Tegen de achtergrond van de huidige energietransitie worden fotovoltaïsche energieopslagsystemen, dankzij hun unieke voordelen, een essentieel onderdeel van duurzame energieontwikkeling. De combinatie van zonne-energie en opslag vormt de cruciale schakel in het bereiken van efficiënt energiegebruik.

Vandaag helpt Sailsolar u een cruciaal concept te verkennen tussen twee koppelingsarchitecturen in zonne-energiesystemen: DC-koppeling en AC-koppeling in zonne-energieopslagsystemen.De sleutel tot het begrijpen van deze twee architecturen ligt in het vaststellen waar de energie van de zonnepanelen en de energieopslagbatterij samenkomen.

DC-koppeling: Het circuit van de zonnepanelen en de accu komen samen aan de gelijkstroomzijde.

AC-koppeling: Het circuit van de zonnepanelen en de accu komt samen aan de wisselstroomzijde.

1. DC-koppelingsarchitectuur

Bij een DC-gekoppelde architectuur wordt de gelijkstroom van de zonnepanelen gestabiliseerd door de DC-DC-omvormer in een hybride omvormer (zonne-energie-opslagomvormer) en rechtstreeks naar de batterij geleid.

Wanneer er stroom nodig is, kan deze afkomstig zijn van de zonnepanelen of de batterij. In beide gevallen wordt de gelijkstroom (DC) door de DC-AC-module in een hybride omvormer omgezet in wisselstroom (AC) voordat deze aan de verbruikers wordt geleverd.

Kernpunt: De energie blijft volledig in gelijkstroomvorm (DC) tijdens het opladen van de batterij vanuit de zonnepanelen, waardoor verliesgevende DC-AC-DC-conversie wordt vermeden.

2. AC-koppelingsarchitectuur

Bij een AC-gekoppelde architectuur werken de PV- en energieopslagsystemen relatief onafhankelijk van elkaar. De gelijkstroom die door de PV-panelen wordt opgewekt, wordt eerst via een PV-omvormer omgezet in wisselstroom, die vervolgens rechtstreeks aan het net of aan lokale verbruikers wordt geleverd.

Als de door de zonne-omvormer opgewekte wisselstroom moet worden opgeslagen, moet deze worden verwerkt door een PCS (Power Conversion System), die de stroom weer omzet in gelijkstroom om de batterij op te laden. Bij het ontladen zet de PCS de gelijkstroom van de batterij weer om in wisselstroom voor gebruik door de aangesloten apparaten.

Kernpunt: Het opladen van de batterij met behulp van de zonnepanelen vereist een DC → AC → DC-conversie, en het voeden van de verbruikers voegt daar nog een DC → AC-conversie aan toe.

3. Vergelijking van beide architectuurstijlen

(1) Energiestroompad en conversiestappen

DC-koppeling: De door de PV-modules opgewekte gelijkstroom kan de batterij direct opladen (DC-DC), zonder DC-AC-DC-omzetting, wat resulteert in lagere energieverliezen.

AC-koppeling: Het opslaan van PV-energie vereist een tweestapsomzetting (DC-AC-DC). Bij uiteindelijk gebruik ondergaat de energie in totaal drie omzettingsstappen, wat leidt tot relatief hogere energieverliezen.

(2) Systeemapparatuur en kosten

DC-koppeling: Maakt gebruik van een geïntegreerde hybride omvormer (of zonne-energie-opslagomvormer), die PV MPPT, bidirectionele conversie en batterijbeheer combineert. Dit vermindert het aantal benodigde componenten en aansluitkabels, waardoor de initiële investering lager uitvalt. Minder componenten betekenen ook lagere installatie- en onderhoudskosten.

AC-koppeling: Vereist aparte zonne-omvormers en een batterijomvormer (PCS), samen met een bijbehorend AC-verdeelbord. Het grotere aantal componenten verhoogt de bekabelingskosten en vereist meer installatieruimte.

(3) DC-naar-AC-verhouding (belastingsverhouding van de omvormer)

Ervan uitgaande dat de transformator in de fabriek een vermogen heeft van 2,5 MVA, wordt het totale vermogen van de omvormer doorgaans beperkt tot 80% van dat vermogen (ongeveer 2 MW) voor een veilige werking.

DC-koppeling: Kan een PV-installatie van 4 MWp ondersteunen. Als de PV-installatie 4 MW aan vermogen opwekt, kan 2 MW rechtstreeks naar de batterij worden geleid om te worden opgeladen via de DC-bus (een DC-DC-proces).

De resterende 2 MW wordt door de PCS in de hybride omvormer omgezet en als 2 MW wisselstroom geleverd. De opgeslagen groene energie kan tijdens de piekuren in de avond worden ingezet, waardoor de zonne-energieproductie optimaal wordt benut om te voldoen aan de hogere vraag van bedrijven naar hernieuwbare energie.

AC-koppeling: De opwekking van zonne-energie wordt voornamelijk beperkt door het vermogen van de PV-omvormer. Met een DC-naar-AC-verhouding van 1,3 kan een PV-installatie van 2,6 MWp worden geïnstalleerd. Als deze 2,3 MW gelijkstroom opwekt, zal de 2 MW AC PV-omvormer de output beperken, waardoor de PV-opwekking wordt afgeremd en zonne-energie verloren gaat.

(4) Systeemcompatibiliteit en schaalbaarheid

DC-koppeling: Biedt een hoge mate van integratie tussen de PV- en opslagsystemen. De compatibiliteit met bestaande PV-systemen is echter beperkt, waardoor vaak de originele omvormer vervangen moet worden. Ook de uitbreidingsmogelijkheden van het systeem worden beperkt door het maximale ingangs-/uitgangsvermogen van de hybride omvormer en de specificaties van de batterijpoorten.

AC-koppeling: Biedt eenvoudige aanpassing voor bestaande PV-systemen, omdat opslag kan worden toegevoegd door een batterijomvormer en batterijen parallel te schakelen aan de AC-zijde. Het maakt een flexibele keuze van apparatuur van verschillende merken mogelijk en biedt een grotere schaalbaarheid.

4. Hoe u de juiste AC- en DC-koppelingsoplossing selecteert

(1) DC-koppeling: Scenario's zoals de bouw van nieuwe zonne-energieopslagsystemen, het streven naar een hogere conversie-efficiëntie en DC-naar-AC-verhouding, en situaties waarin de installatieruimte enigszins beperkt is.

(2) AC-koppeling: Scenario's zoals het toevoegen van energieopslag aan bestaande PV-systemen, het vereisen van compatibiliteit met apparatuur van meerdere merken en hybride integratie van meerdere energiebronnen.

Elke methode heeft zijn voor- en nadelen, en er bestaat geen optimale keuze voor alle scenario's. De praktische keuze moet gebaseerd zijn op een grondige evaluatie van de specifieke omstandigheden en vereisten van het project. Naarmate beide technologieën zich verder ontwikkelen, beloven ze een steeds breder scala aan oplossingen te bieden, waardoor gebruikers de optimale keuze kunnen maken voor hun unieke energievoorziening in de toekomst.