AC-kobling vs DC-kobling i BESS: Et rammeverk for å velge riktig arkitektur

"Vi legger til batterilagring til vårt solenergiprosjekt. Skal vi brukeAC-kobling eller DC-kobling?"

Svaret starter med et enkelt spørsmål: hvor kobles batteriet til i forhold til solenergiomformeren?

I et AC-koblet system kobles batteriet til på AC-siden-etter at solenergi er konvertert. I et DC-koblet system kobles batteriet til på DC-siden før strømmen konverteres til AC.

Denne forskjellen påvirker ettermonteringskompleksiteten, ladefleksibiliteten og antall konverteringstrinn mellom PV-systemet og batteriet.

Ingen av arkitekturene er universelt bedre. Det riktige valget avhenger av fem faktorer: prosjektstadium, ladekilde, uavhengighetsbehov, nettbegrensninger og utvidelsesplaner.

Hvordan en AC-koblet BESS fungerer

I et AC-koblet system:

• Solcellepanelergenerere likestrøm.
• PV-omformeren konverterer den til vekselstrøm.
• Batteriet kobles til AC-bussen gjennom en dedikerttoveis strømkonverteringssystem (PCS).
• PV-systemet og BESS møtes på AC-siden.

 

Solar ladebane: PV array → PV inverter → AC buss → toveis PCS → batteri

Denne separasjonen gjør vanligvis ettermontering og uavhengig drift enklere. Solenergi går imidlertid gjennom flere konverteringstrinn før den når batteriet.

Slik fungerer en DC-koblet BESS

I et DC-koblet system:

• PV-panelet og batteriet kobles sammen før strømmen konverteres til AC.
• Solenergi kan nå batteriet på DC-siden uten først å bli konvertert til AC.
• De to systemene deler eller koordinerer kraftkonverteringstrinnet.
• DC-spenning, omformerkapasitet og kontrolllogikk må koordineres på tvers av systemet.

 

PV-bane: PV-array → DC/DC eller MPPT → felles DC-buss → hybrid PCS eller inverter → AC-buss

Batteribane: Batteri ↔ felles DC-buss

Dette kan forkorte konverteringsbanen fra PV-til-batteri og støtte klippet-energigjenvinning under passende forhold. Batteriet, omformeren, likespenningen og kontrollsystemet må imidlertid designes sammen.

AC-Koblet vs DC-Koblet BESS på et øyeblikk

Koblingspunktet forklarer hvordan hver arkitektur fungerer. Det påvirker også hvordan systemet integreres, lades, betjenes og utvides. Tabellen nedenfor oppsummerer hovedprosjektets-nivåforskjeller.

Trinn 1 - Er dette et nytt prosjekt eller et eksisterende solcelleanlegg?

Prosjektets utgangspunkt er en av de første faktorene i enAC-koblet vs DC-kobletevaluering.

Når PV-anlegget allerede er i drift

For et solcelleanlegg i drift, se gjennom:

• PV-omformertilstand og gjenværende levetid
• AC-buss og transformatorkapasitet
• Innstillinger for bryterutstyr og beskyttelse
• Sammenkoblingspunkt (POI) og effektgrenser

Nytt Solar + Storage Project

Et nytt prosjekt gjør at begge arkitekturene kan vurderes fra begynnelsen.

 

Den første sammenligningen bør fokusere på om prosjektet vil bruke:

• Et delt eller koordinert omformertrinn
• Separat PV-omformer og batteri-PCS
• Strammere PV–batteriintegrasjon
• Større operasjonell uavhengighet

 

Ladestrategien, driftskravene, nettgrensene og utvidelsesplanen evalueres i følgende trinn.

Trinn 2 - Hva blir hovedenergiveien?

Det neste spørsmålet i enAC-kobling vs DC-koblingevaluering er hvordan energien vil nå batteriet.

