作者：Jeremy Cook
太阳能发电让我们能够利用来自太阳的能量。为了在太阳能电池板不主动发电时使用这些能量，可以考虑增加一个储能系统 (ESS)。ESS 通常是一个带有逆变器的电池组，通过直流或交流耦合解决方案进行充电。交流耦合和直流耦合储能装置各有优缺点，而且储能并非在任何情况下都是最佳选择。我们将在本文中讨论每种太阳能方案。
首先，考虑最基本的太阳能使用情况：没有任何备用电池的光伏阵列。在这种情况下，太阳能电池板产生直流电，然后输送到逆变器，逆变器将直流电转化为交流电，并供给主配电板。多余的电力可以通过双向电表卖给公用电网。但出于安全考虑，这些系统会在电网停电时关闭。
无备用电池的太阳能电池阵列比较容易安装。它包括一个光伏阵列、一个逆变器（与整个电网互动）和一个光伏系统断路器。这种设置的缺点是，当电网停电时，断路器会关闭。在停电期间，您的系统不能用来维持照明和关键系统的运行。
交流耦合储能
备用电池可让您在电网停电时保持供电。在企业或家庭中安装太阳能备用系统的最简单方法是使用交流耦合系统。在光伏系统断开后，逆变器不向主服务面板供电，而是向备用负载面板供电。反过来，备用面板又为多模逆变器、储能断路器和蓄电池供电，以储存电力供日后使用。最后，系统通过交互式系统断路器向主服务面板供电，在停电时切断太阳能/备用系统。
在电网停电期间，电力从储能电池组通过多模逆变器输送到后备负载面板，为关键设备供电。在这种情况下（如果阳光充足）仍可使用太阳能，因为面板逆变器使用来自 ESS 的电源来模拟电网信号，并将太阳能直流电转换为交流电。相对于主服务面板，所有额外的太阳能/备用设备都安装在互动系统断开之后。
直流耦合储能
在直流耦合设置中，光伏阵列通过光伏断路器向多模逆变器和充电控制器供电。充电控制器允许直流电通过另一个断开装置输送到备用电池，而不需要任何交流电转换和相应的效率损失。逆变器将从整个储能系统转换而来的交流电发送到备用负载面板。后备面板还可以通过一个整体断开装置从主服务面板发送和接收电力。
直流耦合系统的最大优势在于，与交流耦合系统相比，太阳能电池阵列能更有效地为蓄电池充电。
交流耦合与直流耦合太阳能储能对比
从效率的角度来看，直流耦合系统似乎比交流耦合电池储能系统更好。交流耦合系统必须经过三次有损转换才能产生备用太阳能：光伏（直流）到备用负载面板（直流到交流）到储能（交流到直流）再到备用负载面板（直流到交流）。直流耦合系统只经过一次直流到交流的转换：从直流储能系统和光伏阵列通过一个逆变器到交流备用负载面板。
然而，有几个因素可能会使交流系统对您的使用案例更具吸引力。从改造的角度来看，交流耦合 ESS 可被视为“螺栓连接”解决方案，因为现有的交互式逆变器、光伏隔离开关和相关布线可以保留在原处。直流耦合系统则需要对现有太阳能基础设施进行布线和设备改造。无论是哪种备用解决方案，都需要由昂贵（且容易出错）的人工进行单独设计、安装和维护，因此交流耦合 ESS 的简单性具有重要价值。
此外，在光伏并网或直接使用的情况下，交互式逆变器往往比多模逆变器更高效。您还可以讨论在交流耦合系统中使用两种逆变器与在直流耦合系统中使用单一多模逆变器的相对优势。双逆变器交流设置可在其中一个出现故障时提供一些功能，但这也意味着存在多个故障点。
其他选择：将太阳能和备用电源分离？
系统设计者还可以考虑在某些情况下是否需要备用电池。在美国，长时间停电的情况很少发生，而且由于能够将能源储存到整个电网中，太阳下山后的电费可以在没有现场备用电源的情况下得到缓解。严格从成本角度来看，现场存储可能不值得额外的初始资本投资。在某些情况下，备用发电机可能比 ESS 更好，即使安装了一般使用的电池板也是如此。
太阳能备用结论
太阳能发电有两大好处：降低电力公司的收费，从而节省总体成本；在电网瘫痪时提供备用电力。正如本文所讨论的，交流耦合和直流耦合电池后备系统都具有相对优势。考虑到所涉及的效率和停电的相对罕见性，安装人员可以考虑将太阳能发电和备用容量作为两个不同的挑战，可能（也可能无法）最好同时解决。
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