蓄電池、インバーター、ソーラーパネルはどのように連携するのでしょうか?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

システム全体の構造とコンポーネントの細分化の原則

 

システム全体の中核となる 3 つのコンポーネントは、太陽光発電モジュール (ソーラー パネル)、エネルギー貯蔵用リチウム電池、および双方向エネルギー貯蔵インバーター (PCS)。サポートされるアクセサリには、DC コンバイナ ボックス、回路ブレーカー、電力メーター、配電盤、グリッド インターフェイス、および家庭用負荷が含まれます。

 

1. 各コンポーネントの基本的な動作原理

 

(1) 太陽光発電パネル（発電ユニット）

 

パネルは、光起電力効果に基づいて直列/並列に接続された多数の太陽電池で構成されています。太陽光の光子がシリコン半導体に衝突し、電子を励起して指向性直流を形成します。

 

● 出力特性: 純粋な DC 電源。電圧は光の強さや温度によって大きく変動します。正午は高電圧、早朝/夕方と曇りの日は低電圧。

 

●家電製品（家庭用AC220V電源）には直接接続できません、バッテリーには直接接続できません（電圧の不一致や充電保護がない場合、膨れや破損の原因になります）。

 

● 複数のボードを直列に接続すると総 DC 電圧が増加し、並列に接続すると総充電電流が増加します。

 

(2) エネルギー貯蔵電池（エネルギー貯蔵ユニット、主流のリン酸鉄リチウム）

 

内部的にはセル → モジュール → で構成されています。バッテリーパック + BMS (バッテリー管理システム):

 

1) BMS の中核機能: セル電圧のバランス、過充電/過放電/過電流/高温保護、残存 SOC のリアルタイム報告-;

 

2) エネルギー形式: DC 電力の保存と出力のみ可能。

 

3) 充電: 低電圧で不安定な太陽光発電 DC 電力は、インバータによって安定化された後にのみ安全に充電できます。

 

4) 放電：安定した直流電力をインバータに出力し、反転昇圧を行います。

 

(3) 双方向蓄電インバータ PCS（システムコントロールコア）

 

通常の太陽光発電インバーターは DC を AC に変換するだけです。エネルギー貯蔵 PCS は、2 つの回路を備えた双方向電力コンバータです。

 

1) インバータチャンネル (DC→AC): 太陽光発電/バッテリー DC → ブースト、フィルター → 家庭用電化製品に供給する標準 220V/380V 正弦波 AC 電源。

 

2) 整流器チャンネル (AC→DC): グリッド AC 電源 → ステップダウン整流 → 安定した DC 電源でバッテリーを充電します (オフピーク電力貯蔵)。

 

3) 内蔵メイン制御チップ-: 太陽光発電、バッテリー SOC、家庭用負荷電力、系統電圧をリアルタイムで取得します。-ミリ秒-レベルの自動電力割り当てと動作モードの切り替え。

 

3 つのコア コンポーネントの基本パラメータと機能の比較:

 

コンポーネント	エネルギーの種類	コア機能	主要なパラメータ	動作制限
太陽光発電パネル	出力はDCのみ	太陽エネルギーは電気エネルギーに変換されます。これがシステムの唯一の発電源です。	ピーク電力、開放電圧-、短絡電流-、変換効率	光がなければ電気は発生しません。出力電圧は光と温度によって変化します。
エネルギー貯蔵電池	DC電源を蓄電・出力	夜間の電力供給のために余剰の電気エネルギーを蓄えます。	容量kWh、公称電圧、SOC充放電間隔、サイクル寿命	過充電と過放電は禁止されています。- DC 充電および放電のみが許可されます。
双方向蓄電インバーター PCS	AC/DC双方向コンバータ	配電、電圧調整、充放電制御、系統接続保護	定格AC/DC電力、双方向変換効率、単独運転保護、MPPTトラッキング	太陽光発電、バッテリー、電力網を協調制御するための中央ハブ

 

 

 

 

 

4 つの動作条件下での完全な電流の流れ

 

条件1：晴天で日差しがたっぷりある日、太陽光発電＞家庭の電力消費量

 

1. ソーラーパネルが変動する直流電力を生成 → 直流結合箱に収集 → PCSの直流入力端子;

 

2. PCS の最初のステップ: DC 電力の一部を AC 電力に変換し、すべての家庭用電化製品への供給を優先します。

 

