1 Pagrindinis hibridinio keitiklio apibrėžimas
Hibridinis keitiklis yra išmanusis maitinimo įrenginys, kuriame integruotos nuolatinės srovės-kintamosios srovės konvertavimo, energijos kaupimo valdymo ir tinklo sąveikos funkcijos. Jis vienu metu gali sujungti atsinaujinančius energijos šaltinius (pvz., fotovoltinius elementus), energijos kaupimo baterijas ir viešąjį tinklą, kad būtų galima lanksčiai planuoti ir efektyviai panaudoti kelių{2} šaltinių energiją. Jo pagrindinė dizaino koncepcija sulaužo tradicinių keitiklių „vienos konversijos“ apribojimus ir per integruotus valdymo modulius pasiekia visos grandinės energijos valdymą „generacijos energijos suvartojimo tinklo jungtyje“, tapdama pagrindiniu paskirstytų energijos sistemų centru.
Palyginti su įprastais keitikliais, esminis hibridinių keitiklių skirtumas slypi jų „pritaikymas įvairiems scenarijams“ -, jie gali ne tik užbaigti pagrindinį konvertavimą iš nuolatinės srovės į kintamosios srovės, bet ir dinamiškai perjungti darbo režimus pagal elektros poreikį, fotovoltinės energijos išvestį ir tinklo būseną, prisitaikydami prie sudėtingų darbo sąlygų, pvz., tinklo prijungimo, tinklo išjungimo ir tinklo perjungimo / išjungimo.
2 Keturi pagrindiniai skirtumai nuo įprastų keitiklių
1. Funkcinis integravimas: nuo „vienos transformacijos“ iki „visapusio valdymo“
Įprasti inverteriai turi tik vienakrypčio keitimo iš nuolatinės srovės į kintamąją funkciją funkciją, o išėjimo galia tiekiama tiesiogiai į apkrovą arba prijungiama prie tinklo, be energijos kaupimo sąveikos galimybės; Hibridinis keitiklis integruoja trigubas tradicinių keitiklių, įkrovimo valdiklių ir tinklo koordinavimo modulių funkcijas ir gali savarankiškai atlikti fotovoltinės energijos paskirstymą, akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo valdymą bei tinklo energijos mainus, atitinkančius „energijos prižiūrėtojo + galios keitiklio“ derinį. Pavyzdžiui, kai yra perteklinė fotovoltinė galia, įprasti keitikliai gali siųsti tik perteklinę elektros energiją į tinklą, o hibridiniai keitikliai gali teikti pirmenybę saugojimui baterijose, kad būtų galima geriau panaudoti energiją.
2. Energijos išsiuntimas: nuo „pasyviojo išėjimo“ iki „aktyvaus optimizavimo“
Įprastų keitiklių galios srauto kryptis yra fiksuota ir gali tiekti tik pasyviai po fotovoltinės energijos gamybos būsenos; Hibridiniai inverteriai aktyvų planavimą pasiekia pasitelkdami išmaniuosius algoritmus: kai yra pakankamai saulės šviesos, pirmenybė teikiama fotovoltinės energijos naudojimui apkrovai tiekti, perteklius įkraunamas į akumuliatorių, o likusi galia integruojama į tinklą; Naktį arba debesuotomis dienomis jis automatiškai persijungia į akumuliatoriaus iškrovimo arba tinklo papildymo režimą, kad būtų užtikrintas energijos tiekimo tęstinumas. Ši dinamiška planavimo galimybė pagerina energijos panaudojimo efektyvumą 20–30%, ypač tinka esant dideliems elektros energijos suvartojimo skirtumams tarp dienos ir nakties.
3. Tinklelio sąveika: nuo „vienpusio-tinklo ryšio“ iki „dvipusio-koordinavimo“
Įprastų keitiklių ir elektros tinklo sąveika dažniausiai yra vienakryptė - tik perteklinė fotovoltinė galia siunčiama į tinklą, o iš tinklo negalima gauti papildomos galios; Hibridiniai inverteriai palaiko dvikryptį energijos srautą, kuris gali parduoti elektrą į tinklą ir pirkti elektros energiją iš tinklo, kai nepakanka fotovoltinės ir energijos kaupimo. Jie taip pat gali automatiškai atsijungti nuo tinklo gedimo atveju ir persijungti į išjungtą tinklo režimą, maitinamą iš baterijų, taip suteikdami dvigubą „tinklo prioriteto ir išjungimo iš tinklo“ garantiją. Kai kurie aukščiausios klasės-modeliai taip pat palaiko dalyvavimą didžiausio tinklelio skutimo procese, koreguojant įkrovimo ir iškrovimo strategijas, atsižvelgiant į tinklo signalus, siekiant gauti papildomų pajamų.
