출처: 청정 에너지 검토
AC 또는 DC 커플링이란 무엇입니까?
AC 또는 DC 커플링은 태양전지 패널이 에너지 저장 또는 배터리 시스템에 결합되거나 연결되는 방식을 말합니다.
태양열 어레이와 배터리 간의 전기 연결 유형은 교류 전류(AC) 또는 직류(DC)일 수 있습니다. AC는 전류가 빠르게 앞뒤로 흐르는 경우(이것이 전기 그리드가 작동하기 위해 사용하는 것임) DC는 전류가 한 방향으로 흐르는 곳입니다. 대부분의 전자 회로는 DC를 사용하지만 태양전지 패널은 DC를 생산하고 배터리는 DC 에너지를 저장합니다. 그러나 대부분의 전기 제품은 AC에서 작동합니다. 모든 가정과 기업이 AC 회로를 가지고 이유입니다. DC는 인버터를 사용하여 AC로 변환 할 수 있지만, 아래에 설명 된 바와 같이 일부 에너지는 항상 변환에서 손실됩니다.
태양 전지 진화
간단한 DC 결합 태양 전지 시스템은 한때 원격 전력 시스템과 오프 그리드 가정에만 사용되었지만 지난 10 년 동안 인버터 기술은 급속히 발전하여 새로운 AC 결합 에너지 저장 구성의 개발로 이어졌습니다. 그러나 DC 결합 시스템은 죽은 것과는 거리가 멀며, 실제로 태양전지 컨트롤러 또는 하이브리드 태양광 인버터를 사용하여 배터리 시스템을 충전하는 것이 여전히 가장 효율적인 방법입니다.
제조업체가 새로운 또는 기존 태양광 시스템에 배터리를 추가하거나 결합하는 다양한 방법을 모색함에 따라 최근 몇 년 동안 배터리 기술이 크게 향상되었습니다. 원래 테슬라 파워 월은 최초의 '고전압'DC 배터리 시스템이었다. 그 이후로 고전압(200-500V) 배터리는 점점 더 인기를 끌고 있으며 특수 하이브리드 인버터와 함께 사용됩니다. 최근에는 Tesla, Sonnen 및 Enphase를 포함한 많은 주요 태양광 제조업체에서 AC 배터리를 개발했습니다.
배터리 저장 시스템의 많은 복잡한 품종을 사용할 수, 여기에 우리는 각 유형의 장점과 단점을 설명합니다.
4 가지 주요 태양 전지 시스템 유형
DC 결합 시스템
AC 결합 시스템
AC 배터리 시스템
하이브리드 인버터 시스템
참고: 일반적으로 오프 그리드 태양광 설치에는 DC 또는 AC 결합 시스템만 사용됩니다. 아래 이유와 오프 그리드 전력 시스템에 대한 AC 대 DC 결합 태양광비교에 대해 설명합니다.
중요 : 이것은 가이드 전용입니다! 덜 기술적인 정보는 홈 그리드 타이 또는 오프 그리드 태양 전지 시스템을 선택하는 기본 가이드를 참조하십시오. 태양광 및 배터리 저장 시스템은 면허를 소지한 전기/태양광 전문가가 설치해야 합니다. 태양광/에너지 저장 시스템은 설치가 모든 관련 규정, 표준 및 산업 지침을 충족하지 않을 경우 손상 또는 심각한 부상을 초래할 수 있는 엄청난 양의 에너지를 생성하고 저장합니다.
1. DC 결합 시스템
DC 결합 시스템은 오프 그리드 태양광 설비 및 소형 용량 의 자동차/보트 전력 시스템에서 수십 년 동안 사용되어 왔습니다. 가장 일반적인 DC 커플드 시스템은 태양열 충전 컨트롤러(태양열 레귤레이터라고도 함)를 사용하여 태양열에서 직접 배터리를 충전하고 배터리 인버터를 사용하여 가전 제품에 AC 전원을 공급합니다.
DC 결합 (오프 그리드) 태양 전지 시스템의 기본 레이아웃 다이어그램
캐러밴/보트 또는 오두막에 사용되는 마이크로 시스템의 경우 간단한 PWM 형 태양 광 컨트롤러는 1 2 개의 태양 전지 패널을 연결하여 12 볼트 배터리를 충전하는 매우 저렴한 방법입니다. PWM (펄스 폭 변조) 컨트롤러는 작은 10A 버전에 대한 $ 25만큼 적은 많은 다른 크기와 비용으로 제공됩니다.
대형 시스템의 경우 MPPT 태양전지 충전 컨트롤러는 최대 30% 더 효율적이며 최대 100A 크기의 크기로 제공됩니다. 간단한 PWM 컨트롤러와 달리 MPPT 시스템은 훨씬 더 높은 스트링 전압(일반적으로 최대 150VS DC)에서 작동할 수 있습니다. 그러나 이것은 300-600V를 작동하는 그리드 타이 태양 문자열 인버터에 비해 여전히 상대적으로 낮습니다.
