U kontekstu današnje energetske tranzicije, fotonaponski sustavi za pohranu energije postaju važna komponenta održivog energetskog razvoja sa svojim jedinstvenim prednostima. Zbog jake fluktuacije i slučajnosti fotonaponske izlazne snage, nestabilnost fotonaponske snage ograničava pristup i prijenos. Kako bi se riješio ovaj problem, pojavila se tehnologija pohranjivanja energije koja može postići funkcije kao što su smanjenje vršne vrijednosti, praćenje opterećenja i upravljanje kvalitetom električne energije. Metoda spajanja fotonaponske pohrane energije ključna je karika u postizanju učinkovitog korištenja energije.
1. Metoda istosmjernog spajanja
DC spajanje je uobičajena metoda spajanja za fotonaponsku pohranu energije. Na taj je način istosmjerna struja koju stvara fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije izravno povezana sa sustavom za pohranu energije. Istosmjerna električna energija koju generiraju solarni paneli može se integrirati kroz uređaje kao što su kombinirane kutije, a dio se može izravno opskrbljivati istosmjernim potrošačima, dok se drugi dio može puniti u baterijama za pohranu energije putem istosmjernih pretvarača. Kada je potrebna električna energija, baterija za pohranu energije oslobađa istosmjernu struju putem istosmjernog pretvarača, koju zatim pretvarač pretvara u izmjeničnu struju za korištenje izmjeničnim potrošačima.
Prednost metode DC spajanja je u tome što je struktura sustava relativno jednostavna, s manje veza za pretvorbu energije, što rezultira manjim gubitkom energije. U isto vrijeme, za neke scenarije primjene s velikim istosmjernim opterećenjima, kao što su komunikacijske bazne stanice, podatkovni centri itd., istosmjerno spajanje može učinkovitije zadovoljiti njihove potrebe za električnom energijom. Međutim, ovaj pristup također ima određena ograničenja, kao što su visoki zahtjevi za baterije za pohranu energije i potreba za dobrim performansama istosmjernog punjenja i pražnjenja.
2. Metoda povezivanja komunikacije
Metoda komunikacijskog spajanja još je jedna važna metoda spajanja fotonaponske energije. Na taj su način fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije i sustav za pohranu energije spojeni na izmjeničnu strujnu mrežu putem pretvarača. Istosmjerna struja koju generira fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije najprije se pretvara u izmjeničnu struju putem pretvarača, a zatim se spaja na električnu mrežu ili koristi za izmjenična opterećenja. Kada je potrebno skladištenje energije, izmjenična struja u mreži pretvara se u istosmjernu struju preko pretvarača za skladištenje energije za punjenje baterije za skladištenje energije. Tijekom procesa pražnjenja, istosmjerna snaga baterije za pohranu energije pretvara se u izmjeničnu struju preko pretvarača za pohranu energije za korištenje od strane izmjeničnih opterećenja ili povratne informacije u električnu mrežu.
Na primjer, u maloj tvornici, fotonaponski sustav za pohranu energije instaliran je pomoću AC spojnice. Tijekom dana, solarni paneli primaju sunčevu svjetlost za stvaranje istosmjerne struje, koja se pretvara u izmjeničnu struju putem fotonaponskih pretvarača. Dio električne energije izravno se isporučuje AC trošilima u tvornici, kao što su motori i oprema za rasvjetu; Ostali višak električne energije integriran je u električnu mrežu. Kada nema dovoljno svjetla ili noću, potražnju za električnom energijom tvornice osigurava električna mreža. U isto vrijeme, ako je cijena električne energije u mreži visoka u ovom trenutku, sustav za pohranu energije može igrati ulogu. Izmjenična struja električne mreže pretvara se u istosmjernu struju preko pretvarača za pohranu energije za punjenje baterije za pohranu energije. Kada električna mreža ne radi ili su cijene električne energije niske, baterije za pohranu energije pretvaraju istosmjernu struju u izmjeničnu struju putem pretvarača za pohranu energije, koju koriste tvornička izmjenična opterećenja, čime se postiže optimizirano korištenje energije i smanjenje troškova.
Prednost metode povezivanja komunikacije je njezina visoka fleksibilnost i kompatibilnost, koja se može dobro integrirati s postojećim sustavima izmjenične električne mreže. U isto vrijeme, može se dobro prilagoditi različitim vrstama i kapacitetima fotonaponskih sustava za proizvodnju električne energije i sustava za pohranu energije. Međutim, postoji mnogo veza za pretvorbu energije u komunikacijskoj metodi spajanja, a gubitak energije je relativno velik.
3. Hibridna metoda spajanja
Kako bi se u potpunosti iskoristile prednosti spajanja istosmjerne i izmjenične struje dok su prevladana njihova ograničenja, pojavile su se metode hibridnog spajanja. Hibridna metoda spajanja kombinira karakteristike spajanja istosmjerne struje i spajanja izmjenične struje, čime se može postići izravno spajanje istosmjerne struje između fotonaponskih sustava za proizvodnju električne energije i sustava za pohranu energije, kao i interakcija s električnom mrežom putem spajanja izmjenične struje.
U hibridnom načinu spajanja, fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije može odabrati DC ili AC izlaz prema stvarnoj situaciji. Kada je potrebno napajati istosmjerna opterećenja ili puniti baterije za pohranu energije, može se koristiti istosmjerni izlaz; Pri interakciji s električnom mrežom ili opskrbi strujom izmjeničnog opterećenja, može se koristiti AC izlaz. Sustav za pohranu energije također može odabrati metode punjenja i pražnjenja istosmjernom ili izmjeničnom strujom prema potrebi za postizanje fleksibilnijeg i učinkovitijeg upravljanja energijom.
Postoje različite metode povezivanja za fotonaponsku pohranu energije, svaka sa svojim jedinstvenim prednostima i primjenjivim scenarijima. U praktičnim primjenama potrebno je odabrati odgovarajuće metode spajanja na temelju specifičnih potreba i uvjeta za postizanje učinkovitog rada i održivog razvoja fotonaponskih sustava za pohranu energije.