4. Scenos pritaikymas: nuo „vieno tinklo ryšio“ iki „visos scenos aprėpties“
Įprasti inverteriai daugiausia tinka prie tinklo prijungtoms fotovoltinėms sistemoms, o pagrindinės jų taikymo sritys yra tokiose situacijose, kai nėra energijos kaupimo poreikio, o elektros tinklas yra stabilus; Hibridinių keitiklių taikymo sritis yra platesnė: jie gali būti naudojami kaip buitinių energijos kaupimo sistemų šerdis, palaiko pramoninių ir komercinių mikrotinklų veikimą, atnaujina senas fotovoltines sistemas naudojant kintamosios srovės sujungimo technologiją ir netgi gali kurti iš tinklo energijos sistemas atokiose vietovėse, kuriose elektros tinklai nestabilūs. Dėl šio visiško prisitaikymo prie scenos jis yra tinkamiausias sprendimas kelioms sritims, pvz., namams, verslui ir pramonei.
3 Trys pagrindinės technologijos, palaikančios veikimą
1. Dviejų krypčių galios konvertavimo technologija
Būdamas hibridinio keitiklio „galios šerdis“, dvikryptis nuolatinės srovės/kintamosios srovės konvertavimo modulis realizuoja dvikryptį elektros energijos srautą: veikiant pirmyn, paverčia fotovoltinės ar baterijos nuolatinę srovę į kintamąją srovę, kad būtų tiekiama apkrova; Kai važiuojate atbuline eiga, konvertuokite kintamosios srovės maitinimą iš tinklo į nuolatinės srovės maitinimą, kad įkrautumėte akumuliatorių. Aukščiausios klasės modeliuose naudojami silicio karbido (SiC) maitinimo įrenginiai, kurių konversijos efektyvumas yra didesnis nei 97 %, ir jie gali atlaikyti didelės srovės įkrovimą ir iškrovimą (240 A), tinka didelės-galios energijos kaupimo scenarijams.
2. Pažangi energijos valdymo sistema (EMS)
EMS yra hibridinių keitiklių „smegenys“, kurios automatiškai koreguoja veikimo režimą pagal iš anksto nustatytas strategijas, rinkdamos realiojo laiko parametrus, tokius kaip fotovoltinė išvestis, akumuliatoriaus SOC (likęs įkrovimas), apkrovos galia ir tinklo įtampa. Pavyzdžiui, palaikoma naudojimo laiko elektros kainodaros atsako funkcija, perkant elektrą iš tinklo įkrovimui esant žemoms elektros kainoms ir naudojant akumuliatorių energiją apkrovoms tiekti piko valandomis, mažinant elektros sąnaudas per „mažą saugojimą ir didelį iškrovimą“; Kai kurie modeliai taip pat gali būti prijungti prie kelių baterijų rinkinių, kad būtų galima lanksčiai išplėsti energijos kaupimo talpą.
3. Kelių režimų perjungimo technologija
Įdiegti tinklo prijungimo, išjungimo iš tinklo ir sklandų perjungimo režimus naudojant modulinę valdymo logiką: dirbti sinchroniškai su tinklu prijungto tinklo režimu, mėgautis tinklo palaikymu ir elektros pardavimo pajamomis; Nepriklausomas veikimas išjungus tinklo režimą, maitinamas iš fotovoltinės energijos ir baterijų; Kai įvyksta elektros tinklo gedimas, tinklo perjungimas į išjungtą tinklą gali būti baigtas per 10 milisekundžių, kad būtų išvengta apkrovos praradimo dėl elektros energijos tiekimo nutraukimo. Kai kurie modeliai taip pat palaiko lygiagretų kelių mašinų veikimą, o 10 įrenginių gali veikti kartu, kad prisitaikytų prie skirtingų masto reikalavimų nuo kW iki MW.