Nel contesto dell'odierna transizione energetica, i sistemi di accumulo dell'energia fotovoltaica stanno diventando una componente importante dello sviluppo energetico sostenibile con i loro vantaggi unici. A causa della forte fluttuazione e casualità della potenza in uscita dal fotovoltaico, l'instabilità della potenza fotovoltaica ne limita l'accesso e la trasmissione. Per risolvere questo problema, è emersa la tecnologia di accumulo dell’energia che può realizzare funzioni come il peak shaving, il monitoraggio del carico e la gestione della qualità dell’energia. Il metodo di accoppiamento dello stoccaggio dell’energia fotovoltaica è un anello chiave per ottenere un utilizzo efficiente dell’energia.
1. Metodo di accoppiamento CC
L'accoppiamento CC è un metodo di accoppiamento comune per l'accumulo di energia fotovoltaica. In questo modo la corrente continua generata dal sistema di generazione di energia fotovoltaica è direttamente collegata al sistema di accumulo dell'energia. L'elettricità CC generata dai pannelli solari può essere integrata attraverso dispositivi come i combiner box, e una parte può essere fornita direttamente ai carichi CC, mentre l'altra parte può essere caricata su batterie di accumulo di energia tramite convertitori CC. Quando è necessaria elettricità, la batteria di accumulo dell'energia rilascia potenza CC attraverso un convertitore CC, che viene poi convertita in potenza CA da un inverter per l'utilizzo da parte dei carichi CA.
Il vantaggio del metodo di accoppiamento CC è che la struttura del sistema è relativamente semplice, con meno collegamenti di conversione dell'energia, con conseguente minore perdita di energia. Allo stesso tempo, per alcuni scenari applicativi con carichi CC elevati, come stazioni base di comunicazione, data center, ecc., l'accoppiamento CC può soddisfare in modo più efficiente il fabbisogno di elettricità. Tuttavia, questo approccio presenta anche alcune limitazioni, come gli elevati requisiti per le batterie di accumulo dell’energia e la necessità di buone prestazioni di carica e scarica in corrente continua.
2. Metodo di accoppiamento della comunicazione
Il metodo di accoppiamento della comunicazione è un altro importante metodo di accoppiamento per lo stoccaggio dell'energia fotovoltaica. In questo modo, il sistema di generazione di energia fotovoltaica e il sistema di accumulo dell'energia sono rispettivamente collegati alla rete elettrica CA tramite inverter. La corrente continua generata dal sistema di generazione di energia fotovoltaica viene prima convertita in corrente alternata attraverso un inverter, e poi collegata alla rete elettrica o utilizzata per carichi in corrente alternata. Quando è necessario l'accumulo di energia, la potenza CA nella rete viene convertita in potenza CC attraverso un inverter di accumulo dell'energia per caricare la batteria di accumulo dell'energia. Durante il processo di scarica, la potenza CC della batteria di accumulo dell'energia viene convertita in potenza CA attraverso l'inverter di accumulo dell'energia per essere utilizzata dai carichi CA o per il feedback sulla rete elettrica.
Ad esempio, in una piccola fabbrica, viene installato un sistema di accumulo dell'energia fotovoltaica utilizzando l'accoppiamento CA. Durante il giorno, i pannelli solari ricevono la luce solare per generare corrente continua, che viene convertita in corrente alternata tramite inverter fotovoltaici. Una parte dell'energia elettrica viene fornita direttamente ai carichi AC presenti nello stabilimento, come motori e apparecchi di illuminazione; L'altra elettricità in eccesso viene integrata nella rete elettrica. Quando la luce è insufficiente o di notte, la domanda di elettricità della fabbrica è fornita dalla rete elettrica. Allo stesso tempo, se in questo momento il prezzo dell’elettricità sulla rete è elevato, il sistema di accumulo dell’energia può svolgere un ruolo. La corrente alternata della rete elettrica viene convertita in corrente continua attraverso un inverter di accumulo di energia per caricare la batteria di accumulo di energia. Quando la rete elettrica non funziona correttamente o i prezzi dell'elettricità sono bassi, le batterie di accumulo dell'energia convertono l'elettricità CC in elettricità CA attraverso inverter di accumulo dell'energia, che viene utilizzata dai carichi CA della fabbrica, ottenendo così un utilizzo ottimizzato dell'energia e una riduzione dei costi.
Il vantaggio del metodo di accoppiamento della comunicazione è la sua elevata flessibilità e compatibilità, che può essere ben integrata con i sistemi di rete elettrica CA esistenti. Allo stesso tempo, può adattarsi bene a diversi tipi e capacità di sistemi di generazione di energia fotovoltaica e sistemi di accumulo di energia. Tuttavia, nel metodo di accoppiamento della comunicazione sono presenti molti collegamenti di conversione dell'energia e la perdita di energia è relativamente elevata.
3. Metodo di accoppiamento ibrido
Per sfruttare appieno i vantaggi dell’accoppiamento DC e dell’accoppiamento AC superando i loro limiti, sono emersi metodi di accoppiamento ibrido. Il metodo di accoppiamento ibrido combina le caratteristiche dell’accoppiamento DC e dell’accoppiamento AC, che possono ottenere un accoppiamento DC diretto tra i sistemi di generazione di energia fotovoltaica e i sistemi di accumulo dell’energia, nonché l’interazione con la rete elettrica attraverso l’accoppiamento AC.
Nella modalità di accoppiamento ibrido, il sistema di generazione di energia fotovoltaica può scegliere l'uscita CC o CA in base alla situazione reale. Quando è necessario fornire alimentazione a carichi CC o caricare batterie di accumulo dell'energia, è possibile utilizzare l'uscita CC; Quando si interagisce con la rete elettrica o si fornisce alimentazione a carichi CA, è possibile utilizzare l'uscita CA. Il sistema di accumulo dell’energia può anche scegliere metodi di carica e scarica CC o CA secondo necessità per ottenere una gestione dell’energia più flessibile ed efficiente.
Esistono vari metodi di accoppiamento per lo stoccaggio dell'energia fotovoltaica, ciascuno con i suoi vantaggi unici e scenari applicabili. Nelle applicazioni pratiche, è necessario selezionare metodi di accoppiamento adeguati in base a esigenze e condizioni specifiche per ottenere un funzionamento efficiente e uno sviluppo sostenibile dei sistemi di accumulo dell'energia fotovoltaica.