고전압 MPPT 태양 전하 컨트롤러
더 강력한 고전압 태양 광 컨트롤러를 사용할 수 있습니다. 빅트론 에너지에서 최대 250V, 호주의 AERL에서 300V까지. 슈나이더 일렉트릭과 모닝스타의 600V 더 높은 유닛도 있습니다. 이들은 훨씬 더 비싸고 AC 결합 시스템에 사용되는 많은 태양 문자열 인버터와 같은 여러 MPPT의 입력이 없습니다. 그러나 MPPT 충전 컨트롤러는 AC 인버터 가동 중단 시에도 배터리가 충전되도록 하는 비교적 저렴하고 매우 안전한 방법입니다.
장점
매우 높은 효율 - 최대 99%의 배터리 충전 효율(MPPT 사용)
최대 5kW의 소규모 오프 그리드 시스템을 위한 뛰어난 저비용 설정
1 - 2 개의 태양 전지 패널만 필요로하는 소형 자동차 또는 해양 시스템에 이상적입니다.
모듈식 - 필요한 경우 추가 패널 및 컨트롤러를 쉽게 추가할 수 있습니다.
DC 어플라이언스 및 부하에 매우 효율적입니다.
전기 서비스 공급자가 허용되는 그리드 타이 태양광 용량(예: 최대 5kW)을 제한하거나 제한하는 경우 DC가 배터리 시스템을 결합하여 추가 태양광을 추가할 수 있습니다.
단점
5kW 이상의 설치 시스템은 병렬로 여러 개의 문자열이 필요하고 문자열이 융합되는 경우가 많습니다.
여러 개의 고전압 태양전지 충전 컨트롤러가 필요하기 때문에 5kW 이상의 시스템에 는 비용이 많이 들 수 있습니다.
DC(PV)에서 DC(batt)에서 AC로 변환하여 낮 동안 큰 AC 부하에 전력을 공급하는 경우 효율이 약간 낮습니다.
많은 태양광 컨트롤러는 LG 화학 RESU 또는 BYD B-Box와 같은 '관리형' 리튬 배터리 시스템과 호환되지 않습니다.
2. AC 결합 시스템
AC 결합 시스템은 고급 멀티 모드 인버터 또는 인버터/충전기와 결합된 스트링 솔라 인버터를 사용하여 배터리 및 그리드/발전기를 관리합니다. 비교적 간단하고 매우 강력하지만 약간 덜 효율적입니다 (90-94%) DC 커플드 시스템(98%)에 비해 배터리를 충전할 수 있습니다. 그러나 이러한 시스템은 낮동안 높은 AC 부하에 전력을 공급하는 데 매우 효율적이며 일부는 여러 개의 태양 열 인버터로 확장하여 마이크로 그리드를 형성할 수 있습니다.
AC 결합 태양 전지 시스템의 기본 레이아웃 다이어그램 - 그리드 타이 (하이브리드) 설정
대부분의 최신 오프 그리드 주택은 고급 멀티 모드 인버터/충전기, 발전기 제어 및 에너지 관리 기능으로 AC 결합 시스템을 사용합니다. 또한 스트링 솔라 인버터는 높은 DC 전압(600V 이상)으로 작동하기 때문에 더 큰 태양광 어레이를 쉽게 설치할 수 있습니다. AC 커플링은 중대형 3상 상용 시스템에도 적합합니다.
장점
에어컨, 수영장 펌프 및 온수 시스템과 같은 낮 동안 AC 가전 제품에 전력을 공급할 때 효율성이 높아지며(최대 96%).
일반적으로 5kW 이상의 대형 시스템의 설치 비용이 낮습니다.
여러 위치에서 여러 문자열 태양 인버터를 사용할 수 있습니다 (AC 결합 마이크로 그리드)
3kW 이상의 대부분의 스트링 솔라 인버터에는 듀얼 MPPT 입력이 있으므로 패널 문자열을 다른 방향과 기울기 각도로 설치할 수 있습니다.
고급 AC 결합 시스템은 AC 와 DC 커플링의 조합을 사용할 수 있습니다 (참고 : 일부 리튬 배터리에서는 불가능합니다).
단점
배터리 시스템 충전 시 효율성 저하 - 약 92%
고품질 태양광 인버터는 소형 시스템의 경우 비용이 많이 들 수 있습니다.
낮에 직접 DC 로드에 전원을 공급할 때 효율성을 낮춥시됩니다.
3. AC 배터리
AC 배터리는 그리드 커넥티드 홈을 위한 배터리 스토리지의 새로운 발전으로, 배터리를 새 태양광 또는 기존 태양광 설비에 쉽게 연결할 수 있습니다. AC 배터리는 리튬 배터리 셀, 배터리 관리 시스템(BMS) 및 인버터/충전기로 구성되어 있습니다.
