Khớp nối AC và Khớp nối DC trong BESS: Khung để chọn kiến ​​trúc phù hợp

"Chúng tôi đang bổ sung thêm bộ lưu trữ pin cho dự án năng lượng mặt trời của mình. Chúng ta có nên sử dụngKhớp nối AC hoặc khớp nối DC?"

Câu trả lời bắt đầu bằng một câu hỏi duy nhất: pin kết nối ở đâu so với bộ biến tần năng lượng mặt trời?

Trong hệ thống-ghép nối AC, pin kết nối ở phía AC-sau khi năng lượng mặt trời được chuyển đổi. Trong hệ thống ghép nối DC, pin kết nối ở phía DC trước khi nguồn được chuyển đổi thành AC.

Sự khác biệt này ảnh hưởng đến độ phức tạp của việc trang bị thêm, tính linh hoạt của việc sạc và số lượng giai đoạn chuyển đổi giữa hệ thống PV và pin.

Không phải kiến ​​trúc nào cũng tốt hơn trên toàn cầu. Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào năm yếu tố: giai đoạn dự án, nguồn sạc, nhu cầu độc lập, hạn chế về lưới điện và kế hoạch mở rộng.

Cách hoạt động của BESS kết hợp-AC

Trong hệ thống ghép nối AC{0}}:

• Tấm pin mặt trờitạo ra nguồn DC.
• Biến tần PV chuyển đổi nó thành nguồn điện xoay chiều.
• Pin kết nối với bus AC thông qua một thiết bị chuyên dụnghệ thống chuyển đổi năng lượng hai chiều (PCS).
• Hệ thống PV và BESS gặp nhau ở phía AC.

 

Đường sạc năng lượng mặt trời: mảng PV → Biến tần PV → Bus AC → PCS hai chiều → pin

Sự tách biệt này thường làm cho việc tích hợp trang bị thêm và vận hành độc lập dễ dàng hơn. Tuy nhiên, năng lượng mặt trời phải trải qua nhiều giai đoạn chuyển đổi hơn trước khi đến được pin.

Cách thức hoạt động của BESS kết hợp DC{0}}

Trong hệ thống ghép nối DC{0}}:

• Mảng PV và pin kết nối trước khi nguồn được chuyển đổi thành AC.
• Năng lượng mặt trời có thể đến pin ở phía DC mà không cần chuyển đổi thành AC trước.
• Hai hệ thống chia sẻ hoặc phối hợp giai đoạn chuyển đổi năng lượng.
• Điện áp DC, công suất biến tần và logic điều khiển phải được phối hợp trên toàn hệ thống.

 

Đường dẫn PV: Mảng PV → DC/DC hoặc MPPT → bus DC chung → PCS lai hoặc biến tần → bus AC

Đường dẫn pin: Pin ↔ bus DC chung

Điều này có thể rút ngắn đường dẫn chuyển đổi pin-sang{1}}pin và hỗ trợ phục hồi năng lượng-bị cắt bớt trong các điều kiện thích hợp. Tuy nhiên, pin, biến tần, điện áp DC và hệ thống điều khiển phải được thiết kế cùng nhau.

Sơ lược về AC{0}}Kết hợp với DC-BESS được kết hợp

Điểm kết nối giải thích cách hoạt động của từng kiến ​​trúc. Nó cũng ảnh hưởng đến cách hệ thống được tích hợp, tính phí, vận hành và mở rộng. Bảng dưới đây tóm tắt những khác biệt chính ở cấp độ dự án-.

Bước 1 - Đây là Dự án mới hay Hệ thống PV hiện có?

Điểm bắt đầu của dự án là một trong những yếu tố đầu tiên trongAC{0}}được ghép nối với DC-được ghép nốisự đánh giá.

Khi nhà máy PV đã hoạt động

Đối với một nhà máy PV đang hoạt động, hãy xem xét:

• Biến tần quang điệntình trạng và tuổi thọ còn lại
• Công suất bus AC và máy biến áp
• Cài đặt thiết bị đóng cắt và bảo vệ
• Điểm kết nối (POI) và giới hạn nguồn điện

Dự án lưu trữ + năng lượng mặt trời mới

Một dự án mới cho phép cả hai kiến ​​trúc được xem xét ngay từ đầu.

