1 背景
随着传统能源日益紧缺,气候恶化、全球变暖形势日益严峻,“碳中和”已成为全球共识,大力发展清洁能源已经是大势所趋,光伏和风力发电在能源结构中的占比不断提升。据美国能源信息署(EIA),至2025年可再生能源在全球能源消耗中的占比将提升至28%,超越煤炭、天然气、石油及其他液体能源成为第一大能源。
2020年9月,习近平主席在联合国大会宣布中国将在2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”。截止21年11月,世界主要国家均已对碳中和时间表作政策宣示,部分国家已立法或处于推动立法阶段。碳中和将成为中国的长期、重要国策以及全球未来数十年的重要任务,未来光伏储能市场发展空间巨大。
2 分布式户用光伏储能一体化架构
分布式户用光储一体化架构图
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光伏板发出的直流电通过优化器(可理解为DC-DC电源)升降压后,部分存入储能电池,部分通过逆变器发电上网/自用。优化器的原理是在太阳板有阴影遮挡部分,光伏发电量下降,通过调节直流线路间的电压以达到优化光伏组件功率输出,最大限度地提高单个光伏模块发电效率,降低能源成本。因此优化器+组串式逆变器的方案被诸多终端厂商使用。此外随着各国相关政策推出,要求“组件级快速关断”,将太阳能组件整串线路600V~1000V 的高压降低至直流小于80V电压,实现组件及关断。关断+组串式逆变器方案也成为比较主流的过渡方案。
在发展早期,户用光伏往往能在上网电价与优先消纳上获得较好的保障,因此通常采取全额上网为主的模式。而光伏具有天然的间歇性与波动性,因此随着发电占比的提升,其对电网的冲击也日益加大,全额上网并非长期的解决方案。对于居民用户,搭配储能的户用光伏才能彻底取代传统的电网供电,从而实现电力的自给自足。
3 顺络产品在光伏上的应用
下图是组串式逆变器的拓扑结构,里面会用到升压电感,主变压器,辅助电源变压器,逆变滤波电感。此外若上桥驱动采用隔离方案,还会有隔离驱动变压器需求。
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(1)功率电感
太阳能功率优化器其主要概念是将太阳能逆变器中的最大功率追踪(Maximum Power Point Tracking;MPPT)运算功能独立出来,户用光伏中可替代组串式逆变器原本的最佳功率点追踪功能,避免由于组件的参数不匹配、污垢积累、光照不均匀等因素降低系统输出功率,同时还能随时随地监控电池状态,功率优化器一般是介于发电装置和逆变器之间。
海外功率优化器布局较早,从相关咨询了解,2019年美国户用龙头企业的交流逆变器总出货量 5.6GW,电源优化器出货量1580万个,2021年的优化器出货量达到2300万台左右,国内优化器相对布局较晚。
一般户用光伏板输出的电压在8.5V~80V MAX,通过优化器升降压输出12V~18V,再通过DC-DC降压到3.3V给MCU,运放等供电。优化器产品中推荐顺络磁封胶以及组装式功率电感。
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组串式逆变器拓扑结构中,有MPPT升压用大电感,推荐顺络组装式MWPQ大电流功率电感
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