3. 残りの余剰 DC 電力は、PCS によって調整および電流制限された後、エネルギー貯蔵バッテリーを充電するために入力されます。- BMS は充電電流と電圧をリアルタイムで監視します。

 

4. バッテリーが完全に充電されると (SOC 100%)、PCS は自動的に充電回路を切断し、余剰電力は販売のために全国送電網にフィードバックされます。

 

 

条件 2: 適度な日照、太陽光発電の発電量が家庭の負荷にちょうど等しい

 

太陽光発電システムからのすべての DC 電力は、アプライアンスで使用するために AC 電力に変換されます。バッテリーはアイドル状態のままで、充電も放電も行われず、グリッドとの相互作用もありません。

 

 

動作条件3：夜間/曇り/雨の日、太陽光発電なし

 

1. 太陽光発電には DC 出力がありません。 PCS が電力不足を検出します。

 

2. 放電コマンドがバッテリー BMS に送信されます。バッテリーは安定した DC 電力を PCS に出力します。

 

3. PCS は反転を実行し、AC 電力を家庭用負荷に出力します。

 

4. バッテリ充電が下限 (SOC 20%) まで低下すると、PCS はバッテリの放電を停止し、自動的に主電源に切り替わります。

 

 

動作条件 4: オフ-ピーク電力貯蔵 (夜間の電気料金が安い) + 停電バックアップ

 

1. 夜間、太陽光がない場合、PCS はグリッドから AC 電力を取得し、それを安定した DC 電力に整流してバッテリーを充電します。

 

2. 突然の停電: PCS は単独運転保護をトリガーし、送電網から切断します。太陽光発電（太陽光による）とバッテリーのみが独立して動作し、系統保守員に損害を与える可能性のある逆送電を防ぎます。

 

3. グリッドが復元されると、システムは自動的に同期してグリッドに再接続し、通常の動作を再開します。

 

 

4 つの動作条件の配電論理テーブル:

 

重要な補足コア技術

 

1. 最大電力点追従 (MPPT) (PCS に統合): 太陽光発電の電圧は大きく変動します。 MPPT はリアルタイムでインピーダンスを調整し、太陽光発電パネルが常に最大電力を出力できるようにし、発電量を 15% ～ 30% 増加させます。

 

2. BMS と PCS の通信と連携: バッテリー BMS は、電圧、温度、SOC データをリアルタイムでインバーターに送信します。インバーターはバッテリーの状態に基づいて充放電電力を調整し、セルの損傷を防ぎます。

 

3. 変換損失の説明: 太陽光発電の DC から AC への充電損失は約 3%-6% です。グリッド AC からバッテリー DC への充電損失は 4% ～ 7% です。業界最高品質の PCS は、96% 以上の総合変換効率を実現します。

 

 

グリッド接続型エネルギー貯蔵システムとオフグリッド エネルギー貯蔵システムのコンポーネントの比較:{0}:

 

比較項目	グリッド{0}に接続されたエネルギー貯蔵システム（家庭用の主流）	オフグリッド エネルギー貯蔵システム（送電網のない地域）-
インバータ	同期グリッド接続機能を備えた双方向グリッド-接続 PCS-	オフグリッド エネルギー貯蔵インバータ、グリッド接続モジュールなし-
バッテリー容量の要件	少し小さいです。電力がない場合は、AC 電源に切り替えることができます。	大容量バッテリーは、終日の電力消費量に見合う必要があります。-
余剰電力処理	電気は送電網に送られ、売られます。	放電抵抗を搭載すると余分な電力を消費します。
停電対応	アイランド モードの短期独立電源-	プロセス全体は自給自足のために太陽光発電とバッテリーに依存しています。{0}}
料金	中程度の強度。電力網を備えた都市部のユーザーに適しています。-	標高が高く、人里離れた山岳地帯や田園地帯での使用に適しています

 

 

 

簡略化された概要 (理解と記憶を容易にするため)

 

1. 太陽光発電パネルは「電気を生成する」役割を担っており、不安定な直流 (DC) のみを生成します。

 

2. 蓄電池は「電気を貯める」役割を担い、直流だけを蓄えることで、夜間の発電ができない問題を解決します。

 

3. 蓄電インバーター (PCS) は「ディスパッチマネージャー」であり、AC/DC 双方向変換を完了し、太陽光発電パネル、バッテリー、グリッドからの電力を自動的に分配します。これらのコンポーネントのいずれかが欠けても、システム全体が正常かつ安定して動作することはできません。