A diferença entre acoplamento AC e acoplamento DC em sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica
2024-11-11
A tecnologia de armazenamento de energia refere-se ao processo de armazenamento de energia através de equipamentos de armazenamento de energia e liberação quando necessário; armazenamento fotovoltaico + energia combina geração de energia solar fotovoltaica com tecnologia de armazenamento de energia para armazenar a eletricidade gerada pelo sistema fotovoltaico, a fim de garantir um fornecimento de energia estável quando necessário.
Atualmente, as soluções de sistema para armazenamento fotovoltaico + energia no mercado incluem principalmente acoplamento DC e acoplamento AC. Então, quais são as diferenças entre essas duas soluções?
Neste artigo, apresentaremos em detalhes a definição, princípio de funcionamento, cenários de aplicação e vantagens do acoplamento CA e do acoplamento CC emsistemas de armazenamento de energia fotovoltaica.
Definição de acoplamento DC e acoplamento AC
Acoplamento CC significa que a bateria de armazenamento de energia e o módulo fotovoltaico estão conectados ao lado CC da máquina de armazenamento fotovoltaico (inversor fotovoltaico mais inversor de armazenamento de energia). A máquina de armazenamento fotovoltaico está diretamente conectada ao módulo fotovoltaico e o ponto de coleta de energia fica no lado CC.
Acoplamento CA significa que o sistema de armazenamento de energia e o sistema fotovoltaico estão conectados no lado CA (como o barramento CA), o sistema de armazenamento de energia (bateria, inversor de armazenamento de energia) e o sistema fotovoltaico (módulos fotovoltaicos, inversor fotovoltaico) funcionam de forma independente um do outro, e o ponto de coleta de energia está no lado CA.
No entanto, devido a diferenças na estrutura da linha, equipamento elétrico, etc., também existem diferenças significativas entre o acoplamento CC e o acoplamento CA em termos de princípios de funcionamento, flexibilidade, eficiência, etc.
Como funciona o acoplamento AC e DC
Acoplamento CC:
Nesta solução, o inversor fotovoltaico e o conversor de armazenamento de energia são integrados em uma máquina de armazenamento fotovoltaico, que é conectada diretamente aos módulos fotovoltaicos, rede elétrica, baterias, etc. Quando o sistema fotovoltaico está em funcionamento, a eletricidade gerada pode ser utilizada para carregar a bateria através da máquina de armazenamento fotovoltaica, podendo também ser utilizada para alimentar a carga ou ser inserida na rede elétrica.
Acoplamento CA:
Esta solução inclui duas partes: sistema fotovoltaico e sistema de armazenamento de energia. O sistema fotovoltaico consiste em matriz fotovoltaica e inversor fotovoltaico; o sistema de armazenamento de energia consiste em um inversor de armazenamento de energia e uma bateria. Os dois sistemas podem operar de forma independente, sem interferir um no outro, ou podem ser desconectados da rede para formar um sistema de microrrede. Quando o sistema fotovoltaico está em funcionamento, a eletricidade gerada pode ser utilizada para alimentar a carga ou entrada na rede através do inversor fotovoltaico, podendo também ser utilizada para carregar a bateria através do inversor de armazenamento de energia.
Características do acoplamento AC
1. Fácil de conectar à rede:
Ao conectar-se através de um transformador CA, a unidade de armazenamento de energia pode ser facilmente conectada à rede de energia sem controle e modulação complexos.
2. Capaz de resolver o problema de energia reativa:
Os transformadores CA podem fornecer compensação tanto para a potência ativa quanto para a potência reativa, melhorando assim efetivamente a estabilidade e a confiabilidade do sistema de energia.
3. Nenhum impacto no sistema de energia:
O acoplamento CA não alterará a frequência e a fase do sistema de potência, portanto não afetará a estabilidade do sistema de potência.
Características do acoplamento DC
1. Pode realizar fluxo bidirecional de energia:
Os conversores DC podem realizar fluxo bidirecional de energia ao mesmo tempo, ou seja, a unidade de armazenamento de energia pode liberar energia para a rede de energia e armazenar energia da rede de energia.
2. Alta precisão de controle:
O acoplamento DC pode realizar o controle preciso da energia controlando os dispositivos de comutação do conversor DC, para que o sistema de armazenamento de energia possa responder mais rapidamente e ter maior precisão de controle.
3. Forte supressão de harmônicos:
Os conversores DC podem suprimir efetivamente harmônicos na rede de energia, melhorando assim a qualidade da forma de onda do sistema de energia.
O acoplamento CA e o acoplamento CC possuem características próprias, portanto são adequados para diferentes cenários de aplicação.
