Домовладелица из Финикса позвонила своему установщику через три месяца после установки батарей в существующую солнечную систему. Аккумуляторы заряжались до 100% каждый день. Еще они разряжались до 20% каждую ночь. Но ее счет за электроэнергию почти не изменился. Проблема была не в батареях -, а в архитектуре связи. Ее установщик использовал систему, связанную с постоянным током-, что потребовало замены ее идеально работающего солнечного инвертора на гибридный блок. Во время замены из-за ошибки проводки система экспортировала накопленную энергию батареи в сеть вместо того, чтобы обеспечивать электроэнергией дом. Три месяца «резервного питания» пошли прямо коммунальной компании по оптовым ценам.
Связь по переменному току и связь по постоянному току — это не просто техническое различие. Он определяет, насколько эффективно ваша система преобразует и сохраняет солнечную энергию, сколько стоит установка, сможете ли вы сохранить существующий солнечный инвертор и -, если проводка неправильная, -, будете ли вы снабжать электроэнергией свой дом или субсидировать сеть.
Фундаментальное отличие: где подключается батарея
Через каждую солнечную систему-плюс-аккумулирования проходит два типа электричества: постоянный ток (постоянный ток) от солнечных панелей и аккумуляторов и переменный ток (переменный ток), который используется вашим домом и сетью. Метод соединения описывает, где в этом потоке энергии подключается батарея.
Соединение с постоянным током-: аккумулятор на солнечной стороне
В системе с-связью по постоянному току аккумулятор располагается на стороне постоянного тока системы - между солнечными панелями и инвертором. Солнечные панели производят энергию постоянного тока, которая поступает непосредственно в батарею (также постоянный ток) через контроллер заряда или через гибридный инвертор, который управляет как солнечной энергией, так и зарядкой батареи в одном устройстве.
Путь энергии выглядит следующим образом:
Солнечные панели (постоянный ток) → Контроллер заряда / Гибридный инвертор → Аккумулятор (постоянный ток) → Инвертор → Дом (переменный ток)
Когда батарея разряжается для питания вашего дома, накопленная энергия постоянного тока преобразуется в переменный ток только один раз через инвертор. Когда солнечная батарея заряжает батарею, энергия постоянного тока поступает непосредственно в нее без какого-либо промежуточного преобразования.
С подключением по переменному току-: аккумулятор со стороны дома
В системе,-связанной с переменным током, батарея подключается на стороне переменного тока - после того, как солнечный инвертор уже преобразовал солнечную энергию постоянного тока в переменный ток. Отдельный инвертор батареи затем преобразует этот переменный ток обратно в постоянный для зарядки аккумулятора. Когда батарея разряжается, инвертор батареи снова преобразует постоянный ток обратно в переменный.
Энергетический путь:
Солнечные панели (постоянный ток) → Солнечный инвертор → Шина переменного тока → Аккумуляторный инвертор → Аккумулятор (постоянный ток)
Батарея (постоянный ток) → Инвертор батареи → Шина переменного тока → Дом (переменный ток)
Обратите внимание на дополнительные шаги преобразования. Каждый раз, когда энергия проходит через инвертор, ее часть теряется в виде тепла.
