La diferencia entre el acoplamiento de CA y el acoplamiento de CC en los sistemas de almacenamiento de energía fotovoltaica
2024-11-11
La tecnología de almacenamiento de energía se refiere al proceso de almacenar energía a través de equipos de almacenamiento de energía y liberarla cuando sea necesario; la tecnología fotovoltaica + almacenamiento de energía combina la generación de energía solar fotovoltaica con la tecnología de almacenamiento de energía para almacenar la electricidad generada por el sistema fotovoltaico con el fin de garantizar un suministro de energía estable cuando sea necesario.
En la actualidad, las soluciones de sistemas de almacenamiento de energía fotovoltaica que se encuentran en el mercado incluyen principalmente acoplamiento de CC y acoplamiento de CA. ¿Cuáles son las diferencias entre estas dos soluciones?
En este artículo, presentaremos en detalle la definición, el principio de funcionamiento, los escenarios de aplicación y las ventajas del acoplamiento de CA y el acoplamiento de CC en los sistemas de almacenamiento de energía fotovoltaica.
Definición de acoplamiento de CC y acoplamiento de CA
El acoplamiento de CC significa que la batería de almacenamiento de energía y el módulo fotovoltaico están conectados al lado de CC de la máquina de almacenamiento fotovoltaico (inversor fotovoltaico más inversor de almacenamiento de energía). La máquina de almacenamiento fotovoltaico está conectada directamente al módulo fotovoltaico y el punto de recolección de energía está en el lado de CC.
El acoplamiento de CA significa que el sistema de almacenamiento de energía y el sistema fotovoltaico están conectados en el lado de CA (como el bus de CA), el sistema de almacenamiento de energía (batería, inversor de almacenamiento de energía) y el sistema fotovoltaico (módulos fotovoltaicos, inversor fotovoltaico) funcionan independientemente uno del otro, y el punto de recolección de energía está en el lado de CA.
Sin embargo, debido a las diferencias en la estructura de la línea, el equipo eléctrico, etc., también existen diferencias significativas entre el acoplamiento de CC y el acoplamiento de CA en términos de principios de funcionamiento, flexibilidad, eficiencia, etc.
Cómo funciona el acoplamiento de CA y CC
Acoplamiento de CC:
En esta solución, el inversor fotovoltaico y el convertidor de almacenamiento de energía se integran en una máquina de almacenamiento fotovoltaico, que se conecta directamente a los módulos fotovoltaicos, la red eléctrica, las baterías, etc. para formar un todo. Cuando el sistema fotovoltaico está en funcionamiento, la electricidad generada se puede utilizar para cargar la batería a través de la máquina de almacenamiento fotovoltaico, y también se puede utilizar para alimentar la carga o introducirla en la red eléctrica.
Acoplamiento de CA:
Esta solución incluye dos partes: sistema fotovoltaico y sistema de almacenamiento de energía. El sistema fotovoltaico consta de un conjunto fotovoltaico y un inversor fotovoltaico; el sistema de almacenamiento de energía consta de un inversor de almacenamiento de energía y una batería. Los dos sistemas pueden funcionar de forma independiente sin interferir entre sí, o pueden desconectarse de la red para formar un sistema de microrred. Cuando el sistema fotovoltaico está en funcionamiento, la electricidad generada se puede utilizar para alimentar la carga o la entrada a la red a través del inversor fotovoltaico, y también se puede utilizar para cargar la batería a través del inversor de almacenamiento de energía.
Características del acoplamiento de CA
1. Fácil de conectar a la red:
Al conectarlo a través de un transformador de CA, la unidad de almacenamiento de energía se puede conectar sin problemas a la red eléctrica sin necesidad de control ni modulación complejos.
2. Capaz de resolver el problema de potencia reactiva:
Los transformadores de CA pueden compensar tanto la potencia activa como la reactiva, mejorando así de manera efectiva la estabilidad y la confiabilidad del sistema eléctrico.
3. Sin impacto en el sistema eléctrico:
El acoplamiento de CA no cambiará la frecuencia ni la fase del sistema de energía, por lo que no afectará la estabilidad del sistema de energía.
Características del acoplamiento de CC
1. Puede realizar un flujo de energía bidireccional:
Los convertidores de CC pueden realizar un flujo de energía bidireccional al mismo tiempo, es decir, la unidad de almacenamiento de energía puede liberar energía a la red eléctrica y almacenar energía de la red eléctrica.
2. Alta precisión de control:
El acoplamiento de CC puede lograr un control preciso de la energía al controlar los dispositivos de conmutación del convertidor de CC, de modo que el sistema de almacenamiento de energía pueda responder más rápido y tener una mayor precisión de control.
3. Fuerte supresión de armónicos:
Los convertidores de CC pueden suprimir eficazmente los armónicos en la red eléctrica, mejorando así la calidad de la forma de onda del sistema eléctrico.
El acoplamiento de CA y el acoplamiento de CC tienen sus propias características, por lo que son adecuados para diferentes escenarios de aplicación.
