储能逆变器如何工作?看懂光伏、电池、电网与负载的关系
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储能逆变器负责把电能转换成需要的形式,并配合控制系统,让电能在电池、用电设备和电网之间按设定方向流动。真正把能量存下来的是电池。如果设备还集成了光伏输入功能,就能同时参与光伏发电的利用与电池充放电管理。
例如,在具备相应功能并采用自用优先设置的系统中,白天光伏可以先供现场用电,剩余部分给电池充电;夜间再把电池中的能量转换成交流电,供用电设备使用。这是一种运行方式,具体顺序仍由设备功能、设置和电池状态共同决定。
理解储能逆变器原理,可以沿着三个问题看系统图:电从哪里来,经过什么转换,最后供给谁。停电供电则需要另外确认,不能因为系统装了电池,就认定所有设备都能继续运行。
储能逆变器在系统中负责什么?
储能逆变器是连接电池与交流用电系统的电能转换设备。电池放电时,它把电池输出的直流电转换为交流电,供照明、冰箱等设备使用;具备交流充电功能时,它也能把电网的交流电转换为直流电,为电池充电。这就是双向转换。
如果设备还集成了光伏输入功能,就能接收光伏组件产生的直流电,配合系统设置供负载使用或给电池充电。简单理解,电池负责把能量存下来,储能逆变器负责转换电能,让储存的能量能够被用起来。
要看清储能系统里的部件职责,先区分以下对象,不要把整套系统的功能都归到逆变器上。
| 系统部件 | 主要负责什么 | 阅读资料时要分清什么 |
|---|---|---|
| 光伏组件 | 把太阳能转换为直流电 | 提供发电来源,不负责把能量留到夜间 |
| 储能逆变器及相关转换电路 | 转换电能,执行充放电与供电控制 | 不是用来长期储存能量的电池 |
| 电池及其管理系统 | 储存、释放能量,并管理电池运行状态 | 电池有余量,也不代表可以任意提高放电功率 |
| 公共电网 | 在连接和运行条件允许时供电,或接收送出的电能 | 电网中断后,原有并网运行条件会改变 |
| 负载 | 消耗电能的设备或回路,如照明、冰箱 | 不同回路不一定都接入备用供电范围 |
你拿到一张系统图时,先把这几类对象找出来,再看逆变器是否有直接连接光伏的路径。有些配置由另一台光伏逆变器先把光伏电转换为交流电,再与电池系统配合;不能看到储能二字,就默认同一台设备具有全部接口。
白天与夜间的能量可能流向哪里?
电能流向主要由当时的发电、用电需求、电池状态和运行设置决定,白天与夜间只是帮助理解的场景。白天不一定始终充电,夜间也不一定始终放电。
Sunways 的一份官方耦合方案,在电网正常的所示工况下,采用光伏先供负载、再充电池、剩余电能送网的顺序;光伏不足或没有输出时,由电池供负载,电池供电不足再由电网补充。以下按这种自用优先逻辑举例,前提是设备和设置允许相应操作。
| 场景 | 电能可能怎样流动 | 还要满足什么条件 |
|---|---|---|
|
白天,光伏输出超过现场用电
|
光伏供负载,剩余部分给电池充电 | 电池允许充电,未触及充电限制 |
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白天,光伏不足
|
光伏与电池共同供负载,不足部分由电网补充 | 电池允许放电,电网正常且可补充供电 |
|
夜间,没有光伏输出
|
电池经逆变器供负载,或由电网供电 | 取决于放电设置、保留电量和电池状态 |
|
电池不再接收充电,光伏仍有余量
|
光伏继续供负载;余量可能送网,或按控制要求降低输出 | 取决于是否允许送网,以及系统具备的输出控制方式 |
白天有光伏,为什么还可能从电网取电?
夜间有电池,为什么也不一定持续放电?
充电、放电与双向转换如何理解?
- 充电是把能量送入电池,放电是让电池向外提供能量;双向转换是电能可以按需要在两个方向上转换。它不表示同一电池需要同时充电和放电,也不表示两个方向的最大能力完全相同。
- 电池给交流负载供电时:电池释放的直流电,经逆变器转换为交流电,再供设备使用。这是放电时的主要转换过程。
- 交流侧给电池充电时:交流电通过具备相应功能的转换设备变成适合电池充电的直流电。是否允许从电网充电,还要看具体设备和设置。
- 光伏在直流侧给电池充电时:电能可以在直流侧经过调节和转换后送入电池,不必先变成交流电再变回来。若采用光伏先变交流、再为电池充电的配置,经过的转换环节就不同。
例如,一套混合配置可以在白天利用光伏充电,在夜间由电池向交流负载放电。方向改变的是能量流动,不能据此把光伏输入功率、电池充电功率和备用输出功率视为同一个参数。
你可以在产品资料中分别标出充电和放电的说明,确认电来自光伏侧还是交流侧、最后去往电池还是负载。这样比只看一个双向箭头更容易理解实际功能。
光伏输入、电池接口与交流侧分别做什么?