Эффективность: цифры, которые имеют значение
При каждом преобразовании постоянного-в-переменного тока или переменного-в-постоянного тока теряется 3–5 % энергии в виде тепла. Это складывается:
| Энергетический путь | Постоянный ток-Соединен | Переменный ток-с соединением |
|---|---|---|
| Солнечная → Аккумулятор (зарядка) | ~98 % (постоянный ток-постоянный ток, одна ступень) | ~90–92% (DC→AC→DC, две ступени) |
| Батарея → Дом (разряжается) | ~94–96% (постоянный ток→переменный ток, одна ступень) | ~94–96% (постоянный ток→переменный ток, одна ступень) |
| Туда и обратно-: Солнечная батарея → Батарея → Дом. | ~93–94% | ~85–88% |
| Солнечная → напрямую от дома (без батареи) | ~96–97% | ~96–97% |
Разрыв в эффективности-потоков туда и обратно составляет 5–8 процентных пунктов. Давайте точно проследим, куда идет каждый процентный пункт, чтобы цифры не были просто утверждениями -, их можно было проверить:
Вывод постоянного тока-связанного туда и обратно-:Солнечные панели производят 10 кВтч постоянного тока → контроллер заряда передает ~98 % в батарею (0,2 кВтч теряется в виде тепла при преобразовании постоянного-постоянного тока) → 9,8 кВтч сохраняется → аккумулятор разряжается через гибридный инвертор с эффективностью ~95 % постоянного тока-в-переменного тока → 9,8 × 0.95=9.31 кВтч доставляется в дом. Поездка туда и обратно-: 9:31 ÷ 10 =93.1%.
Вывод AC-связанного туда и обратно-переключения:Солнечные панели производят 10 кВтч постоянного тока → солнечный инвертор преобразует ~96% в переменный ток (потеря 0,4 кВтч) → 9,6 кВтч переменного тока → аккумуляторный инвертор преобразует переменный ток обратно в постоянный ток с ~95% (потеря 0,48 кВтч) → 9,12 кВтч сохраняется → батарея разряжается через аккумуляторный инвертор при ~95% постоянного тока-в-переменный ток → 9,12 × 0.95=8.66 кВтч доставляется в дом. Поездка туда и обратно-: 8,66 ÷ 10 =86.6%.
Разница: 0,65 кВтч теряется на каждые 10 кВтч цикла. При ежедневном полном цикле это 237 кВтч в год - примерно 60–95 долларов США при пиковых тарифах TOU 0,25–0,40 долларов США/кВтч.
Для небольших жилых систем с этой потерей можно справиться. Для большегокоммерческие и промышленные системы хранения энергииезда на велосипеде несколько раз в день, совокупная потеря эффективности становится важным фактором при расчете рентабельности инвестиций.
Почему разрыв в эффективности не всегда является решающим фактором:Потери в 5–8 %-наиболее важны, когда вы ежедневно меняете батарею на солнечную. Если ваша батарея в основном служит в качестве резервного источника питания (полностью заряжается и разряжается только во время отключений), эффективность туда и обратно практически не имеет значения -, вы редко ездите на велосипеде по пути с потерями. Выбирайте архитектуру на основе основного варианта использования, а не только характеристик эффективности.
Реальное сравнение: когда использовать каждую архитектуру
Соединение постоянного тока-лучше, если:
Вы устанавливаете солнечную и батарею вместе (новая сборка).Когда все подключается одновременно, DC-в сочетании с гибридным инвертором представляет собой самую простую и эффективную архитектуру. Одно устройство управляет солнечным MPPT, управлением батареями и выдачей переменного тока,-привязанного к сети. Меньше компонентов, меньше потенциальных точек отказа, меньше трудозатрат на установку.
⚡ Совет для профессионалов - Тщательно сопоставляйте строки MPPT.Самая распространенная ошибка при установке-связи по постоянному току, с которой мы сталкиваемся: установщики подключают панели панели, напряжение которых превышает максимальное входное напряжение MPPT гибридного инвертора. Холодным утром (когда напряжение на панели достигает пика) струна, которая нормально тестируется при 25 градусах, может подняться на 15–20 % выше спецификации при -5 градусах. Это отключит защиту инвертора от перенапряжения и полностью отключит солнечную зарядку. Всегда рассчитывайте напряжение струны при самой низкой ожидаемой температуре, используя температурный коэффициент панели, а не только при STC (стандартных условиях испытаний).
Вам нужна максимальная эффективность-самопотребления.Если ваша цель — хранить все возможные кВтч солнечной энергии и использовать ее самостоятельно (что часто встречается на рынках с низкими-тарифами или отсутствием чистых измерений), преимущество в эффективности на 5–8 % от связи по постоянному току напрямую приводит к увеличению полезной энергии в день.
