Het verschil tussen AC-koppeling en DC-koppeling in fotovoltaïsche energieopslagsystemen
2024-11-11
Energieopslagtechnologie verwijst naar het proces waarbij energie wordt opgeslagen in energieopslagapparatuur en weer wordt vrijgegeven wanneer dat nodig is. Fotovoltaïsch + energieopslag combineert de opwekking van zonne-energie met energieopslagtechnologie om de door het fotovoltaïsche systeem gegenereerde elektriciteit op te slaan en zo een stabiele stroomvoorziening te garanderen wanneer dat nodig is.
Momenteel omvatten de systeemoplossingen voor fotovoltaïsche + energieopslag op de markt voornamelijk DC-koppeling en AC-koppeling. Wat zijn de verschillen tussen deze twee oplossingen?
In dit artikel gaan we uitgebreid in op de definitie, het werkingsprincipe, de toepassingsscenario's en de voordelen van AC-koppeling en DC-koppeling in fotovoltaïsche energieopslagsystemen.
Definitie van DC-koppeling en AC-koppeling
DC-koppeling betekent dat de energieopslagbatterij en de fotovoltaïsche module zijn aangesloten op de DC-zijde van de fotovoltaïsche opslagmachine (fotovoltaïsche omvormer plus energieopslagomvormer). De fotovoltaïsche opslagmachine is rechtstreeks aangesloten op de fotovoltaïsche module en het energieverzamelpunt bevindt zich aan de DC-zijde.
AC-koppeling betekent dat het energieopslagsysteem en het fotovoltaïsche systeem aan de AC-zijde (bijvoorbeeld de AC-bus) met elkaar zijn verbonden, dat het energieopslagsysteem (batterij, energieopslagomvormer) en het fotovoltaïsche systeem (fotovoltaïsche modules, fotovoltaïsche omvormer) onafhankelijk van elkaar werken en dat het energieverzamelpunt zich aan de AC-zijde bevindt.
Er zijn echter ook aanzienlijke verschillen tussen DC-koppeling en AC-koppeling op het gebied van werkingsprincipes, flexibiliteit, efficiëntie, etc., vanwege verschillen in lijnstructuur, elektrische apparatuur, etc.
Hoe AC- en DC-koppeling werken
DC-koppeling:
In deze oplossing worden de fotovoltaïsche omvormer en de energieopslagconverter geïntegreerd in een fotovoltaïsche opslagmachine, die rechtstreeks is aangesloten op de fotovoltaïsche modules, het elektriciteitsnet, de batterijen, enz. om een geheel te vormen. Wanneer het fotovoltaïsche systeem draait, kan de gegenereerde elektriciteit worden gebruikt om de batterij op te laden via de fotovoltaïsche opslagmachine, en kan ook worden gebruikt om de belasting van stroom te voorzien of in het elektriciteitsnet te worden ingevoerd.
AC-koppeling:
Deze oplossing bestaat uit twee delen: een fotovoltaïsch systeem en een energieopslagsysteem. Het fotovoltaïsche systeem bestaat uit een fotovoltaïsche array en een fotovoltaïsche omvormer; het energieopslagsysteem bestaat uit een energieopslagomvormer en een batterij. De twee systemen kunnen onafhankelijk van elkaar werken zonder elkaar te verstoren, of ze kunnen van het net worden losgekoppeld om een microgridsysteem te vormen. Wanneer het fotovoltaïsche systeem draait, kan de gegenereerde elektriciteit worden gebruikt om de belasting of invoer in het net te voeden via de fotovoltaïsche omvormer, en kan ook worden gebruikt om de batterij op te laden via de energieopslagomvormer.
Kenmerken van AC-koppeling
1. Eenvoudig aan te sluiten op het net:
Door de aansluiting via een wisselstroomtransformator kan de energieopslageenheid probleemloos op het elektriciteitsnet worden aangesloten, zonder complexe besturing en modulatie.
2. Kan het probleem van het reactieve vermogen oplossen:
Wisselstroomtransformatoren kunnen zowel het actieve vermogen als het reactieve vermogen compenseren, waardoor de stabiliteit en betrouwbaarheid van het energiesysteem effectief worden verbeterd.
3. Geen impact op het energiesysteem:
AC-koppeling verandert de frequentie en fase van het energiesysteem niet en heeft dus geen invloed op de stabiliteit van het energiesysteem.
Kenmerken van AC-koppeling
1. Het kan een bidirectionele energiestroom realiseren:
DC-omvormers kunnen gelijktijdig een bidirectionele energiestroom realiseren, dat wil zeggen dat de energieopslageenheid energie aan het elektriciteitsnet kan afgeven en energie uit het elektriciteitsnet kan opslaan.
2. Hoge regelnauwkeurigheid:
DC-koppeling kan een nauwkeurige regeling van energie realiseren door de schakelapparaten van de DC-omvormer te regelen, zodat het energieopslagsysteem sneller kan reageren en een hogere regelnauwkeurigheid heeft.
3. Sterke onderdrukking van harmonischen:
DC-omvormers kunnen harmonischen in het elektriciteitsnetwerk effectief onderdrukken en zo de golfvormkwaliteit van het elektriciteitsnet verbeteren.
AC-koppeling en DC-koppeling hebben hun eigen kenmerken en zijn daarom geschikt voor verschillende toepassingsscenario's.
