Conhecimento Dyness | Sistema acoplado em CC + sistema acoplado em CA

‍Prefácio

Os sistemas de acoplamento CC e CA são métodos comuns de conversão de energia em novos cenários de aplicação de energia. Eles têm suas vantagens em cenários de aplicação prática para atender a diferentes necessidades de aplicação prática. Nas soluções atuais de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica, uma solução de «sistema de acoplamento CC + CA» foi derivada de acordo com os requisitos e demandas.

Os inversores híbridos são um novo tipo de tecnologia solar que combina as vantagens dos inversores solares tradicionais com a flexibilidade dos inversores de bateria num único dispositivo de hardware. Para novos clientes que desejam instalar um sistema de geração de energia solar com capacidades de atualização e expansão futuras, os inversores híbridos são uma solução emergente e em voga (Solar). No entanto, o elevado custo de substituição do sistema global e os elevados custos de aquisição de hardware e modificação do sistema para combinar com o sistema fotovoltaico existente (painel fotovoltaico + inversor ligado à rede) fazem com que os clientes existentes no mercado das novas energias anseiem por uma solução mais económica em comparação com o inversor híbrido integrado. Por conseguinte, surgiu a solução «acoplamento CC + sistema de acoplamento CA», que proporciona uma nova forma de os clientes existentes no mercado usufruírem de energia limpa.

< Diagrama do sistema de acoplamento CC + acoplamento CA >

No sistema de solução, o sistema híbrido de armazenamento de energia fotovoltaica acoplado em CC tem a função de acoplamento CA, integrando o sistema ligado à rede e o sistema de armazenamento de energia fotovoltaica através de controlo lógico. A geração de energia do inversor fotovoltaico pode carregar a bateria através da conversão CA-CC, realizando um modo de aplicação geral de «autoconsumo».

O «sistema de acoplamento CC+CA» alcança um certo equilíbrio entre o custo do sistema e os requisitos específicos de luz/capacidade de armazenamento, sendo adequado para a expansão e transformação do armazenamento de energia de sistemas fotovoltaicos existentes ou para a instalação de novos sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica. O cenário de aplicação não só melhora a taxa de autoconsumo fotovoltaico, como também aumenta a taxa de utilização do sistema de armazenamento de energia. Por exemplo, 70% da carga CA doméstica pode ser fornecida diretamente pelo sistema fotovoltaico e os restantes 30% da carga de energia podem ser complementados pelo sistema de armazenamento de energia.

Este tipo de combinação e método de correspondência não só é altamente flexível, como também mais «flexível» do que um sistema de acoplamento simples. Por exemplo, o utilizador não é muito sensível à capacidade do sistema de baterias de armazenamento de energia, pelo que pode optar por uma bateria de armazenamento de energia de pequena capacidade para poupar dinheiro. Se a família do cliente tiver mais equipamentos elétricos e estiver disposta a adquirir uma bateria de armazenamento de energia de grande capacidade para armazenar o excedente de energia fotovoltaica, a fim de alcançar o objetivo económico de “reduzir picos e preencher vales”, então o cliente pode adquirir um sistema de bateria de armazenamento de energia de grande capacidade. Ou a família do cliente adquiriu recentemente veículos de energia nova, adicionou pilhas de carregamento e adquiriu um grande número de equipamentos elétricos de alta potência. O sistema fotovoltaico original não é suficiente para suportar a potência da carga elétrica atual. Nesse momento, o utilizador pode não só expandir a capacidade do sistema fotovoltaico, mas também adicionar um sistema de bateria de armazenamento de energia para coordenar com o sistema fotovoltaico para atender à demanda de “reduzir picos e preencher vales” e garantir a estabilidade e confiabilidade das cargas elétricas domésticas.

No entanto, também existem alguns pontos preocupantes neste sistema, tais como a implementação do esquema anti-refluxo, a monitorização da carga e o desperdício de energia fotovoltaica em aplicações fora da rede. Estes problemas são normalmente resolvidos através de:

Soluções para aplicações fora da rede

Quando o inversor fotovoltaico está em funcionamento, o sistema de rede funciona como uma fonte de tensão estável para fornecer energia para o seu funcionamento normal. Portanto, no cenário de operação fora da rede, o inversor fotovoltaico não pode funcionar normalmente. No «sistema de acoplamento CC + acoplamento CA», se você deseja realizar a operação normal do inversor fotovoltaico na situação fora da rede, geralmente usa a função fora da rede do inversor de armazenamento de energia para simular a fonte de tensão (a fonte de corrente é comutada para fonte de tensão), para garantir a operação normal do inversor solar.

Os fabricantes de inversores, a fim de perceber a relação entre baterias de armazenamento de energia, cargas domésticas/industriais e comerciais e a «oferta e procura» de eletricidade em sistemas fotovoltaicos. Normalmente, é adotada uma estratégia de controlo P/F para controlar a saída do inversor solar, ajustando a frequência de saída da máquina de armazenamento de energia.

< Diagrama de controlo de frequência >

Nota: «P» refere-se à potência; «F» refere-se à frequência. A estratégia de controlo P/F garante que a potência fornecida à carga permanece estável mesmo quando a carga muda, alcançando assim um controlo eficiente e preciso da carga.

Esquema de prevenção de refluxo

No cenário de aplicação da solução de sistema de uma máquina híbrida mais uma máquina ligada à rede, para evitar o refluxo, é necessário não só controlar os painéis fotovoltaicos intervenientes pelo inversor híbrido de armazenamento de energia, mas também controlar a energia elétrica gerada pelo inversor fotovoltaico. Geralmente, três lógicas e métodos de controlo comumente usados no mercado podem atingir esse objetivo.

1. Comunicação direta entre o inversor fotovoltaico e o inversor de armazenamento de energia. Geralmente, o inversor de armazenamento de energia é usado como host para comunicação, e o inversor fotovoltaico é controlado para controlar sistematicamente o carregamento e descarregamento da bateria de armazenamento de energia e a fonte de alimentação da carga.

2. Conecte externamente hardware adicional de controlo total unificado. Use dispositivos de hardware de controlo externo adicionais como o cérebro lógico de controlo geral de todo o sistema de armazenamento de energia. No entanto, esse tipo de custo de entrada é relativamente alto e é necessária uma depuração de comunicação especial para atingir esse objetivo.

3. O inversor fotovoltaico e o inversor de armazenamento de energia são controlados separadamente. Esta solução é relativamente simples e rudimentar e requer que os limites anti-refluxo sejam consistentes. Além disso, existem diferenças incontroláveis na velocidade de resposta e na precisão da amostragem de dados de diferentes modelos, que geralmente precisam ser verificadas por testes de correspondência antes de serem colocadas em prática.

Solução de monitorização de carga

O esquema de monitorização de carga e o esquema anti-refluxo são complementares entre si. As três soluções anti-refluxo acima também podem realizar a função de monitorização de carga.

Nota: Quando o inversor de armazenamento de energia (adicionando várias deteções CT) e o inversor fotovoltaico (é necessário o mesmo fabricante para monitorização e visualização de software e processamento de dados) são controlados separadamente, isso é normalmente realizado através da integração de dados na nuvem ou da monitorização da carga dos terminais de monitorização. Portanto, normalmente, isso só pode ser realizado através da correspondência com inversores da mesma marca.

Citação

SolarPalmetto. (Sem data). O que é um inversor híbrido? Acessado em: 19 de julho de 2023, Fonte: Blog da Palmetto Solar: https://palmetto.com/learning-center/blog/hybrid-inverter-for-solar -guide-pros-cons