이러한 시스템은 DC 배터리와 AC 배터리 인버터를 결합하지만 일반적으로 대부분의 가정을 완전히 오프 그리드로 실행할 수 있을 만큼 강력하지 않기 때문에 그리드 연결 시스템을 위해 설계되었습니다. 가장 잘 알려진 AC 배터리는 유럽과 호주에서 더 일반적인 SonnenBatterie와 함께 Tesla Powerwall 2입니다. 선도적인 마이크로 인버터 회사인 Enphase Energy는 가정용으로 매우 컴팩트한 AC 배터리 시스템을 제조합니다. 이러한 시스템은 일반적으로 설치, 모듈식 및 나중에 사용하기 위해 태양 에너지를 저장하기위한 가장 경제적 인 선택 중 하나입니다.
AC 태양 광 시스템과 결합 된 AC 배터리의 기본 레이아웃 다이어그램 - 그리드 넥타이 (백업 표시 없음)
AC 결합 배터리 인버터
최근의 추세는 AC 배터리 시스템을 만들기 위해 '개조'AC 커플링 인버터를 사용하는 것입니다. 이 시스템은 인기 LG 화학 RESU와 같은 일반적인 DC 배터리와 함께 SMA 써니 보이 스토리지와 같은 특수 AC 결합 배터리 인버터를 사용합니다.
장점
간편한 개조 - 기존 태양광 설비를 갖춘 가정에 추가 수 있습니다.
에너지 저장을 추가하는 경제적인 방법.
일반적으로 설치가 간단합니다.
모듈식 시스템으로 확장을 허용합니다.
단점
변환으로 인한 효율성 감소(DC - AC - DC) - 약 90%
일부 AC 배터리는 백업 공급 장치로 작동할 수 없습니다(Enphase)
오프 그리드 설치를 위해 설계되지 않았습니다.
4. 하이브리드 인버터 시스템
하이브리드 시스템은 그리드 연결 DC 결합 태양 전지 시스템으로 설명할 수 있습니다. 그들은 많은 다른 구성에 와서 일반적으로 하이브리드 또는 멀티 모드 인버터를 사용합니다. 최신 하이브리드 인버터는 고전압 MPPT 컨트롤러/s 및 배터리 인버터/충전기를 공통 장치 내부에 통합합니다. 1세대 하이브리드 인버터는 48V 납산 또는 리튬 배터리 시스템과 호환되었지만 최근 몇 년 동안 고전압(400V+) 하이브리드 시스템이 점점 더 인기를 끌고 있습니다.
고전압 또는 저전압? 차세대 '고전압' 배터리는 기존의 48V 배터리 시스템과 달리 300-500V DC(400V 공칭) 범위에서 작동합니다. 이는 태양열 어레이가 일반적으로 배터리 전압과 매우 유사한 300-600V에서 작동하기 때문에 효율성 향상을 포함하여 몇 가지 이점을 제공합니다.
차세대 고전압(400V) 배터리와 호환 되는 하이브리드 인버터는 48V가 아닌 200-500V DC 사이에서 작동하는 리튬 배터리 시스템을 사용합니다. 고전압 배터리는 두 가지 방법으로 구성할 수 있습니다.
DC는 태양광 어레이와 인버터 를 결합합니다.
DC는 호환되는 하이브리드 인버터에 직접 결합됩니다(아래 그림 참조).
대부분의 태양열 어레이는 약 300-600V의 고전압에서 작동하기 때문에 고전압 배터리는 손실이 매우 적은 효율적인 DC-DC 컨버터를 사용합니다. 1세대 Tesla Powerwall은 최초의 400V 배터리로 인기 있는 SolarEdge Storedge 하이브리드 인버터와 교제되었습니다.
새로운 LG 화학 RESUH 배터리 제품군은 이제 SolarEdge Storagege, SMA 써니 보이 스토리지 및 Solax X-하이브리드 Gen 3를 포함한 많은 하이브리드 인버터와 호환되는 가장 인기있는 LV 400V 배터리 시스템 중 하나입니다.
DC 배터리 시스템을 갖춘 하이브리드 태양광 인버터의 기본 레이아웃 다이어그램
장점
경제적이고 설치가 간단합니다.
컴팩트한 모듈식 배터리 옵션
고전압(400V 배터리 시스템)을 사용한 작은 케이블 크기와 낮은 손실
기존 태양광 설비를 '일부'로 개조할 수 있습니다.
고효율 배터리 충전 - 약 95%
하이브리드 인버터의 수가 증가함에 따라 사용 가능해지고 있습니다.
단점
일부 시스템은 백업 전원 공급 장치로 작동할 수 없습니다.
백업이 있는 많은 시스템에서는 정전 시 3-5초 지연이 발생합니다.
일반적으로 서지 정격이 낮고 발전기 제어가 없는 변압기 없는 하이브리드 인버터로 인해 오프 그리드 설치에 적합하지 않습니다.