 

Sự so sánh ban đầu nên tập trung vào việc liệu dự án sẽ sử dụng:

• Một giai đoạn biến tần được chia sẻ hoặc phối hợp
• Bộ biến tần PV và pin riêng biệt
• Tích hợp pin PV chặt chẽ hơn
• Độc lập hoạt động lớn hơn

 

Chiến lược sạc, yêu cầu vận hành, giới hạn lưới điện và kế hoạch mở rộng được đánh giá theo các bước sau.

Bước 2 - Con đường năng lượng chính sẽ là gì?

Câu hỏi tiếp theo trong mộtKhớp nối AC và khớp nối DCđánh giá là năng lượng sẽ đến được pin như thế nào.

Khi PV là nguồn sạc chính

Trước tiên, dự án-có ưu thế PV phải xác nhận:

• Có sẵn năng lượng mặt trời dư thừa hoặc cắt biến tần
• Ắc quyTrạng thái tính phí (SOC)khoảng không và năng lượng sạc
• Giới hạn xuất khẩu
• Liệu năng lượng được lưu trữ có cửa sổ phóng điện có giá trị hay không

Trong trường hợp này,Khớp nối DCxứng đáng được đánh giá kỹ hơn. Hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp DC-có thể rút ngắn đường dẫn chuyển đổi PV{2}}thành-pin và thu năng lượng bị cắt bớt trong những điều kiện thích hợp. Tuy nhiên, lợi ích chỉ tồn tại khi pin có khả năng hấp thụ năng lượng đó và có thể xả sau đó vì mục đích hữu ích.

Khi cần sạc lưới linh hoạt

Sạc lưới có thể quan trọng đối với:

• Cạo đỉnh
• Kinh doanh chênh lệch năng lượng
• Đáp ứng nhu cầu
• Dịch vụ lưới

 

Dự án cũng cần xác nhận các giới hạn nhập khẩu, các quy định về thuế quan và đo lường, vàHệ thống quản lý năng lượng (EMS)yêu cầu gửi đi.

 

Trong trường hợp này,khớp nối ACthường mang lại sự linh hoạt hơn. Một bộ pin chuyên dụng cho phép BESS sạc và điều phối độc lập hơn với việc tạo ra quang điện.

 

Bước 3 - PV và BESS có phải hoạt động độc lập không?

Câu hỏi tiếp theo là liệu hệ thống PV và BESS có phải hoạt động như những tài sản riêng biệt hay không.

Khi hoạt động độc lập có vấn đề

Điều này có thể bao gồm:

• PV tiếp tục hoạt động trong thời gian BESS ngừng hoạt động
• Sạc và gửi lưới điện độc lập
• Lịch trình bảo trì riêng biệt
• Tham gia độc lập vào các dịch vụ lưới điện
• Mở rộng riêng biệt PV, PCS và dung lượng pin

Khi hoạt động chia sẻ được chấp nhận

Kiến trúc kết hợp DC{0}}có thể được xem xét khi chấp nhận được việc tích hợp hệ thống chặt chẽ hơn.

Kiểm tra chính bao gồm:

• Công suất biến tần dùng chung
• Đầu ra PV và xả pin đồng thời
• Giới hạn công suất chung
• Tác động của lỗi và bảo trì
• Tính khả dụng của hệ thống cần thiết

Việc tích hợp chặt chẽ hơn có thể rút ngắn đường dẫn PV-đến-pin. Tuy nhiên, biến tần dùng chung cũng có thể tạo ra giới hạn chung về hoạt động và tính khả dụng.

Bước 4 - Kết nối lưới cho phép những gì?

Yêu cầu kết nối lưới ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn kiến ​​trúc. Ngay cả khi hệ thống quang điện và lưu trữ năng lượng được thiết kế-tốt, dự án vẫn có thể không hoạt động như mong đợi nếu điều kiện kết nối lưới không hỗ trợ chúng.

