에너지 저장 배터리, 인버터 및 태양광 패널은 어떻게 함께 작동합니까?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

시스템 전체 구조 및 구성 요소 세분화 원칙

 

전체 시스템의 핵심 세 가지 구성요소는 다음과 같습니다: 광전지 모듈(태양광 패널),에너지 저장 리튬 배터리및 양방향 에너지 저장 인버터(PCS)가 있습니다. 지원 액세서리에는 DC 결합기 박스, 회로 차단기, 전기 계량기, 배전 캐비닛, 그리드 인터페이스 및 가정용 부하가 포함됩니다.

 

1. 각 구성 요소의 기본 작동 원리

 

(1) 태양광발전소(발전설비)

 

패널은 광기전 효과를 기반으로 직렬/병렬로 연결된 다수의 광기전 셀로 구성됩니다. 햇빛 광자가 실리콘 반도체에 충돌하고 전자가 여기되어 방향성 직류를 형성합니다.

 

● 출력 특성: 순수 DC 전력; 전압은 빛의 강도와 온도에 따라 크게 변동합니다. 정오에는 고전압, 이른 아침/저녁 및 흐린 날에는 저전압;

 

● 가전 제품(가정용 220V AC 전원)에 직접 연결할 수 없으며 배터리에 직접 연결할 수 없습니다(전압 불일치 및 충전 보호 부족으로 인해 부풀어오르거나 손상될 수 있음).

 

● 여러 개의 보드를 직렬로 연결하면 총 DC 전압이 증가하고, 병렬로 연결되면 총 충전 전류가 증가합니다.

 

(2) 에너지 저장 배터리(에너지 저장 장치, 주류 리튬인산철)

 

내부적으로는 셀 → 모듈 →배터리 팩 + BMS(배터리 관리 시스템):

 

1) BMS의 핵심 기능: 셀 전압 균형 조정, 과충전/과{1}}방전/과전류/고온 보호 및 남은 SOC에 대한 실시간-보고

 

2) 에너지 형태: DC 전력만 저장하고 출력할 수 있습니다.

 

3) 충전: 저-전압 불안정 태양광 DC 전력은 인버터에 의해 안정화된 후에만 안전하게 충전될 수 있습니다.

 

4) 방전: 반전 및 전압 승압을 위해 인버터에 안정적인 DC 전원을 출력합니다.

 

(3) 양방향 에너지저장장치 인버터 PCS(시스템 제어 코어)

 

일반 광전지 인버터는 DC를 AC로만 변환합니다. 에너지 저장 PCS는 두 개의 회로를 갖춘 양방향 전력 변환기입니다.

 

1) 인버터 채널(DC→AC): 태양광/배터리 DC → 부스트, 필터 → 가전제품에 공급되는 표준 220V/380V 정현파 AC 전원;

 

2) 정류기 채널(AC→DC): 그리드 AC 전력 → 강압 정류 → 배터리 충전을 위한 안정적인 DC 전력(오프-피크 전기 저장);

 

3) 내장-주 제어 칩: 태양광 전력, 배터리 SOC, 가정용 부하 전력 및 그리드 전압을 실시간으로-획득합니다. 밀리초- 수준의 자동 전력 할당 및 작동 모드 전환.

 

세 가지 핵심 구성요소의 기본 매개변수 및 기능 비교:

 

구성요소	에너지 유형	핵심 기능	주요 매개변수	작동 제한
태양광발전 패널	DC만 출력	태양 에너지는 전기 에너지로 변환됩니다. 이것이 시스템의 유일한 발전원입니다.	피크 전력, 개방{0}}전압, 단락-전류, 변환 효율	빛 없이는 전기가 생성되지 않습니다. 출력 전압은 빛과 온도에 따라 달라집니다.
에너지 저장 배터리	DC 전원 저장/출력	어두운 기간 동안 전원 공급을 위해 잉여 전기 에너지를 저장합니다.	용량 kWh, 공칭전압, SOC 충방전 간격, 사이클 수명	과충전 및 과{0}}방전은 금지됩니다. DC 충전 및 방전만 허용됩니다.
양방향 에너지저장 인버터 PCS	AC/DC 양방향 변환기	배전, 전압 조정, 충전 및 방전 제어, 계통 연결 보호	정격 AC/DC 전력, 양방향 변환 효율, 단독 운전 보호, MPPT 추적	태양광발전, 배터리, 전력망의 통합 제어를 위한 중앙 허브

 

 

 

 

 

4가지 작동 조건에서 완전한 전류 흐름

 

조건 1 : 일조량이 풍부한 화창한 날, 태양광 발전 > 가정용 전력 소비량

 

1. 태양 전지판은 변동하는 DC 전력을 생성합니다 → DC 결합기 상자에 수집 → PCS의 DC 입력 단자;

 

2. PCS 1단계: DC 전원의 일부를 AC 전원으로 변환하여 모든 가전제품에 우선적으로 공급합니다.

 

3. PCS에 의해 규제되고 전류가 제한된 후 남은 초과 DC 전력은-에너지 저장 배터리를 충전하기 위해 입력됩니다. BMS는 충전 전류와 전압을 실시간으로 모니터링합니다.

 

4. 배터리가 완전히 충전되면(SOC 100%) PCS는 자동으로 충전 회로의 연결을 끊고 초과 전력은 판매를 위해 국가 전력망에 다시 공급됩니다.

