Hvernig virka rafhlöður, inverterar og sólarrafhlöður saman?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Heildaruppbygging kerfis og meginreglur um skiptingu íhluta

 

Þrír kjarna þættir alls kerfisins eru: ljósvökvaeiningar (sólarplötur),orkugeymsla litíum rafhlöður, og tvíátta orkugeymslueinvertara (PCS). Fylgihlutir sem styður eru: DC tengiboxar, aflrofar, rafmagnsmælar, dreifiskápar, netviðmót og heimilisálag.

 

1. Undirliggjandi vinnureglur hvers íhluta

 

(1) Sólarljósplötur (orkuframleiðslueiningar)

 

Spjöldin eru samsett úr miklum fjölda ljósafrumum sem eru tengdir í röð/samsíða, byggt á ljóseindaáhrifum: sólarljóseindir slá á kísilhálfleiðara, spennandi rafeindir til að mynda stefnujafnstraum;

 

● Framleiðslueiginleikar: Hreint DC máttur; spenna sveiflast verulega með ljósstyrk og hitastigi; háspenna í hádeginu, lágspenna snemma morguns/kvölds og á skýjuðum dögum;

 

● Ekki er hægt að tengja beint við heimilistæki (heimilistæki 220V riðstraumur), ekki hægt að tengja beint við rafhlöður (spennumisræmi og skortur á hleðsluvörn mun valda bólgnum og skemmdum);

 

● Margar töflur sem eru tengdar í röð auka heildar DC spennu, og tengd samhliða auka heildarhleðslustrauminn.

 

(2) Orkugeymslurafhlaða (orkugeymslueining, almennt litíumjárnfosfat)

 

Innbyrðis samanstendur það af frumum → einingum →rafhlöðupakkar + BMS (rafhlöðustjórnunarkerfi):

 

1) Kjarnaaðgerðir BMS: jafnvægi frumuspennu, ofhleðslu/yfir-losun/ofstraums-/háhitavörn og rauntímatilkynning um eftirstandandi SOC;

 

2) Orkuform: getur aðeins geymt og gefið út DC afl;

 

3) Hleðsla: Lágt-óstöðugt jafnstraumsafl frá ljósvökva er aðeins hægt að hlaða á öruggan hátt eftir að inverterið hefur verið stöðugt;

 

4) Afhleðsla: gefur frá sér stöðugu DC afl til invertersins til að snúa við og auka spennu.

 

(3) Tvíátta orkugeymsla inverter PCS (kerfisstýringarkjarna)

 

Venjulegir ljósvakar breyta aðeins DC í AC; orkugeymslu PCS er tvíátta aflbreytir með tveimur hringrásum:

 

1) Inverter Channel (DC → AC): Photovoltaic / rafhlaða DC → uppörvun, sía → staðall 220V/380V sinusoidal AC afl til að útvega heimilistæki;

 

2) Afriðunarrás (AC→DC): Rafstraumstreymi → stig-leiðrétting niður → stöðugt jafnstraumsafl til að hlaða rafhlöðuna (slökkt á-rafmagnsgeymslu);

 

3) Innbyggður-aðalstýringarkubbur: Raun-öflun ljósafls, rafhlöðu SOC, hleðsluafls fyrir heimili og netspennu; millisekúndna-sjálfvirk aflúthlutun og skipting á rekstrarhamum.

 

Samanburður á grunnbreytum og virkni kjarnaþáttanna þriggja:

 

Íhlutir	Orkutegund	Kjarnaaðgerðir	Lykilfæribreytur	Rekstrartakmarkanir
Sólarljósaplötur	Sendir aðeins DC út	Sólarorku er breytt í raforku; þetta er eina orkuframleiðsla kerfisins.	Hámarksafl, opinn-spenna, skammhlaupsstraumur-, skilvirkni umbreytinga	Ekkert rafmagn er framleitt án ljóss; úttaksspennan er breytileg eftir birtu og hitastigi.
Orkugeymslurafhlaða	Geymdu/úttak DC afl	Geymið umfram raforku fyrir aflgjafa á tímum myrkurs.	Stærð kWh, nafnspenna, SOC hleðsla og losunarbil, hringrásarlíf	Ofhleðsla og ofhleðsla-er bönnuð; DC hleðsla og afhleðsla er aðeins leyfð.
Tvíátta orkugeymsla inverter PCS	AC/DC tvíátta breytir	Afldreifing, spennustjórnun, hleðslu- og losunarstýring, nettengingarvörn	Metið AC/DC afl, tvíátta umbreytingarskilvirkni, eyjavörn, MPPT mælingar	Miðstöð fyrir samræmda stjórn á ljósvökva, rafhlöðum og raforkukerfi

 

 

 

 

 

Ljúktu núverandi flæði undir 4 rekstrarskilyrðum

 

Skilyrði 1: Sólríkur dagur með miklu sólarljósi, raforkuframleiðsla > Rafmagnsnotkun heimilanna

 

1. Sólarplötur mynda sveiflukenndan DC orku → safnað í DC sameinabox → DC inntaksskaut PCS;

 

2. PCS fyrsta skref: breytir hluta af DC aflinu í straumafl, forgangsraða framboði til allra heimilistækja;

 

3. Eftirstöðvar umfram DC afl, eftir að hafa verið stjórnað og straumur-takmarkaður af PCS, er inntak til að hlaða orkugeymslurafhlöðuna. BMS fylgist með hleðslustraumi og spennu í rauntíma;

 

4. Þegar rafhlaðan er fullhlaðin (SOC 100%), aftengir PCS hleðslurásina sjálfkrafa og umframafl er flutt aftur inn á landsnetið til sölu.