Điểm kết nối và POI

Bắt đầu bằng cách xác nhận:

• Điện áp nối lưới
• Có cần máy biến áp tăng cường hay không
• Điểm đo và cấu hình
• Giới hạn xuất nhập khẩu
• Hệ thống PV và BESS có chia sẻ cùng POI hay không

Trong hệ thống ghép nối AC, biến tần PV và PCS pin định tuyến nguồn điện thông qua các đường dẫn chuyển đổi riêng biệt trước khi kết hợp ở phía AC. Trong hệ thống ghép nối DC{2}}điển hình, hệ thống tạo quang điện và năng lượng pin được tích hợp trên bus DC và xuất thông qua một bộ biến tần dùng chung hoặc phối hợp.

Sự khác biệt về kiến ​​trúc này rất quan trọng khi POI gần đạt đến giới hạn dung lượng. Mặc dù việc chia sẻ khả năng kết nối biến tần và lưới điện-nâng cao hiệu quả chi phí-của việc ghép nối DC, nhưng điều này cũng có thể hạn chế việc tạo ra quang điện cao điểm đồng thời và xả toàn bộ-pin.

Công suất máy biến áp

Công suất máy biến áp là một trong những hạn chế đầu tiên cần kiểm tra trongBESS thương mại và công nghiệp (C&I)trang bị thêm.

Máy biến áp hiện có phải được đánh giá về:

• Tải bổ sung trong quá trình sạc BESS
• Dòng điện ngược trong quá trình phóng điện
• Hoạt động đồng thời PV và BESS
• Năng lực xuất nhập khẩu cần thiết
• Dung lượng và tuổi thọ còn lại

Nếu máy biến áp không thể hỗ trợ dòng điện theo kế hoạch thì dự án có thể yêu cầu giới hạn vận hành, nâng cấp thiết bị hoặc bố trí kết nối khác. Chi phí bổ sung, không gian lắp đặt và tiến độ dự án cũng có thể ảnh hưởng đến quyết định kiến ​​trúc.

Tích hợp bảo vệ và trung thế{0}}Điện áp (MV)

Việc thêm BESS sẽ thay đổi hướng và mức độ dòng điện. Do đó, hệ thống bảo vệ và MV hiện tại phải được xem xét lại.

Kiểm tra chính bao gồm:

• đặc điểm dòng điện-dựa trên lỗi{1}}biến tần
• Cài đặt rơle và bảo vệ
• Phối hợp giữa biến tần PV và pin PCS
• Công suất thiết bị đóng cắt MV hiện tại
• Có sẵn khay trung chuyển hoặc thiết bị đóng cắt
• Cách ly đo sáng và bảo trì

Hệ thống kết nối AC-giới thiệu một bộ pin riêng biệt trên mạng AC. Sự tương tác của nó với máy biến áp, biến tần PV và các thiết bị bảo vệ hiện có phải được phối hợp.

Hệ thống được ghép nối DC-có thể có giao diện AC tập trung hơn. Tuy nhiên, việc cách ly phía DC, bảo vệ biến tần dùng chung và các hiệu ứng lỗi thông thường vẫn yêu cầu đánh giá-dự án cụ thể. Cả kiến ​​trúc đều không loại bỏ nhu cầu nghiên cứu bảo vệ.

Yêu cầu về tiện ích và kết nối

Thỏa thuận tiện ích hoặc kết nối phải xác nhận:

• Việc sạc lưới có được phép hay không
• Công suất xuất nhập tối đa
• Xuất-các yêu cầu kiểm soát
• Vận hành lưới hai chiều
• Quy tắc đo lường và truyền thông
• Giấy phép cung cấp dịch vụ lưới

Những yêu cầu này có thể trực tiếp thay đổi chiến lược vận hành và phạm vi thiết bị.

Ví dụ: giới hạn xuất khẩu thấp có thể làm tăng giá trị lưu trữ năng lượng PV dư thừa. Ngược lại, việc hạn chế sạc lưới có thể làm giảm giá trị của chênh lệch năng lượng hoặc các chế độ vận hành dựa trên lưới điện- khác.

Mẹo dự án: Yêu cầu sớm danh sách kiểm tra kết nối của tiện ích trong quá trình phát triển dự án. Các yêu cầu về dịch vụ bảo vệ, đo lường,-điều khiển xuất khẩu, liên lạc và lưới điện-có thể thay đổi cả phạm vi thiết bị lẫn hướng kiến ​​trúc.