Når PV er hovedladekilden

Et PV-dominerende prosjekt bør først bekrefte:

• Tilgjengelig solenergi overskudd eller inverter klipping
• Batteriladetilstand (SOC)takhøyde og ladekraft
• Eksportgrenser
• Om den lagrede energien har et verdifullt utladningsvindu

I dette tilfelletDC koblingfortjener en nærmere vurdering. Et DC-koblet solsystem kan forkorte konverteringsbanen fra PV-til-batteri og fange opp avkuttet energi under passende forhold. Men fordelen eksisterer bare når batteriet er tilgjengelig for å absorbere den energien og kan lade den ut senere for et nyttig formål.

Når fleksibel nettlading er nødvendig

Nettlading kan være viktig for:

• Toppbarbering
• Energiarbitrage
• Krev svar
• Netttjenester

 

Prosjektet bør også bekrefte importgrenser, tariff- og måleregler, ogEnergiledelsessystem (EMS)forsendelseskrav.

 

I dette tilfelletAC koblinggir ofte mer fleksibilitet. En dedikert batteri-PCS lar BESS lade og sende mer uavhengig av PV-generering.

 

Trinn 3 - Må PV og BESS operere uavhengig?

Det neste spørsmålet er om solcelleanlegget og BESS må fungere som separate eiendeler.

Når uavhengig drift er viktig

Dette kan inkludere:

• PV fortsetter å fungere under BESS nedetid
• Uavhengig nettlading og forsendelse
• Separate vedlikeholdsplaner
• Selvstendig deltakelse i netttjenester
• Separat utvidelse av PV, PCS og batterikapasitet

Når delt operasjon er akseptabel

En DC-koblet arkitektur kan vurderes når tettere systemintegrasjon er akseptabelt.

Nøkkelsjekker inkluderer:

• Delt inverterkapasitet
• Samtidig PV-utgang og batteriutlading
• Vanlige effektgrenser
• Feil og vedlikeholdspåvirkning
• Nødvendig systemtilgjengelighet

Tettere integrasjon kan forkorte PV-til-batteribanen. Den delte omformeren kan imidlertid også skape en felles grense for drift og tilgjengelighet.

Trinn 4 - Hva tillater nettilkoblingen?

Krav til nettilknytning påvirker valget av arkitektur direkte. Selv om PV- og energilagringssystemene er godt-utformet, kan det hende at prosjektet fortsatt ikke fungerer som forventet hvis nettforbindelsesforholdene ikke støtter dem.

Tilkoblingspunkt og POI

Start med å bekrefte:

• Nettkoblingsspenning
• Hvorvidt det er nødvendig med en-opptrappingstransformator
• Målepunkt og konfigurasjon
• Import- og eksportgrenser
• Hvorvidt PV-systemet og BESS deler samme POI

I et AC-koblet system dirigerer PV-omformeren og batteri-PCS strøm gjennom separate konverteringsbaner før de kombineres på AC-siden. I et typisk DC-koblet system er PV-generering og batterienergi integrert på DC-bussen og eksportert gjennom en delt eller koordinert omformer.

Denne arkitektoniske forskjellen er kritisk når POI er nær kapasitetsgrensen. Mens deling av omformer- og netttilkoblingskapasitet- øker kostnads-effektiviteten til DC-kobling, kan det også begrense samtidig topp-PV-generering og full-utlading av batterier.

Transformator kapasitet

Transformatorkapasitet er en av de første begrensningene for å sjekke innkommersielle og industrielle (C&I) BESSettermontering.

Den eksisterende transformatoren må vurderes for:

• Ekstra belastning under BESS-lading
• Reverser kraftstrømmen under utlading
• Samtidig PV- og BESS-drift
• Nødvendig import- og eksportkraft
• Gjenværende kapasitet og levetid

Hvis transformatoren ikke kan støtte den planlagte kraftstrømmen, kan prosjektet kreve driftsgrenser, utstyrsoppgraderinger eller et annet koblingsarrangement. Ekstrakostnaden, installasjonsplassen og prosjektplanen kan også påvirke arkitekturbeslutningen.

Beskyttelse og medium-spenningsintegrasjon (MV).

Å legge til en BESS endrer retningen og nivået på kraftflyten. Eksisterende sikrings- og MV-system må derfor gjennomgås.