 

 

Skilyrði 2: Miðlungs sólarljós, raforkuframleiðsla jafngildir heimilisálagi

 

Öllu DC afl frá ljósvakakerfinu er breytt í riðstraum til notkunar á heimilistækjum. Rafhlaðan er aðgerðalaus, hvorki í hleðslu né afhleðslu, án samskipta milli nets.

 

 

Rekstrarástand 3: Nótt/skýjaður/rigningardagur, engin sólarorkuframleiðsla

 

1. Sólarorka hefur engin DC framleiðsla; PCS skynjar rafmagnsskort.

 

2. Afhleðsluskipun er send til rafhlöðunnar BMS; rafhlaðan gefur frá sér stöðugu DC afl til PCS.

 

3. PCS framkvæmir snúning og gefur út AC afl til heimilisálagsins.

 

4. Þegar hleðsla rafhlöðunnar fer niður í neðri mörkin (SOC 20%), stöðvar PCS rafhlöðuafhleðslu og skiptir sjálfkrafa yfir í rafmagn.

 

 

Rekstrarskilyrði 4: Slökkt-Meginorkugeymsla (lágt raforkuverð á nóttunni) + öryggisafrit af rafmagnsleysi

 

1. Á nóttunni, án sólarljóss, dregur PCS straumafl frá ristinni, leiðréttir það í stöðugt DC afl til að hlaða rafhlöðuna.

 

2. Skyndilegt rafmagnsleysi: PCS kveikir á eyjuvörn, aftengist netið. Aðeins sólarorkan (með sólarljósi) og rafhlaðan starfa sjálfstætt og koma í veg fyrir öfuga orkuflutning sem gæti skaðað viðhaldsstarfsfólk netsins.

 

3. Eftir að netið er endurheimt samstillir kerfið sig sjálfkrafa og tengist aftur við netið og heldur aftur eðlilegri notkun.

 

 

Rökfræðitafla fyrir orkudreifingu fyrir fjögur rekstrarskilyrði:

 

Lykil viðbótarkjarnatækni

 

1. Hámarks Power Point Tracking (MPPT) (Innbyggt í PCS): Ljósspenna sveiflast mikið. MPPT aðlagar viðnám í rauntíma, sem tryggir að ljósvökvaspjöldin skili alltaf hámarksafli við núverandi sólarljós og eykur orkuframleiðslu um 15% -30%.

 

2. BMS og PCS samskipti og tenging: Rafhlaðan BMS sendir spennu, hitastig og SOC gögn til invertersins í rauntíma. Inverterinn stillir hleðslu/hleðsluafl út frá rafhlöðustöðu til að koma í veg fyrir skemmdir á frumum.

 

3. Viðskiptatap Skýring: Rafhleðslutap frá DC til AC er um það bil 3%-6%; rist AC til rafhlöðu DC hleðslutap er 4%-7%. Hágæða PCS í greininni nær yfirgripsmikilli viðskiptahagkvæmni sem er meira en eða jafnt og 96%.

 

 

Samanburður á íhlutum í nettengdri-orkugeymslu vs. slökkt-orkugeymslukerfi:

 

Samanburðaratriði	Nettengt-orkugeymslukerfi (almennt fyrir heimilisnotkun)	Slökkt-orkugeymslukerfi (svæði án raforkukerfis)
Inverter	Tvíátta net-tengd PCS með samstilltu neti-tengingaraðgerð	Slökkt-orkugeymslubreytir, án nettengdrar einingu-
Kröfur um getu rafhlöðu	Það er svolítið lítið; ef það er ekkert rafmagn geturðu skipt yfir í straumafl.	Stórar-rafhlöður þurfa að passa við-orkunotkun allan daginn.
Umframaflvinnsla	Rafmagn er flutt á raforkukerfið og selt.	Að útbúa afhleðsluviðnám eyðir umframafli.
Möguleiki á rafmagnsleysi	Eyjastilling óháð-aflgjafi til skamms tíma	Allt ferlið byggir á ljósvökva og rafhlöðum fyrir sjálf-aðstoð.
kostnaður	Meðal-styrkur, hentugur fyrir borgarnotendur með rafmagnsnet.	Mikil hæð, hentugur til notkunar á afskekktum fjalllendi og hirðsvæðum

 

 

 

Einfölduð samantekt (til að auðvelda skilning og leggja á minnið)

 

1. Ljósvökvaplötur eru ábyrgir fyrir því að „framleiða rafmagn,“ og framleiða aðeins óstöðugan jafnstraum (DC).

 

2. Orkugeymslurafhlöður eru ábyrgar fyrir því að "geyma rafmagn," geyma aðeins DC, leysa vandamálið með enga orkuframleiðslu á nóttunni.

 

3. Power storage inverter (PCS) er „sendingarstjóri“, sem lýkur AC/DC tvíátta umbreytingu og dreifir sjálfkrafa afli frá ljósafhlöðum, rafhlöðum og neti. Allt kerfið getur ekki starfað eðlilega og stöðugt án einhvers þessara íhluta.