Bước 5 - Kế hoạch mở rộng trong tương lai là gì?

Kiến trúc ban đầu không chỉ hỗ trợ phạm vi dự án hiện tại mà còn cả kế hoạch mở rộng dự kiến. Trước khi chọnKhớp nối AC hoặc DC, xác định những gì có thể tăng trong tương lai.

Nhiều năng lượng pin hơn hoặc nhiều năng lượng hơn PCS?

Việc bổ sung năng lượng pin sẽ làm tăng lượng kWh khả dụng và có thể kéo dài thời gian xả điện. Tuy nhiên, nó không tự động tăng công suất đầu ra.

Nhiều kW hơn có thể yêu cầu:

• Công suất PCS bổ sung
• Khả năng hiện tại của pin cao hơn
• Thêm công suất máy biến áp và thiết bị đóng cắt
• Dung lượng cáp hoặc bộ nạp bổ sung
• Khoảng không đủ rộng tại điểm kết nối (POI)
• Phê duyệt kết nối sửa đổi

Do đó, dự án nên phân biệt giữa việc bổ sung năng lượng, bổ sung năng lượng hoặc bổ sung cả hai. Sự khác biệt này ảnh hưởng trực tiếp đến đường dẫn mở rộng.

Tăng cường AC

Tăng cường AC thêm khối BESS mới với PCS riêng ở phía AC.

Cách tiếp cận này có thể hỗ trợ mở rộng theo giai đoạn với ít sửa đổi hơn đối với kiến ​​trúc PV DC ban đầu. Nếu máy biến áp và POI có đủ khoảng trống, khối BESS mới có thể được thêm vào mà không làm thay đổi công suất của PCS hiện có.

Điều này có thể giúp việc bổ sung năng lượng pin, nguồn PCS, khối BESS hoàn chỉnh hoặc công suất biến tần PV riêng biệt theo từng giai đoạn trở nên dễ dàng hơn.

Tuy nhiên, việc mở rộng phía AC{0}}vẫn phụ thuộc vào dung lượng-cấp trang web. Khoảng trống của máy biến áp, thiết bị-trung áp, công suất lộ tuyến, phối hợp bảo vệ, tích hợp EMS và các giới hạn xuất nhập khẩu đều phải được xem xét.

Khớp nối AC hỗ trợ mở rộng mô-đun nhưng không loại bỏ các hạn chế về kết nối-lưới hoặc thiết bị.

Tăng cường DC

Việc tăng cường DC bổ sung dung lượng pin cho kiến ​​trúc DC hiện có đằng sau một PCS hoặc bộ biến tần dùng chung.

Điều này có thể hỗ trợ tích hợp chặt chẽ hơn giữa PV và dung lượng pin, nhưng thiết bị mới phải tương thích với kiến ​​trúc DC hiện có. Kiểm tra chính bao gồm:

• Dải điện áp hoạt động DC
• Dòng điện DC tối đa
• Khoảng không gian biến tần được chia sẻ
• Cửa sổ vận hành pin
• Công suất bộ chuyển đổi DC/DC
• Hệ thống quản lý pin (BMS)giao tiếp
• Logic điều khiển và khả năng tương thích EMS

Biến tần dùng chung thường là hạn chế chính. Năng lượng pin bổ sung có thể kéo dài thời gian xả, nhưng nó không thể tăng đầu ra AC nếu biến tần đã được nạp đầy.

Những khác biệt về tính chất hóa học của pin, quản lý nhiệt, cửa sổ điện áp hoặc giao thức truyền thông có thể yêu cầu bộ chuyển đổi DC/DC bổ sung hoặc thiết kế lại hệ thống rộng hơn. Điều này có thể làm tăng cả chi phí dự án và tổn thất chuyển đổi.

Mở rộng PV trong tương lai

Kế hoạch PV trong tương lai cần được đánh giá cùng với kế hoạch mở rộng BESS. Trong hệ thống ghép nối AC, công suất PV bổ sung thường có thể được kết nối thông qua một bộ biến tần PV riêng biệt. Điều này thường ít ảnh hưởng hơn đến cấu hình pin và PCS hiện có.