O acoplamento CA é adequado para os seguintes cenários:
1. Altos requisitos para conexão à rede:
Para alguns sistemas de armazenamento de energia que requerem ligação à rede em grande escala (como o BESS, excedendo5MW/10MWH), o acoplamento CA é um método de conexão simples e confiável.
2. Altos requisitos para compensação de potência reativa:
Para algumas ocasiões em que a compensação de potência reativa é necessária, o acoplamento CA pode fornecer um método de compensação de potência reativa mais flexível.
3. Os requisitos de taxa de carga e descarga não são altos:
Para alguns cenários onde os requisitos de taxa de carga e descarga não são altos, o acoplamento CA pode atender aos requisitos.
O acoplamento DC é mais adequado para os seguintes cenários:
1. Altos requisitos para fluxo de energia bidirecional:
Para alguns cenários de aplicação que exigem fluxo de energia bidirecional, como energia distribuída, microrredes, etc., o acoplamento CC pode atender melhor às necessidades.
2. Altos requisitos para supressão harmônica:
Para alguns cenários de aplicação que exigem melhor qualidade de forma de onda, como data centers, aeroportos, etc., o acoplamento CC pode suprimir melhor os harmônicos.
3. Altos requisitos para taxas de carga e descarga:
Para alguns cenários que exigem carregamento e descarregamento rápidos, como pilhas de carregamento de armazenamento de energia fotovoltaica, o acoplamento CC pode fornecer taxas de carregamento e descarregamento mais altas.
Comparação entre acoplamento AC e acoplamento DC
1. Comparação de custos
O acoplamento DC inclui controlador, inversor de armazenamento de energia e interruptor, o acoplamento AC inclui inversor fotovoltaico, inversor de armazenamento de energia e gabinete de distribuição. Do ponto de vista do custo, o controlador é mais barato que o inversor fotovoltaico e o switch é mais barato que o armário de distribuição. A solução de acoplamento CC também pode ser transformada em uma máquina multifuncional controladora e inversora, o que pode economizar custos de equipamento e instalação. Portanto, o custo da solução de acoplamento DC é menor do que o da solução de acoplamento AC.
2. Comparação de aplicabilidade
No sistema de acoplamento DC, o controlador, a bateria de armazenamento de energia e o inversor de armazenamento de energia estão em série, a conexão é relativamente estreita, mas a flexibilidade é fraca. No sistema de acoplamento CA, o inversor fotovoltaico, a bateria de armazenamento de energia e o inversor de armazenamento de energia estão em paralelo, a conexão não é firme e a flexibilidade é boa.
Por exemplo
Se for necessário instalar um sistema de armazenamento de energia em um sistema fotovoltaico já instalado, é melhor usar o acoplamento CA. Requer apenas a instalação de baterias de armazenamento de energia e inversores de armazenamento de energia, o que não afetará o sistema fotovoltaico original. Em princípio, o projeto do sistema de armazenamento de energia não tem relação direta com o sistema fotovoltaico e pode ser determinado de acordo com a demanda.
Se for um sistema fora da rede recém-instalado, a energia fotovoltaica, as baterias de armazenamento de energia e os inversores devem ser projetados com base na potência de carga e no consumo de energia do usuário, e um sistema de acoplamento CC é mais adequado.
No entanto, a potência dos sistemas de acoplamento DC é relativamente pequena, inferior a 500kW por sistema. Sistemas maiores são mais fáceis de controlar com acoplamento AC.
Comparação de eficiência entre acoplamento DC e acoplamento AC
Do ponto de vista da eficiência de utilização fotovoltaica, as duas soluções possuem características próprias.
Se o usuário tiver mais carga durante o dia e menos à noite, é melhor utilizar o acoplamento AC. Os módulos fotovoltaicos fornecem energia diretamente à carga através do inversor fotovoltaico, e a eficiência pode chegar a mais de 96%.
Se a carga do usuário for relativamente pequena durante o dia e relativamente grande à noite, a energia fotovoltaica gerada durante o dia precisa ser armazenada e utilizada à noite. É melhor usar acoplamento DC. Os módulos fotovoltaicos armazenam eletricidade na bateria por meio do controlador, e a eficiência pode chegar a mais de 95%. Se for acoplamento CA, a energia fotovoltaica deve primeiro ser convertida em energia CA através de um inversor fotovoltaico e depois convertida em energia CC através de um conversor bidirecional, e a eficiência cairá para cerca de 90%.
Resumo:
Resumindo, as características e a seleção do acoplamento CC e do acoplamento CA não são absolutas. É necessário combinar os requisitos reais da aplicação e fazer uma análise multifacetada para escolher o método de conexão apropriado.
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