这三部分各有用途,接口不能因为都是电气连接就相互替代。Sunways 官方产品手册在所示混合产品页中,分别列有光伏输入、电池、输出(电网)和输出(备用),系统图也区分了对应路径。
光伏输入:接收组件产生的直流电
具备光伏输入的设备,可接入按设计组成的组件串,并通过最大功率点跟踪(MPPT)等功能,尽量利用当前条件下可获得的光伏功率。它接收的是组件输出,不是给电池随意接入的通用直流口。
你先在系统图中确认光伏是否直接接到这台设备,再查对应的光伏输入说明。如果光伏先经过另一台逆变器,理解能量流动时就应把那台设备也算进去。
电池接口:连接储能与释放能量的部分
电池接口承担电池侧的能量交换,并需要满足设备与电池的匹配要求。电池管理系统(BMS)负责电池状态管理,系统还需根据允许的充放电条件运行;不能只因电压看起来接近,就判断两者可以搭配。
阅读时,你可以把电池兼容资料与逆变器的电池说明放在一起,确认支持的组合、充电条件和放电条件。
交流侧:连接电网和用电回路
电网停电后,哪些条件决定能否继续供电?
停电后能否供电,要同时看设备功能、与公共电网的隔离方式、备用回路和可用电源。安装了电池或标有并网功能,都不足以单独证明具备备电能力。
① 设备是否支持停电供电,并具备相应配置
② 需要用电的回路是否接入备用供电范围
有备用输出,也不表示全屋所有设备都接在上面。你应先列出停电时需要运行的设备,再请设计人员在图中标出它们所属的回路,并确认备用侧的持续输出、启动负载和切换条件。
切换时间也需要单独阅读。有备电功能不等于对所有设备都能实现无感切换;对中断敏感的设备,应进一步确认其允许的中断时间与方案是否匹配,不在本文中作连续供电保证。
③ 当时是否有可用能量,电池与负载是否满足运行条件
电池有多少可用能量、当时允许多大放电功率、系统是否有故障或保护限制,都会影响备用供电。若方案要求电池参与启动或稳定运行,还必须满足该型号的相应条件,不能仅凭白天有太阳就认定可以启动。
还要确认停电时哪些光伏设备能够继续运行。Sunways 一份耦合方案所示连接中,电网停电时,原并网逆变器停止发电,混合逆变器只给备用负载供电。 因此,不能把电网正常时所有光伏输出,都算作停电时一定可用的电源;其他拓扑须分别看其说明。
你可以要求方案分别交付电网正常和停电时的供电说明,写清哪些设备继续运行、哪些停止,以及电池不足后怎样处理。
看产品资料时,先确认哪些功能与限制?
- 先找系统图和运行模式。确认光伏、电池、电网和负载怎样连接,以及各条能量流向需要什么条件。没有画出的路径,不凭产品名称自行补上。
- 分别阅读光伏、电池和交流部分。区分光伏输入、电池充放电、电网输出与备用输出;记录完整型号和资料版本,不用一个方向的参数替代另一个方向。
- 查看兼容与备用供电说明。确认电池组合、需要的配套部件、备用回路、启动和切换条件。缺少相应文件时,把具体问题列入待确认清单。
常见问题
Q1. 储能逆变器本身能储存电量吗?
Q2. 没有光伏组件还能配置储能系统吗?
Q3. 混合逆变器与储能逆变器一定是同义词吗?
不一定。混合逆变器通常强调同一设备整合光伏与电池等功能,储能逆变器的称谓则可能用于不同的电池转换配置。 判断时看实际接口和系统图:有没有直接光伏输入、能否交流充电、是否有备用输出,比只看名称更准确。
Q4. 电池满电后光伏电量如何处理?
Q5. 逆变器功率与电池电量有什么区别?
Q6. 标有并网功能就一定支持备电吗?
不一定。并网功能说明设备能在相应条件下与电网配合,备电还需要专门的运行能力、隔离及回路配置。应寻找备用输出、停电模式和配套系统图,不能仅凭并网字样判断。
Q7. 交流侧和直流侧的参数能直接比较吗?
Q8. 判断工作原理时需要哪几份资料?
进一步了解适用的储能逆变器系列
看懂光伏、电池、电网与负载的分工后,你可以带着所需的充放电和供电功能,继续阅读具体产品资料。重点确认光伏怎样接入、电池如何配合,以及停电时哪些回路能够供电。
进入 Sunways 中文产品中心,查看储能相关逆变器系列及资料,再按项目条件确认适用配置。
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