興起于2009年的國內(nèi)光伏市場,目前已走過近10年的發(fā)展歷程。10年間,國內(nèi)光伏市場針對客戶需求延伸出各種各樣的應(yīng)用場景:無電地區(qū)的光伏離網(wǎng)應(yīng)用、有補(bǔ)貼地區(qū)的光伏并網(wǎng)應(yīng)用,補(bǔ)貼下降或峰谷電壓差異較大地區(qū)的光伏儲能應(yīng)用。針對三種典型應(yīng)用,我們來了解下它們的系統(tǒng)組成、產(chǎn)品拓?fù)浼芭渲梅椒ā?/span>
光伏離網(wǎng)系統(tǒng)
光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),可不依賴電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行,但為了不浪費(fèi)光伏能量,該系統(tǒng)必須配置儲能電池。光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由光伏方陣、離網(wǎng)逆變器、蓄電池組、柴油發(fā)電機(jī)或電網(wǎng)、負(fù)載等構(gòu)成,可廣泛應(yīng)用于偏遠(yuǎn)山區(qū)、電力不穩(wěn)定或無電區(qū)、海島、通訊基站等應(yīng)用場所。當(dāng)然,電網(wǎng)或柴油發(fā)電機(jī)作為備用源旁路使用,并不是必須的。光伏離網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)如下圖:
圖1:光伏離網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)圖
值得一提的是,離網(wǎng)逆變器作為該系統(tǒng)的核心,其工作必須配置蓄電池組。另外,對于無電力地區(qū)可不接入發(fā)電機(jī)或電網(wǎng),而對于有電力地區(qū)則建議接入發(fā)電機(jī)或電網(wǎng),因為這樣可使負(fù)載優(yōu)先使用發(fā)電機(jī)或電網(wǎng)供電,以延長蓄電池組的使用壽命。離網(wǎng)逆變器的內(nèi)部拓?fù)淙缦聢D:
圖2:離網(wǎng)逆變器內(nèi)部拓?fù)鋱D
離網(wǎng)逆變器共有4個輸入、輸出功率接口,應(yīng)用時需考慮下面4個方面的配置:
蓄電池組容量配置
要先獲取客戶日均用電量(kWH)、自給天數(shù)、電池最大發(fā)電深度(DOD),然后按照下述公式計算出蓄電池組容量:
所需蓄電池總?cè)萘?/span> =
光伏組件配置
結(jié)合逆變器的PV側(cè)相關(guān)參數(shù),做光伏方陣的串并聯(lián)設(shè)計:PV最大輸入功率、PV最大輸入電壓、MPPT電壓范圍、MPPT輸入路數(shù)及端子數(shù)、當(dāng)?shù)貧夂驐l件等。
AC輸入
交流輸入可同時兼容一般電網(wǎng)和柴油發(fā)電機(jī),對于無電區(qū),也可以選擇空下不接。
AC 輸出
根據(jù)客戶負(fù)載大小考慮并機(jī)數(shù)量,使逆變器并機(jī)后的總功率大于等于總負(fù)載功率;逆變器工作模式類似于后備式UPS,當(dāng)客戶接入UPS負(fù)載時,要考慮逆變器的轉(zhuǎn)換時間是否會影響到UPS設(shè)備使用。
光伏并網(wǎng)系統(tǒng)
光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),必須借助電網(wǎng)系統(tǒng)才能工作,否則逆變器會報孤島保護(hù)且不能工作。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)多用于電網(wǎng)穩(wěn)定的居民區(qū)、工商業(yè)廠房、市政公共大樓等。系統(tǒng)由光伏方陣、并網(wǎng)逆變器、電網(wǎng)、負(fù)載等構(gòu)成。其中負(fù)載根據(jù)應(yīng)用場景(自發(fā)自用余電上網(wǎng)或全額上網(wǎng)),可選擇接入或不接入。系統(tǒng)構(gòu)成如下圖:
圖3:光伏并網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)圖
并網(wǎng)逆變器是該系統(tǒng)的核心,其工作必須依賴電網(wǎng)進(jìn)行,但負(fù)載不是必須的(根據(jù)應(yīng)用場景,可選擇接入,也可選擇不接入,不影響逆變器正常工作),且負(fù)載在配電設(shè)備里接入,并不在逆變器端完成。因為功能單一,并網(wǎng)逆變器的拓?fù)湟草^為簡單,其內(nèi)部拓?fù)淙缦聢D所示:
圖4:并網(wǎng)逆變器內(nèi)部拓?fù)鋱D
并網(wǎng)逆變器只有2個輸入、輸出功率接口,應(yīng)用時也只需考慮輸入、輸出2個接口的配置:
光伏組件配置
結(jié)合逆變器PV側(cè)相關(guān)參數(shù),做光伏方陣的串并聯(lián)設(shè)計:PV最大輸入功率、PV最大輸入電壓、MPPT電壓范圍、MPPT輸入路數(shù)及端子數(shù)、當(dāng)?shù)貧夂驐l件等。