El acoplamiento de CA es adecuado para los siguientes escenarios:
1. Altos requisitos para la conexión a la red:
Para algunos sistemas de almacenamiento de energía que requieren una conexión a la red a gran escala (como BESS que supera los 5 MW/10 MWH), el acoplamiento de CA es un método de conexión simple y confiable.
2. Altos requisitos para la compensación de potencia reactiva:
Para algunas ocasiones en las que se requiere compensación de potencia reactiva, el acoplamiento de CA puede proporcionar un método de compensación de potencia reactiva más flexible.
3. Los requisitos de velocidad de carga y descarga no son altos:
Para algunos escenarios donde los requisitos de velocidad de carga y descarga no son altos, el acoplamiento de CA puede cumplir con los requisitos.
El acoplamiento de CC es más adecuado para los siguientes escenarios:
1. Altos requisitos para el flujo de energía bidireccional:
Para algunos escenarios de aplicación que requieren un flujo de energía bidireccional, como energía distribuida, microrredes, etc., el acoplamiento de CC puede satisfacer mejor las necesidades.
2. Altos requisitos para la supresión de armónicos:
Para algunos escenarios de aplicación que requieren una calidad de forma de onda mejorada, como centros de datos, aeropuertos, etc., el acoplamiento de CC puede suprimir mejor los armónicos.
3. Altos requisitos en cuanto a tasas de carga y descarga:
Para algunos escenarios que requieren carga y descarga rápidas, como las pilas de carga de almacenamiento de energía fotovoltaica, el acoplamiento de CC puede proporcionar velocidades de carga y descarga más altas.
Comparación entre acoplamiento de CA y acoplamiento de CC
1. Comparación de costos
El acoplamiento de CC incluye un controlador, un inversor de almacenamiento de energía y un interruptor, mientras que el acoplamiento de CA incluye un inversor fotovoltaico, un inversor de almacenamiento de energía y un armario de distribución. Desde el punto de vista de los costos, el controlador es más económico que el inversor fotovoltaico y el interruptor es más económico que el armario de distribución. La solución de acoplamiento de CC también se puede convertir en una máquina todo en uno que combina controlador e inversor, lo que puede ahorrar costos de equipo y de instalación. Por lo tanto, el costo de la solución de acoplamiento de CC es menor que el de la solución de acoplamiento de CA.
2. Comparación de aplicabilidad
En el sistema de acoplamiento de CC, el controlador, la batería de almacenamiento de energía y el inversor de almacenamiento de energía están en serie, la conexión es relativamente estrecha, pero la flexibilidad es deficiente. En el sistema de acoplamiento de CA, el inversor fotovoltaico, la batería de almacenamiento de energía y el inversor de almacenamiento de energía están en paralelo, la conexión no es estrecha y la flexibilidad es buena.
Por ejemplo
Si es necesario instalar un sistema de almacenamiento de energía en un sistema fotovoltaico ya instalado, es mejor utilizar el acoplamiento de CA. Solo requiere la instalación de baterías de almacenamiento de energía e inversores de almacenamiento de energía, lo que no afectará al sistema fotovoltaico original. En principio, el diseño del sistema de almacenamiento de energía no tiene relación directa con el sistema fotovoltaico y se puede determinar en función de la demanda.
Si se trata de un sistema fuera de la red recién instalado, la energía fotovoltaica, las baterías de almacenamiento de energía y los inversores deben diseñarse en función de la potencia de carga y el consumo de energía del usuario, y un sistema de acoplamiento de CC es más adecuado.
Sin embargo, la potencia de los sistemas de acoplamiento de CC es relativamente pequeña, menos de 500 kW por sistema. Los sistemas más grandes son más fáciles de controlar con acoplamiento de CA.
Comparación de eficiencia entre acoplamiento de CC y acoplamiento de CA
From the perspective of photovoltaic utilization efficiency, the two solutions have their own characteristics.
Si el usuario tiene más carga durante el día y menos durante la noche, es mejor utilizar el acoplamiento de CA. Los módulos fotovoltaicos suministran energía directamente a la carga a través del inversor fotovoltaico y la eficiencia puede alcanzar más del 96%.
Si la carga del usuario es relativamente pequeña durante el día y relativamente grande durante la noche, la energía fotovoltaica generada durante el día debe almacenarse y usarse durante la noche. Es mejor utilizar el acoplamiento de CC. Los módulos fotovoltaicos almacenan electricidad en la batería a través del controlador y la eficiencia puede alcanzar más del 95%. Si se trata de un acoplamiento de CA, la energía fotovoltaica primero debe convertirse en energía de CA a través de un inversor fotovoltaico y luego convertirse en energía de CC a través de un convertidor bidireccional y la eficiencia se reducirá a aproximadamente el 90%.
Resumen:
En resumen, las características y la selección del acoplamiento de CC y el acoplamiento de CA no son absolutas. Es necesario combinar los requisitos de la aplicación real y realizar un análisis multifacético para elegir el método de conexión adecuado.
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