AC-koppeling is geschikt voor de volgende scenario's:
1. Hoge eisen voor netaansluiting:
Voor sommige energieopslagsystemen die een grootschalige netaansluiting vereisen (zoals een BESS van meer dan 5 MW/10 MWh) is AC-koppeling een eenvoudige en betrouwbare verbindingsmethode.
2. Hoge eisen voor compensatie van blindvermogen:
Voor situaties waarin compensatie van reactief vermogen vereist is, kan AC-koppeling een flexibelere methode voor compensatie van reactief vermogen bieden.
3. De eisen aan de laad- en ontlaadsnelheid zijn niet hoog:
Voor sommige scenario's waarbij de laad- en ontlaadsnelheidsvereisten niet hoog zijn, kan AC-koppeling aan de vereisten voldoen.
DC-koppeling is geschikter voor de volgende scenario's:
1. Hoge eisen voor bidirectionele energiestroom:
Voor bepaalde toepassingsscenario's waarbij bidirectionele energiestromen nodig zijn, zoals gedistribueerde energie, microgrids, etc., kan DC-koppeling beter voldoen aan de behoeften.
2. Hoge eisen voor harmonische onderdrukking:
Voor bepaalde toepassingsscenario's waarbij een verbeterde golfvormkwaliteit vereist is, zoals datacenters, luchthavens, enz., kan DC-koppeling harmonischen beter onderdrukken.
3. Hoge eisen aan laad- en ontlaadsnelheden:
Voor bepaalde scenario's waarbij snel laden en ontladen vereist is, zoals laadpalen voor fotovoltaïsche energieopslag, kan DC-koppeling hogere laad- en ontlaadsnelheden bieden.
Vergelijking tussen AC-koppeling en DC-koppeling
1. Kostenvergelijking
DC-koppeling omvat controller, energieopslagomvormer en schakelaar, AC-koppeling omvat fotovoltaïsche omvormer, energieopslagomvormer en distributiekast. Vanuit kostenoogpunt is de controller goedkoper dan de fotovoltaïsche omvormer en de schakelaar is goedkoper dan de distributiekast. De DC-koppelingsoplossing kan ook worden gemaakt tot een controller en omvormer alles-in-één machine, wat apparatuurkosten en installatiekosten kan besparen. Daarom zijn de kosten van de DC-koppelingsoplossing lager dan die van de AC-koppelingsoplossing.
2. Toepasbaarheidsvergelijking
In het DC-koppelingssysteem staan de controller, de energieopslagbatterij en de energieopslagomvormer in serie, de verbinding is relatief strak, maar de flexibiliteit is slecht. In het AC-koppelingssysteem staan de fotovoltaïsche omvormer, de energieopslagbatterij en de energieopslagomvormer parallel, de verbinding is niet strak en de flexibiliteit is goed.
Bijvoorbeeld
Als een energieopslagsysteem moet worden geïnstalleerd in een reeds geïnstalleerd fotovoltaïsch systeem, is het beter om AC-koppeling te gebruiken. Het vereist alleen de installatie van energieopslagbatterijen en energieopslagomvormers, die het oorspronkelijke fotovoltaïsche systeem niet zullen beïnvloeden. In principe heeft het ontwerp van het energieopslagsysteem geen directe relatie met het fotovoltaïsche systeem en kan het worden bepaald op basis van de vraag.
Als het een nieuw geïnstalleerd off-grid systeem betreft, moeten fotovoltaïsche systemen, energieopslagbatterijen en omvormers worden ontworpen op basis van het vermogen en het stroomverbruik van de gebruiker. In dat geval is een DC-koppelingssysteem geschikter.
Het vermogen van DC-koppelingssystemen is echter relatief klein, minder dan 500 kW per systeem. Grotere systemen zijn gemakkelijker te regelen met AC-koppeling.
Efficiëntievergelijking tussen DC-koppeling en AC-koppeling
Vanuit het perspectief van de efficiëntie van het gebruik van fotovoltaïsche energie hebben beide oplossingen hun eigen kenmerken.
Als de gebruiker overdag meer belasting heeft en 's nachts minder, is het beter om AC-koppeling te gebruiken. De fotovoltaïsche modules leveren rechtstreeks stroom aan de belasting via de fotovoltaïsche omvormer en de efficiëntie kan meer dan 96% bereiken.
Als de belasting van de gebruiker overdag relatief klein is en 's nachts relatief groot, moet de overdag gegenereerde fotovoltaïsche energie worden opgeslagen en 's nachts worden gebruikt. Het is beter om DC-koppeling te gebruiken. De fotovoltaïsche modules slaan elektriciteit op in de batterij via de controller en de efficiëntie kan meer dan 95% bereiken. Als het AC-koppeling is, moet de fotovoltaïsche energie eerst worden omgezet in AC-stroom via een fotovoltaïsche omvormer en vervolgens worden omgezet in DC-stroom via een bidirectionele converter, en de efficiëntie zal dalen tot ongeveer 90%.
Samenvatting:
Samenvattend zijn de kenmerken en selectie van DC-koppeling en AC-koppeling niet absoluut. Het is noodzakelijk om de werkelijke toepassingsvereisten te combineren en een veelzijdige analyse te maken om de juiste verbindingsmethode te kiezen.
Wat is een bladebatterij? Wat zijn de voordelen van bladebatterijen in nieuwe energie?
Hoe een PV-energiesysteem dimensioneren?