Вы строите автономную-сетевую систему.Автономным-системам принципиально необходима связь по постоянному току, поскольку в сети нет шины переменного тока, к которой можно было бы подключиться. Гибридный инвертор управляет солнечной зарядкой, аккумулятором и выходом переменного тока как единая интегрированная система. Рекомендации по выбору размера вне-сетки см. в нашем анализебытовые системы хранения энергии.
Ваша солнечная батарея имеет малую или среднюю мощность (менее 10 кВт).Большинство бытовых гибридных инверторов выдерживают 5–10 кВт солнечной энергии. В этом диапазоне соединение по постоянному току является простым и-экономичным.
Соединение по переменному току-лучше, если:
Вы добавляете батареи к существующей солнечной системе (модернизируете).Это самый сильный вариант использования связи по переменному току. Ваш текущий солнечный инвертор остается на месте - без необходимости переподключения панелей, замены функционального оборудования или повторного-повторного ввода солнечной системы в эксплуатацию. Инвертор аккумуляторной батареи просто подключается к распределительному щиту переменного тока рядом с инвертором солнечной энергии.
Мы видели, как заказчики модернизации предлагали 3000–5000 долларов США только за работу по замене работающего солнечного инвертора на гибридный блок в модернизации с подключением к постоянному току-. Соединение по переменному току полностью позволяет избежать этих затрат.
🔧 Совет для профессионалов - Перед подключением переменного тока проверьте емкость основной панели.Аккумуляторные инверторы-с связью по переменному току подключаются к главной панели выключателя так же, как и любое другое крупное устройство. Аккумуляторный инвертор на 5 кВт на панели на 200А подойдет. Но если вы добавляете аккумуляторный инвертор мощностью 5 кВт к панели, которая уже имеет солнечный инвертор мощностью 7,6 кВт, вы можете превысить номинал шины панели в соответствии с «правилом 120%» NEC 705.12. Перед заказом оборудования вашему электрику необходимо проверить мощность обратной подачи. Мы видели, как установка задерживалась на три недели, потому что панель требовала обновления -, что было сюрпризом в 1500 долларов, на который никто не заложил бюджет.
На ваш существующий солнечный инвертор все еще распространяется гарантия.Замена 3-солнечного инвертора на гибридный блок аннулирует первоначальную гарантию на инвертор и приводит к потере 7+ лет оставшегося срока службы. Соединение по переменному току оставляет его нетронутым.
У вас есть большая солнечная батарея, мощность которой превышает пределы входной мощности гибридного инвертора.Многие гибридные инверторы имеют максимальную мощность солнечной энергии 8–10 кВт. Если у вас есть массив мощностью 15 кВт с соответствующим солнечным инвертором мощностью 15 кВт, соединение по постоянному току потребует либо уменьшения мощности солнечной энергии, либо установки нескольких гибридных инверторов. Соединение по переменному току позволяет имеющемуся большому инвертору управлять всем массивом, в то время как инвертор батареи работает независимо.
Вам нужна гибкость бренда.Связь по переменному току отделяет выбор солнечного инвертора от выбора аккумуляторного инвертора. Вы можете подключить солнечный инвертор SolarEdge или Enphase к любой совместимой аккумуляторной системе-с подключением по переменному току. Связь по постоянному току обычно привязывает вас к экосистеме одного производителя для управления солнечной батареей и батареями.