Trong hệ thống ghép nối DC{0}}, công suất quang điện mới phải duy trì khả năng tương thích với công suất hiện có:

• Giới hạn điện áp và dòng điện DC
• Công suất bộ chuyển đổi DC/DC
• Công suất biến tần dùng chung
• Cài đặt kiểm soát
• Hoạt động đồng thời của PV và pin

Nếu dự kiến ​​dung lượng PV và pin sẽ mở rộng cùng nhau, thì việc ghép nối DC có thể vẫn phù hợp, miễn là có đủ khoảng trống trong kiến ​​trúc DC và biến tần dùng chung.

Máy biến áp, POI và công suất điều khiển

Bất kể phương pháp ghép nối nào, việc mở rộng có thể làm tăng tải sạc, công suất xả và số lượng thiết bị được điều khiển.

Dự án cần xác nhận rằng:

• Máy biến áp có thể hỗ trợ nguồn sạc và xả trong tương lai
• POI có đủ năng lực xuất nhập khẩu
• EMS có đủ giao diện, dung lượng dữ liệu và khả năng điều khiển
• Phê duyệt bảo vệ và kết nối có thể hỗ trợ hệ thống mở rộng

Nếu máy biến áp hoặc POI đã gần đạt đến giới hạn thì kiến ​​trúc có thể yêu cầu nâng cấp thiết bị, giới hạn vận hành hoặc xem xét lại kết nối-lưới mới.

Làm cho Khung phù hợp với các Kịch bản Dự án Chung

Khi năm câu hỏi trên được trả lời, định hướng kiến ​​trúc thường trở nên rõ ràng hơn.

Tuy nhiên, kết quả không giống nhau ở mọi dự án. Một hệ thống cải tiến quang điện hiện có, một hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời C&I-cộng- mới và mộttiện ích-quy mô dự án đồng{1}}có vị trímỗi cái có thể yêu cầu một điểm khởi đầu khác nhau.

Bảng dưới đây cho thấy cách áp dụng khung này cho ba tình huống phổ biến này.

Đây là những hướng dẫn bắt đầu, không phải là khuyến nghị cuối cùng. Công suất máy biến áp, giới hạn lưới điện, chiến lược vận hành và mở rộng trong tương lai vẫn có thể thay đổi lựa chọn kiến ​​trúc.

Thông tin dự án cần thiết trước khi lựa chọn kiến ​​trúc

Khung-bước năm có thể thu hẹp hướng đi. Tuy nhiên, đề xuất kiến ​​trúc cuối cùng vẫn yêu cầu dữ liệu-cụ thể của dự án.

Những chi tiết này giúp xác định liệu hướng kiến ​​trúc ban đầu có thực tế về mặt kỹ thuật hay không. Nếu không có chúng, sự khác biệt chung giữa khớp nối AC và DC có thể được giải thích, nhưng không thể đưa ra khuyến nghị cuối cùng có trách nhiệm.

Trước khi kiến ​​trúc được hoàn thiện, ba giả định chung cũng cần được xem xét.

Ba giả định có thể dẫn đến sự lựa chọn sai lầm

Ngay cả với dữ liệu dự án được yêu cầu, một số giả định phổ biến vẫn có thể làm sai lệch quyết định về kiến ​​trúc.

Sự so sánh cho thấy rằng không nên chọn kiến ​​trúc nào từ một lợi thế duy nhất.

Khớp nối AC thường mang lại sự độc lập và mô đun hơn. Bộ ghép nối DC có thể rút ngắn đường dẫn PV{1}}đến-pin và tận dụng tốt hơn năng lượng đã cắt bớt hoặc dung lượng kết nối chung.

Sự lựa chọn đúng đắn đến từ bức tranh toàn cảnh của dự án: điểm khởi đầu, đường năng lượng, yêu cầu vận hành, kết nối lưới và kế hoạch mở rộng. Năm yếu tố này cần được đánh giá cùng nhau trước khi kiến ​​trúc được hoàn thiện.

Lập kế hoạch cho một dự án năng lượng mặt trời + lưu trữ?

Chia sẻ yêu cầu dự án của bạn vớicủa Polinovelđội ngũ kỹ thuật.

Liên hệ với chúng tôi ngay bây giờ