 

 

조건 2: 적당한 햇빛, 태양광 발전량은 가구 부하와 동일합니다.

 

태양광 발전 시스템의 모든 DC 전력은 기기 사용을 위해 AC 전력으로 변환됩니다. 배터리는 그리드 상호 작용 없이 충전이나 방전 없이 유휴 상태를 유지합니다.

 

 

작동 조건 3: 밤/흐린 날/비오는 날, 태양광 발전 없음

 

1. 태양광 발전에는 DC 출력이 없습니다. PCS가 전력 부족을 감지합니다.

 

2. 방전 명령이 배터리 BMS로 전송됩니다. 배터리는 안정적인 DC 전원을 PCS에 출력합니다.

 

3. PCS는 반전을 수행하여 AC 전원을 가정용 부하로 출력합니다.

 

4. 배터리 충전량이 하한(SOC 20%)으로 떨어지면 PCS는 배터리 방전을 중지하고 자동으로 주 전원으로 전환합니다.

 

 

작동 조건 4: 꺼짐-최대 에너지 저장(심야의 낮은 전기 가격) + 정전 백업

 

1. 햇빛이 없는 밤에 PCS는 그리드에서 AC 전원을 끌어와 안정적인 DC 전원으로 정류하여 배터리를 충전합니다.

 

2. 갑작스러운 정전: PCS는 단독 운전 보호를 실행하여 전력망에서 연결을 끊습니다. 태양광 발전(태양광 포함)과 배터리만 독립적으로 작동하므로 그리드 유지 관리 인력에게 해를 끼칠 수 있는 역전력 전송을 방지합니다.

 

3. 그리드가 복원된 후 시스템은 자동으로 그리드에 동기화하고 다시 연결하여 정상 작동을 재개합니다.

 

 

4가지 작동 조건에 대한 전력 분배 논리표:

 

핵심보완핵심기술

 

1. 최대 전력점 추적(MPPT)(PCS에 통합): 태양광 전압은 크게 변동합니다. MPPT는 실시간으로 임피던스를 조정하여 태양광 패널이 현재 햇빛 아래에서 항상 최대 전력을 출력하도록 보장하여 전력 생산량을 15%-30% 증가시킵니다.

 

2. BMS와 PCS 통신 및 연결: 배터리 BMS는 전압, 온도, SOC 데이터를 실시간으로 인버터에 전송합니다. 인버터는 배터리 상태에 따라 충전/방전 전력을 조절하여 셀 손상을 방지합니다.

 

3. 변환 손실 설명: 태양광 DC-AC 충전 손실은 약 3%-6%입니다. 그리드 AC에서 배터리 DC로의 충전 손실은 4%-7%입니다. 업계의 고품질 PCS는 96% 이상의 종합적인 변환 효율을 달성합니다.

 

 

그리드-연결형 에너지 저장 장치와 오프 그리드 에너지 저장 시스템의 구성요소 비교:-

 

비교항목	그리드-연결형 에너지 저장 시스템(가정용 주류)	오프그리드-에너지 저장 시스템(전력망이 없는 지역)
인버터	양방향 그리드-동기 그리드가 있는 연결 PCS-연결 기능	오프 그리드 에너지 저장 인버터, 그리드-연결 모듈 없음
배터리 용량 요구 사항	조금 작습니다. 전원이 없으면 AC 전원으로 전환할 수 있습니다.	대용량-배터리는 하루 종일 전력 소비량을 충족해야 합니다.-
과잉 전력 처리	전기는 전력망으로 전송되어 판매됩니다.	방전 저항을 장착하면 과도한 전력이 소비됩니다.
정전 기능	아일랜드 모드 단기-독립 전원 공급 장치	전체 프로세스는 자급자족을 위해 광전지와 배터리에 의존합니다.-
비용	중간-강도, 전력망이 있는 도시 사용자에게 적합합니다.	고도가 높아 먼 산간 및 목가적인 지역에서 사용하기에 적합함

 

 

 

단순화된 요약(더 쉽게 이해하고 기억할 수 있도록)

 

1. 태양광 패널은 불안정한 직류(DC) 전류만 생산하는 '전기 생산'을 담당한다.

 

2. 에너지 저장 배터리는 '전기를 저장'하는 역할을 하며, DC만 저장하여 야간에 발전이 없는 문제를 해결합니다.

 

3. 축전 인버터(PCS)는 AC/DC 양방향 변환을 완료하고 태양광 패널, 배터리 및 그리드에서 전력을 자동으로 분배하는 "배치 관리자"입니다. 이러한 구성 요소 중 어느 하나라도 없으면 전체 시스템이 정상적으로 안정적으로 작동할 수 없습니다.