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直流耦合與交流耦合 儲能系統的兩種技術路線差別究竟在哪?

點擊:7628  添加時間:2018-12-28 09:23:00  来源:古瑞瓦特 刘继茂

近年來,光伏發電技術飛猛進,裝機容量迅速提高,但是光伏發電存在間歇性和不可控等缺點,在沒處理之前,大規模直接接入電網,會帶來很大沖擊,影響電網的穩定運行。加入儲能環節,可以讓光伏發電平滑、穩定輸出到電網,大規模接入電網也不會影響電網的穩定。並且光伏+儲能,系統應用範圍更寬。

光儲系統,包括太陽能組件、控制器、逆變器、蓄電池、負載等設備。目前技術路線很多,但能量都需要在某一點彙集,目前主要有直流耦合“DC Coupling”和交流耦合“AC Coupling”兩種拓撲結構。

1、直流耦合

如下圖所示,光伏組件發出來的直流電,通過控制器,存儲到蓄電池組中,電網也可以通過雙向DC-AC變流器向蓄電池充電。能量的匯集點是在直流蓄電池端。

直流耦合的工作原理:當光伏系統運行時,通過MPPT控制器來給蓄電池充電;當用電器負載有需求時,蓄電池將釋放電量,電流的大小由負載來定。儲能系統連接在電網上,如果負載較小而蓄電池已充滿,光伏系統可以向電網供電。當負載功率大於光伏發電功率時,電網和光伏可以同時向負載供電。因爲光伏發電和負載用電都不是穩定的,要依賴蓄電池平衡系統能量。

2、交流耦合

如下圖所示,光伏組件發出來的直流電,通過逆變器變爲交流電,直接給負載或者送入電網上,電網也可以通過雙向DC-AC雙向變流器向蓄電池充電。能量的匯集點是在交流端。

交流耦合的工作原理:包含光伏供電系統和蓄電池供電系統。光伏系統由光伏陣列和併網逆變器組成;蓄電池系統由蓄電池組和雙向逆變器組成。這兩個系統既可以獨立運行,互不干擾,也可以脫離大電網組成一個微網系統。

直流耦合和交流耦合都是目前成熟的方案,各有其優缺點,根據不同的應用場合,選擇最合適的方案,以下是兩種方案的對比。

1、成本对比

直流耦合包括控制器,雙向逆變器和切換開關,交流耦合包括併網逆變器,雙向逆變器和配電櫃,從成本上看,控制器比並網逆變器要便宜一些,切換開關比配電櫃也要便宜一些,直流耦合方案還可以做成控制逆變一體機,設備成本和安裝成本都可以節省,因此直流耦合方案比交流耦合方案的成本要低一點。

2、適用性對比

直流耦合系統,控制器、蓄電池和逆變器是串行的,聯接比較緊密,但靈活性較差。交流耦合系統,併網逆變器、蓄電池和雙向變流器是並行的,聯接不緊密,靈活性較好。如在一個已經安裝好的光伏系統中,需要加裝儲能系統,用交流耦合就比較好,只要加裝蓄電池和雙向變流器就可以了,不影響原來的光伏系統,而且儲能系統的設計原則上和光伏系統沒有直接關係,可以根據需求來定。如果是一個新裝的離網系統,光伏,蓄電池,逆變器都要根據用戶的負載功率和用電量來設計,用直流耦合系統就比較適合。但直流耦合系統功率都比較少,一般在500kW以下,再大的系統用交流耦合比較好控制。

3、效率对比

從光伏的利用效率上看,兩種方案各有特點,如果用戶白天負載比較多,晚上比較少,用交流耦合就比較好,光伏組件通過併網逆變器直接給負載供電,效率可以達到96%以上。如果用戶白天負載比較少,晚上比較多,白天光伏發電需要儲存起來晚上再用,用直流耦合就比較好,光伏組件通過控制器把電儲存到蓄電池,效率可以達到95%以上,如果是交流耦合,光伏先要通過逆變器變成交流電,再通過雙向變流器變成直流電,效率會降到90%左右。

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