 图二：DC Coupling 拓扑结构 （图片来源： SMA-Australia） DC Coupling 拓扑通常包含如下部分：光伏组件，调节器（Regulator）或叫充电控制器（Charge Controller），蓄电池库和逆变器。这里对于逆变器的定义需要额外分析下，DC Coupling的逆变器可以理解为是蓄电池的逆变器，这和我们常说的并网逆变器是有很大差别的。首先，并网的逆变器通常都自带MPPT，然而蓄电池逆变器却是不匹配的，其中原因主要是因为光伏组件和蓄电池的放电特性不同的特点。另外，并网逆变器是不会允许交流变直流，回流给组件充电的，但是并网储能系统的蓄电池逆变器是双向的逆变器（bi-directional），蓄电池可以通过逆变器放电，电网也可以通过逆变器给蓄电池充电。最后也是最大区别的一点，并网逆变器是持续稳定的输出从光伏系统传输来的电功，然而蓄电池逆变器，因为蓄电池的放电特性，是有不同放电功程度的，常见的有“持续供电功率”或“60分钟放电功率“，“1分钟放电功率”以及“30秒放电功率”。这是因为在用户负载突然断网的瞬间，蓄电池需要释放相当大量的电功来补足用电需求，所以通常一个3千瓦的蓄电池逆变器在瞬时功率可以额定到7千瓦至7.5千瓦。总的来说蓄电池的放电以及和逆变器之间的协调相较于普通光伏系统并网逆变器是要复杂许多的，这个我们在将来的文章里会再做说明。独立储能无配备发电机系统由于其系统结构，该蓄电池逆变器放电都是单向的，当蓄电池充电达到设定的SOC（State of Charge), 充电控制器将会断开光伏和蓄电池库的连接；同样当蓄电池放电过深，超过设定的DOD（Depth of Discharge）后，逆变器将停止供电，切断蓄电池与负载之间的连接。 在此我们先来比较下独立储能系统和并网储能系统在使用DC Coupling拓扑结构上的优缺点。这个拓扑结构是怎么工作的？其实这两个系统核心运行原理都一样，就是蓄电池负责主要的供能任务，而光伏在这里仅仅是一个充能的作用，而这也是理解DC Coupling拓扑结构的关键。简单来说，当光伏系统运行时，可以通过自带MPPT的调节器来给蓄电池充电；当用电器负载有需求时，蓄电池将会释放以安培小时（Ah）为单位的电量，而具体电流的大小根据放电时间来定，也就是所谓的“短时间大电流，长时间小电流”的放电原理。而并网储能系统的优势在于最大化的利用光伏发电的同时，保证了蓄电池容量的健康程度。当储能系统连接在可靠的电网系统上，如果在无负载的情况下蓄电池满电而光伏系统依然能够发电时，充电控制器会通信蓄电池逆变器，开始向电网供电，这可以等同于光伏发电上网从而有效地提高了系统的光能利用率。当负载需求大于系统实际发电量时，电网则开始向负载供电，同时通过双向逆变器为蓄电池充电。可以这么理解，对于拥有可靠的电网，并网储能系统对于蓄电池库的大小需求理论上为零，然而这点既是该系统的优势也是劣势。相比于独立储能系统，并网储能系统的缺点就是由于其灵活性非常大而往往造成在设计上的缺陷。由于是并网系统，那么用户不可避免需要在某些时段在从电网购电。对于考虑不足的设计，如果用户需要在峰值电价时从电网购电来为蓄电池充电，而在峰谷电价时利用蓄电池电量来给负载供电的话，这无疑既不经济，又不实用。其二，并网储能系统一系列的优势是在稳定的电网供给前提下，如果在没有检测当地电网稳定性的情况下来设计储能系统，很容易造成蓄电池使用过度甚至造成永久性的伤害。这些设计时需要注意的细节将会在下一篇中详细介绍讨论。另外，在一些偏远地区不经济或不现实从电网拉线供电的情况下，独立储能系统的独立性优势便体现出来。 |