Сравнение затрат: что на самом деле указано в счете
| Фактор стоимости | DC-Соединено (новая установка) | AC-Соединение (модернизация) | DC-Соединенный (модернизация) |
|---|---|---|---|
| Гибридный инвертор | $1,500–$3,500 | Не требуется | $1,500–$3,500 |
| Аккумуляторный инвертор | Не требуется | $1,000–$2,500 | Не требуется |
| Замена солнечного инвертора | N/A | N/A | 0 долларов США (но аннулирует существующую гарантию) |
| Замена проводки/повторный-ввод в эксплуатацию | Минимальный | Минимальный | 1000–3000 долларов США за работу |
| Аккумуляторные модули (10 кВтч) | $4,000–$7,000 | $4,000–$7,000 | $4,000–$7,000 |
| Общая стоимость системы | $5,500–$10,500 | $5,000–$9,500 | $6,500–$13,500 |
Вывод: модернизация с использованием постоянного тока- — самый дорогой вариант, поскольку вы платите за новый гибридный инвертор и работу по перемонтажу существующей солнечной системы. При модернизации соединение по переменному току почти всегда выигрывает по стоимости.
Для новых установок без существующей солнечной системы соединение постоянного тока обычно обходится на 500–1500 долларов дешевле, поскольку вы покупаете один гибридный инвертор вместо двух отдельных устройств.
Чтобы получить представление о полной разбивке затрат на проекты хранения аккумуляторных батарей -, включая установку, балансировку системы и текущее обслуживание -, см. наше подробное руководство поСтоимость аккумуляторной системы хранения энергии.
Гибридные инверторы: стандарт-сопряжения по постоянному току
Гибридный инвертор (также называемый многорежимным-инвертором или инвертором с-готовностью к работе от батареи) — это основной компонент системы,-связанной по постоянному току. Оно сочетает в себе три функции в одном устройстве: контроллер заряда солнечной энергии (MPPT), зарядное устройство/управление аккумулятором и сетевой-инвертор.
На что обратить внимание при выборе гибридного инвертора для литиевой аккумуляторной системы емкостью 200 Ач:
- Совместимость напряжения батареи- должно соответствовать диапазону напряжения вашей батареи (обычно 48 В номинала, 42–58 В для LiFePO4).
- Протокол связи- Совместимость с шиной CAN или RS485 с BMS вашего аккумулятора для точного мониторинга состояния--заряда
- Максимальный ток заряда/разряда- должен соответствовать номинальному постоянному току вашей батареи или превышать его.
- Возможность резервного питания- если вам требуется электроэнергия во время перебоев в сети, инвертор должен поддерживать секционирование (автоматическое отключение от сети и переключение на батарею)
- Солнечная входная мощность- Ограничения по напряжению и току MPPT должны соответствовать планируемому массиву панелей.
Для более глубокого пониманиякак работают аккумуляторные системы хранения энергиис инверторами, связью BMS и взаимодействием с сетью, см. наше техническое руководство.
Реальность холодного климата: фактор, который большинство руководств по спариванию игнорируют
Показатели эффективности связи переменного и постоянного тока измерены при угле 25 градусов. В гараже Миннесоты в январе эти числа смещаются -, и архитектура сцепления влияет на то, насколько они смещаются.
Основная проблема:Батареи LiFePO4 не могут безопасно заряжаться при температуре ниже 0 градусов (32 градуса F). Зарядка при температуре ниже-нулевой температуры приводит к тому, что литиевое покрытие на аноде - приводит к постоянной и необратимой деградации, которая снижает емкость на 20–30 % за одну зиму холодной зарядки. Качественная BMS блокирует зарядку при температуре ниже 0 градусов, но это означает, что ваша солнечная батарея не сможет заряжать батарею холодным утром, пока элементы не нагреются.
Как тип муфты взаимодействует с холодной погодой:
В системе, связанной-по постоянному току,Солнечная энергия поступает непосредственно в батарею. Если BMS блокирует зарядку из-за того, что элементы холодные, солнечной энергии некуда идти, кроме как в сеть (если сеть-подключена) или она полностью ограничивается (от-сети). Вы теряете утреннее производство солнечной энергии, пока батарея не нагреется.
В системе, связанной-по переменному току,Солнечная энергия сначала проходит через солнечный инвертор в шину переменного тока. Даже если батарея слишком холодная, чтобы принимать заряд, солнечная энергия все равно поступает в нагрузку вашего дома и в сеть. Инвертор батареи начинает заряжаться, как только элементы достигают безопасной температуры. Вы теряете меньше общего количества солнечной энергии.