Nøkkelsjekker inkluderer:

• Inverter-baserte feil-strømegenskaper
• Relé- og beskyttelsesinnstillinger
• Koordinering mellom PV-omformeren og batteri-PCS
• Eksisterende MV-bryterkapasitet
• Tilgjengelig mater eller bryterrom
• Måling og vedlikeholdsisolasjon

Et AC-koblet systemintroduserer en egen batteri-PCS på AC-nettverket. Samspillet med transformatoren, PV-omformeren og eksisterende beskyttelsesenheter må koordineres.

Et DC-koblet systemkan ha et mer sentralisert AC-grensesnitt. Imidlertid krever DC-sideisolasjon, delt inverterbeskyttelse og vanlige feileffekter fortsatt prosjektspesifikk-evaluering. Ingen av arkitekturen fjerner behovet for en verneutredning.

Krav til verktøy og sammenkobling

Verktøyet eller samtrafikkavtalen bør bekrefte:

• Om nettlading er tillatt
• Maksimal import- og eksportkraft
• Eksporter-kontrollkrav
• Toveis nettdrift
• Måling og kommunikasjonsregler
• Tillatelse til å tilby netttjenester

Disse kravene kan direkte endre driftsstrategien og utstyrsomfanget.

For eksempel kan en lav eksportgrense øke verdien av lagring av overskudd av PV-energi. Derimot kan begrenset nettlading redusere verdien av energiarbitrage eller andre nettbaserte-driftsmoduser.

Prosjekttips: Be om verktøyets sjekkliste for sammenkobling tidlig i prosjektutviklingen. Krav til beskyttelse, måling, eksport-kontroll, kommunikasjon og nett-tjeneste kan endre både utstyrsomfanget og arkitekturretningen.

Trinn 5 - Hva er den fremtidige utvidelsesplanen?

Den opprinnelige arkitekturen skal støtte ikke bare det nåværende prosjektomfanget, men også den forventede utvidelsesplanen. Før du velgerAC eller DC kobling, definere hva som kan øke i fremtiden.

Mer batterienergi eller mer PCS-strøm?

Å legge til batterienergi øker tilgjengelig kWh og kan forlenge utladingstiden. Det øker imidlertid ikke automatisk utgangseffekten.

Mer kW kan kreve:

• Ekstra PCS-kapasitet
• Høyere batteristrømkapasitet
• Mer transformator- og bryterkapasitet
• Ekstra mater- eller kabelkapasitet
• Tilstrekkelig takhøyde ved sammenkoblingspunktet (POI)
• Revidert samtrafikkgodkjenning

Prosjektet bør derfor skille mellom å tilføre energi, tilføre kraft eller tilføre begge deler. Denne forskjellen påvirker ekspansjonsbanen direkte.

AC-forsterkning

AC augmentation legger til en ny BESS-blokk med egen PCS på AC-siden.

Denne tilnærmingen kan støtte trinnvis utvidelse med mindre modifikasjon til den originale PV DC-arkitekturen. Hvis transformator og POI har tilstrekkelig takhøyde, kan en ny BESS-blokk legges til uten å endre kapasiteten til eksisterende PCS.

Dette kan gjøre det enklere å legge til batterienergi, PCS-strøm, komplette BESS-blokker eller separat PV-omformerkapasitet i trinn.

AC-sideutvidelse avhenger imidlertid fortsatt av kapasiteten på nettsteds-nivå. Transformatorhøyde, middels-spenningsutstyr, matekapasitet, beskyttelseskoordinering, EMS-integrasjon og import- og eksportgrenser må alle gjennomgås.

AC-kobling støtter modulær utvidelse, men den fjerner ikke nettforbindelse- eller utstyrsbegrensninger.

DC-forsterkning

DC-forsterkning legger til batterikapasitet til den eksisterende DC-arkitekturen bak en delt PCS eller omformer.

Dette kan støtte tettere integrasjon mellom PV og batterikapasitet, men det nye utstyret må forbli kompatibelt med den eksisterende DC-arkitekturen. Nøkkelsjekker inkluderer:

• DC driftsspenningsområde
• Maksimal likestrøm
• Felles omformerens takhøyde
• Batteridriftsvindu
• DC/DC-omformerkapasitet
• Batteristyringssystem (BMS)kommunikasjon
• Kontrolllogikk og EMS-kompatibilitet

Den delte omformeren er ofte hovedbegrensningen. Ekstra batterienergi kan forlenge utladingstiden, men det kan ikke øke AC-effekten hvis omformeren allerede er fullastet.