并網(wǎng)輸出
考慮電網(wǎng)電壓兼容性:220V單相、380V三相、480V三相等。
光伏儲能系統(tǒng)
光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)又可分為光伏離網(wǎng)儲能、光伏并網(wǎng)儲能、光伏離并網(wǎng)儲能系統(tǒng)三大類。上面提到的光伏離網(wǎng)系統(tǒng),也屬于光伏離網(wǎng)儲能系統(tǒng),這類系統(tǒng)前期投入成本較高,多應(yīng)用于無并網(wǎng)電價補(bǔ)貼或峰谷電價差異大的居民或工商業(yè)廠房地區(qū),以提高自發(fā)自用比例或?qū)崿F(xiàn)肖峰填谷能量時移。該系統(tǒng)由光伏方陣、蓄電池組、儲能逆變器、負(fù)載、電網(wǎng)等組成。
并網(wǎng)型光伏儲能系統(tǒng),多由現(xiàn)存的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)改造而來。根據(jù)改造位置不同,并網(wǎng)型光伏儲能系統(tǒng)又可分為交流耦合型并網(wǎng)儲能系統(tǒng)和直流耦合型并網(wǎng)儲能系統(tǒng),其構(gòu)成如下:
圖5:光伏并網(wǎng)儲能系統(tǒng)圖(交流耦合)
圖6:光伏并網(wǎng)儲能系統(tǒng)圖(直流耦合)
耦合型儲能逆變器,是并網(wǎng)型光伏儲能系統(tǒng)的核心。它除了要跟并網(wǎng)光伏系統(tǒng)兼容外,還必須提供蓄電池組的輸入接口,以對蓄電池進(jìn)行充放電管理。這兩類耦合型儲能逆變器的內(nèi)部拓?fù)鋱D如下:
離并網(wǎng)型光伏儲能系統(tǒng),通常是新建系統(tǒng),很少由改造而來。這類系統(tǒng)主要通過強(qiáng)化逆變器的功能,把離網(wǎng)、并網(wǎng)、儲能及EPS(UPS)功能集成于一體,實現(xiàn)簡單而高效的管理,同時降低系統(tǒng)成本。系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示:
圖9:光伏離并網(wǎng)儲能系統(tǒng)圖
混合型逆變器(hybrid)是該系統(tǒng)的核心,允許同時接入光伏方陣、蓄電池組、負(fù)載、電網(wǎng),可實現(xiàn)離網(wǎng)、并網(wǎng)、儲能及EPS等功能以及能量流動的智能管理。由于該系統(tǒng)同時具備三個能量輸入源,且電網(wǎng)及蓄電池可雙向流動,因此去掉其中任何一個或兩個源逆變器,該系統(tǒng)都能正常工作,故其工作模式很多。其內(nèi)部拓?fù)鋱D如下:
圖10:離并儲逆變器拓?fù)鋱D
混合型逆變器共有4個功率接口,涵蓋了AC及DC耦合型并網(wǎng)逆變器,在應(yīng)用配置上是一致的。要考慮如下4個方面:
光伏組件配置
結(jié)合逆變器的PV側(cè)相關(guān)參數(shù)做光伏方陣的串并聯(lián)設(shè)計:PV最大輸入功率、PV最大輸入電壓、MPPT電壓范圍、MPPT輸入路數(shù)及端子數(shù)、當(dāng)?shù)貧夂驐l件等。
儲能電池配置
此類逆變器一般同時兼容鉛酸及鋰電池,如采用鋰電池要選用廠家推薦的品牌,非廠家推薦品牌電池BMS不兼容,機(jī)器無法工作;電池電壓要跟逆變器電池接口電壓匹配(48V/96V/150V/200V/300V/400V等);電池組容量要考慮機(jī)器離網(wǎng)工作時負(fù)載用電量及電池組放電深度(DOD),同時確認(rèn)電池容量是否在逆變器允許的容量范圍內(nèi)。
并網(wǎng)輸出
考慮電網(wǎng)電壓兼容性:220V單相、380V三相、480V三相等。對于普通的非緊急負(fù)載,可通過該接口接入,在電網(wǎng)掉電后,該接口無電力輸出。
EPS輸出
對于緊急重要的負(fù)載,必須通過EPS口接入。其中,在電網(wǎng)存在時,由電網(wǎng)給EPS負(fù)載供電;當(dāng)電網(wǎng)掉電時,轉(zhuǎn)由PV或儲能電池給EPS負(fù)載供電。應(yīng)用上要注意逆變器輸出電壓與負(fù)載電壓匹配,容性及感性負(fù)載,要格外注意按產(chǎn)品要求負(fù)載量使用,特別是帶UPS負(fù)載時,一定要選擇轉(zhuǎn)換時間小于等于10ms的產(chǎn)品,對于手動切換或轉(zhuǎn)換時間過長的不能帶UPS負(fù)載。
以上,對光伏常用的三種系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)組成、應(yīng)用場景、產(chǎn)品拓?fù)洹⒐β式涌谂渲玫确矫娴姆治,希望對大家有所幫助。?dāng)然了,除上述三種應(yīng)用系統(tǒng)外,光伏還有其他應(yīng)用場景,比如MPPT優(yōu)化器、太陽能路燈、太陽能水泵、太陽能充電寶等,這里就不一一介紹。
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