🥶 Совет профессионала для северных установщиков:Если ваш клиент находится в зоне 6 Министерства сельского хозяйства США или ниже (средняя зимняя минимальная температура ниже -10 градусов F), выберите батарею с самонагревающейся системой BMS, независимо от архитектуры соединения. Самонагревающиеся батареи-используют небольшое количество накопленной энергии для нагрева элементов до безопасной температуры зарядки перед приемом солнечной энергии. Эта функция увеличивает стоимость батареи на 50–150 долларов и предотвращает преждевременное снижение емкости на тысячи долларов. Клиентам, у которых нет-батареи с самоподогревом, установите батарею в кондиционируемом помещении - отапливаемый гараж, подвал или подсобное помещение - и убедитесь, что температура отключения инвертора при зарядке при низкой температуре установлена не ниже 0 градусов.
Часто задаваемые вопросы
Могу ли я использовать соединение по постоянному и переменному току в одной системе?
Да, - иногда ее называют "гибридной-связанной" или "много-шинной" архитектурой. Гибридный инвертор управляет солнечными панелями и одним аккумуляторным блоком (с постоянным-постоянным током), а отдельный аккумулятор, связанный с переменным-переменным током, подключается к шине переменного тока. Это редко встречается в жилых помещениях, но встречается в более крупныхкоммерческие установки хранения энергиигде необходима максимальная гибкость и резервирование.
Какой метод соединения безопаснее?
Оба одинаково безопасны при правильной установке. Риск безопасности связан не с архитектурой соединения -, а с химическим составом аккумуляторной батареи, качеством BMS и качеством сборки. Батареи LiFePO4 со встроенным BMS и надлежащей защитой от перегрузки по току безопасны в любой конфигурации.
Влияет ли тип соединения на срок службы аккумулятора?
Косвенно, да. Системы,-связанные по постоянному току, обычно заряжают аккумуляторы с более плавным и контролируемым профилем постоянного тока. Системы,-связанные по переменному току, подвергают батарею дополнительным пульсациям преобразования от инвертора батареи. На практике эта разница незначительна для качественных батарей LiFePO4, рассчитанных на 5,000+ циклов, но ее можно измерить за 10+ лет ежедневной езды на велосипеде.
У меня есть солнечные батареи, но пока нет батарей. Какую муфту выбрать?
Если вашему солнечному инвертору менее 5 лет и он работает хорошо, перейдите на-связанный с переменным током - оставьте существующий инвертор, добавьте систему аккумуляторов,-связанную с переменным током, и сэкономьте на замене. Если срок службы вашего солнечного инвертора истекает--или вы все равно планируете расширить солнечную батарею, замените его гибридным инвертором и используйте-подключение к постоянному току для повышения долгосрочной-эффективности. Чтобы получить помощь в выборе аккумуляторной системы для сопряжения с существующей солнечной батареей, см.свяжитесь с командой инженеров Polinovelна бесплатную консультацию по системе.
Следующие шаги: выберите свой путь
Добавление батарей к существующей солнечной системе?Начните с нашего руководства о том,Хранение солнечных батарей на самом деле снижает ваши счета- он анализирует арбитраж TOU, влияние чистых измерений и расчеты окупаемости для модификаций, связанных с переменным током.-
Строите новую солнечную систему + систему хранения с нуля?Посмотрите наш анализкакие высоковольтные аккумуляторы для хранения энергии работают лучше всегодля параллельного--сравнения ведущих-систем постоянного тока от Tesla, BYD и других производителей.
Вам нужно индивидуальное решение BESS - для жилых, коммерческих или автономных-сетей сетей?Проекты Polinovel завершеныаккумуляторные системы хранения энергиис модулями LiFePO4, рекомендациями по совместимым инверторам и вариантами -BMS с самонагревом для установок в холодном-климате.Свяжитесь с намидля поддержки проектирования системы и оптовых цен.