sont plus faciles à contrôler avec le couplage CA.
Comparaison de l'efficacité entre le couplage DC et le couplage AC
Du point de vue de l’efficacité d’utilisation du photovoltaïque, les deux solutions ont leurs propres caractéristiques.
Si l'utilisateur a une charge plus importante pendant la journée et moins pendant la nuit, il est préférable d'utiliser un couplage CA. Les modules photovoltaïques alimentent directement la charge via l'onduleur photovoltaïque, et le rendement peut atteindre plus de 96 %.
Si la charge de l'utilisateur est relativement faible pendant la journée et relativement importante la nuit, l'énergie photovoltaïque produite pendant la journée doit être stockée et utilisée la nuit. Il est préférable d'utiliser un couplage CC. Les modules photovoltaïques stockent l'électricité dans la batterie via le contrôleur et le rendement peut atteindre plus de 95 %. S'il s'agit d'un couplage CA, l'énergie photovoltaïque doit d'abord être convertie en courant alternatif via un onduleur photovoltaïque, puis convertie en courant continu via un convertisseur bidirectionnel, et le rendement chutera à environ 90 %.
Résumé:
En résumé, les caractéristiques et le choix du couplage CC et du couplage CA ne sont pas absolus. Il est nécessaire de combiner les exigences réelles de l'application et de procéder à une analyse multidimensionnelle pour choisir la méthode de connexion appropriée.
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