Forskjeller i batterikjemi, termisk styring, spenningsvindu eller kommunikasjonsprotokoll kan kreve en ekstra DC/DC-omformer eller bredere systemredesign. Dette kan øke både prosjektkostnad og konverteringstap.

Fremtidig PV-utvidelse

Den fremtidige PV-planen bør evalueres sammen med BESS-utvidelsesplanen. I et AC-koblet system kan ekstra PV-kapasitet ofte kobles til via en separat PV-omformer. Dette har vanligvis mindre innvirkning på den eksisterende batteri- og PCS-konfigurasjonen.

I et DC-koblet system må ny PV-kapasitet forbli kompatibel med eksisterende:

• Likespennings- og strømgrenser
• DC/DC-omformerkapasitet
• Delt inverterkapasitet
• Kontrollinnstillinger
• Samtidig PV og batteridrift

Hvis PV og batterikapasitet forventes å utvide seg sammen, kan DC-kobling forbli egnet, forutsatt tilstrekkelig takhøyde er reservert i den delte omformeren og DC-arkitekturen.

Transformator, POI og kontrollkapasitet

Uavhengig av koblingsmetoden, kan utvidelse øke ladebelastningen, utladningseffekten og antall kontrollerte enheter.

Prosjektet bør bekrefte at:

• Transformatoren kan støtte fremtidig lading og utlading
• POI har tilstrekkelig import- og eksportkapasitet
• EMS har nok grensesnitt, datakapasitet og kontrollevne
• Beskyttelse og sammenkoblingsgodkjenninger kan støtte det utvidede systemet

Hvis transformatoren eller severdigheten allerede er nær grensen, kan enten arkitekturen kreve utstyrsoppgraderinger, driftsgrenser eller en ny nettforbindelse-gjennomgang.

Matching av rammeverket til vanlige prosjektscenarier

Når de fem spørsmålene ovenfor er besvart, blir arkitekturretningen vanligvis klarere.

Resultatet er imidlertid ikke det samme for alle prosjekter. En eksisterende PV-ettermontering, et nytt C&I solcelle-pluss-lagringssystem, og etverktøy-skala-samlokalisert prosjektkan hver kreve et annet utgangspunkt.

Tabellen nedenfor viser hvordan rammeverket gjelder for disse tre vanlige scenariene.

Dette er startveiledninger, ikke endelige anbefalinger. Transformatorkapasitet, nettgrenser, driftsstrategi og fremtidig utvidelse kan fortsatt endre arkitekturvalget.

Prosjektinformasjon kreves før arkitekturvalg

Fem-trinnsrammeverket kan begrense retningen. En endelig arkitekturanbefaling krever imidlertid-prosjektspesifikke data.

Disse detaljene hjelper til med å avgjøre om den opprinnelige arkitekturretningen er teknisk praktisk. Uten dem kan de generelle forskjellene mellom AC- og DC-kobling forklares, men en ansvarlig endelig anbefaling kan ikke gis.

Før arkitekturen ferdigstilles, bør også tre vanlige forutsetninger undersøkes.

Tre forutsetninger som kan føre til feil valg

Selv med de nødvendige prosjektdataene, kan noen få vanlige antakelser fortsatt forvrenge arkitekturbeslutningen.

Sammenligningen viser at ingen av arkitekturene bør velges fra en enkelt fordel.

AC-kobling gir generelt mer uavhengighet og modularitet. DC-kobling kan forkorte PV-til-batteribanen og gjøre bedre bruk av klippet energi eller delt sammenkoblingskapasitet.

Det riktige valget kommer fra hele prosjektbildet: utgangspunkt, energivei, driftsbehov, nettilknytning og utvidelsesplan. Disse fem faktorene bør evalueres sammen før arkitekturen er ferdigstilt.

Planlegger du et Solar + Storage-prosjekt?

Del dine prosjektkrav medPolinovelsteknisk team.

Kontakt oss nå