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光伏离网系统的组成结构是怎样的

光伏离网系统的组成结构是怎样的?光伏储能系统,一般指有光伏组件的应用,包括系统里的储能电池等相关设备。根据储存能量是否需要并网出售,光伏储能系统可被分为光伏离网系统和光伏并/离网混合系统。这里,我们主要针对光伏离网系统的一些设计考量点做简单介绍。


光伏离网系统组成:


光伏组件、离网逆变器(包含光伏充电器/逆变器)、储能电池(铅酸/胶体/铅碳/三元锂/磷酸铁锂等类型)、光伏支架、线缆,以及配电箱等,均是光伏离网系统的重要组成部分。

离网系统与并网系统的最大的差异在于:并网系统以投资收益为计算前提,而离网系统则以刚需供电为基本需求,所以它们在选择部件时会有着不一样的侧重点。


组件:


最早,光伏组件仅被应用于一些离网系统和光伏小系统。后来,伴随光伏并网应用的大范围开展,以及光伏组件技术的逐年更新,组件转换效率得到极大提升。特别是一些并网电站,由于要充分利用场地资源,尤其需要更加高效的组件来提升投资收益比。当然,一般离网系统由于场地相对较大,对组件转换效率并没太高要求,所以常规组件往往是系统设计时选择组件的第一考量要素。


离网逆变器:


1.以交流负载为考量点。一般负载分为三类:组性负载(电灯、取暖器等),感性负载(空调、马达等),容性负载(电脑主机电源等)。其中,由于感性负载启动时所需电流为额定时候的3~5倍,而一般离网逆变器150%-200%的短时过载能力并不能满足要求,所以感性负载需要特别考量逆变器的扩容设计(离网逆变器接入感性负载时,至少需要感性负载2倍以上的系统设计)。比如,在离网逆变器带动2P(2*750W)空调的项目中,选择3KVA及以上额定功率的逆变器才为正常配置。当然,一般负载是三种类型同时存在,只是占比最大的负载将对逆变器产生主要影响。


2.以直流侧为考量点。离网逆变器内置光伏充电器,一般有MPPT和PWM两种类型。随着技术更新,PWM充电器被逐步淘汰,MPPT充电器成为离网逆变器的首选。


3.其它选择。除以上两种选择方式,市面上还有很多计算公式,此除不再赘述。但总的方向是:1)根据负载大小和类型,确定离网逆变器额定功率;2)根据负载需要储能电池放电时长,确定储能电池包的kWh值;3)根据当地日照情况和充电时间要求(比如日均1天内需要充满),确定充电器功率等。


储能电池:


1.铅酸/胶体电池:储能系统一般会选择免维护的密封铅酸电池,以减少后期维护。历经150年发展,铅酸电池在稳定性、安全性及价格方面具有显著优势,既是目前储能电池应用中占比最高的电池类型,也是光伏离网系统首推的储能电池类型。


2.铅碳电池:一种从传统铅酸电池演进来的技术,它通过在铅酸电池负极中加入活性碳,可显著提高铅酸电池寿命。但作为铅酸电池的技术更新,其成本略高;


3.三元锂/磷酸铁锂电池:较之上述两种类型的储能电池,锂离子电池具有功率密度更高、充放电循环次数更多,放电深度更好等特点。但由于需要额外的电池管理技术(BMS),三元锂/磷酸铁锂电池的系统成本,一般是铅酸电池的2-3倍。另外,相较于铅酸/铅碳电池,其热稳定性也稍显不足,因此在光伏离网系统中的应用占比并不高。但值得一提的是,伴随技术更新突破,三元锂/磷酸铁锂电池的市场占比也在逐步增加,这是一个新的应用趋势。


结语


以上,简单介绍了光伏储能系统——光伏离网系统的一些基本应用,并在设备基本配置的选择上给出一些建议,可供光伏行业人员了解和参考。

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