这仅供参考。有关较少的技术信息，请参阅选择家庭并网或离网太阳能电池系统的基本指南。太阳能和电池存储系统必须由经验丰富的持证电气专业人员安装。太阳能和储能系统产生并存储大量能量，如果安装不符合所有相关法规、标准和指南，可能会导致损坏、火灾或严重伤害。

设计离网太阳能或电池存储系统的步骤

在购买太阳能电池（混合动力）或离网电力系统所需的任何设备之前，了解储能系统设计和规模确定的基础知识非常重要。如下所述，该过程的第一部分是开发负载曲线或构建负载表，以计算每天需要生成和存储的能量量。如果您无法制定负载表，则应咨询专业的太阳能安装人员或系统设计师。

第 1 步 - 估计负载

设计任何离网太阳能或电池系统的最重要部分是计算每天需要多少能量（以千瓦时为单位）。对于并网站点，可以使用仪表直接测量负载来获得详细的负载曲线数据。对于离网或独立电力系统，始终首先使用离网负载计算器（负载表） 来满足夏季和冬季的要求。负载表还将帮助计算浪涌负载、功率因数以及确定合适的离网逆变器尺寸所需的最大需求。

第 2 步 - 电池尺寸

电池容量以 Ah 或 Wh 为单位。铅酸（深循环）电池的容量以 Ah 为单位，而锂电池的容量以 kWh 为单位。需要考虑所有损耗因素，以确保电池尺寸足以满足负载，包括最大允许放电深度 (DoD) 和往返效率。另外，请考虑电池类型和化学成分、电池电压范围、最短续航天数（连续无阳光的天数）以及最大电池充电率（C 额定值），稍后将详细说明。

第 3 步 - 太阳能电池阵列尺寸

需要尺寸正确的太阳能电池阵列来为电池充电，同时也为负载供电。为了确保太阳能电池阵列足够大，请考虑当地条件，包括全年平均太阳辐照度（峰值日照时间）、遮阳问题、电池板方向和倾斜角度、电缆损耗和温度降额（损耗因素）。Photonik太阳能设计工具可以帮助估算全年的太阳能发电量，具体取决于面板的方向和位置。

第 4 步 - 逆变器选择

完成步骤 1 至 3 后，您可以根据电池板和组串长度选择合适的太阳能逆变器或MPPT 太阳能充电控制器来匹配太阳能电池阵列，这将决定组串电压。使用组串电压计算器计算最大和最小组串电压。接下来，可以选择初级混合或离网逆变器来满足连续负载和浪涌负载，同时考虑温度降额和下面更详细解释的其他损耗因素。

如何选择混合或离网逆变器

现代混合动力和离网储能系统在选择合适的电池逆变器充电器并确定其尺寸之前需要考虑许多规格。有许多不同的系统类型可供选择，包括电网互动逆变器充电器、混合逆变器、具有集成电池存储的完整系统（称为 BESS）和交流电池系统。在这里，我们帮助解释选择合适的逆变器时应考虑的一些关键要求。

1. 逆变器功率输出 - 最大连续额定值和浪涌额定值 (kW)

2. 逆变器充电额定值 (A)

3. 太阳能光伏阵列尺寸（kW）

4. 通过功率(A)

5. 电池兼容性 - 系统电压和电池类型

6. 配置 - 交流或直流耦合

7. 软件和能源管理

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1. 逆变器额定功率

电池逆变器（混合型或离网型）有多种尺寸可供选择，尺寸由以 kW 或 kVA 为单位测量的连续额定输出功率决定。逆变器的额定功率取决于逆变器拓扑或设计、功率转换电路的类型、是否使用变压器、冷却系统以及工作温度。以下是两种主要类型的混合型和离网逆变器。

1. 离网逆变器 使用重型变压器，其价格更昂贵，但提供高浪涌和峰值功率输出，并且可以处理高感性负载。这些逆变器通常包含主动风扇强制冷却系统，以帮助在高温下保持性能。如下所述，大多数逆变器都具有集成充电器，并且还可以与电网互动。

2. 混合逆变器 和交流耦合电池系统使用带有“开关晶体管”的无变压器逆变器。这些紧凑、轻便的逆变器具有较低的浪涌和峰值功率输出额定值，但更具成本效益、更便宜且更易于制造。它们通常也完全不受天气影响，这意味着它们可以安全地安装在更暴露的位置，但应始终避免阳光直射。

连续额定功率

逆变器的匹配（尺寸）应略高于其将供电的设备的负载或最大需求。由于炎热环境中的温度降额，逆变器应至少比夏季最大连续需求大1.2倍。根据应用的不同，这通常是选择混合逆变器时要考虑的最重要的规格，特别是在使用混合逆变器作为专用或重要负载的备用电源时。负载是感性负载还是电阻性负载也非常重要，必须予以考虑。

最大需求解释

最大逆变器需求是逆变器预期的最高连续负载，通常在 30 分钟内。如果可能，最大需求应基于使用计量设备测量的数据。如果负载数据不可用，则应根据选定的负载来估计最大需求，通常包括最高额定功率负载和可能同时使用的任何其他负载。为了确保准确性，选择应基于对负载使用模式的理解。

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逆变器容量（kW 或 kVA）

需要注意的是逆变器的功率输出是以 kW 还是 kVA 为单位列出的。千瓦通常是更准确的额定值。在根据您的需求确定逆变器尺寸时，这可能会有点令人困惑。kVA 与 kW 的一般换算比如下所示：

kVA x 0.8 = 千瓦

例如，5kVA逆变器大致相当于4kW逆变器额定功率。另一个例子是 3000VA (3kVA) 连续功率输出逆变器通常仅连续输出 2400 瓦，因此约为“视在”额定功率的 80%。

离网逆变器尺寸

对于离网安装，逆变器的尺寸至关重要，必须调整尺寸以满足所有条件下的满负载（最大需求）。如前所述，温度降额尤其重要，因为逆变器输出在较高环境温度下会降额（减少）。例如，额定功率为 25°C 的 6kW 逆变器在 40°C 时只能输出 4.8kW 的连续功率。必须考虑这一降额因素，尤其是在温暖的气候下。

浪涌或峰值功率输出

浪涌或峰值额定功率对于离网系统非常重要，但对于混合（并网）系统并不总是至关重要。如果您计划为水泵、压缩机、洗衣机和电动工具等高浪涌设备供电，则逆变器必须能够处理高感应浪涌负载。

逆变器维持浪涌功率输出的时间也非常重要，但根据制造商的描述可能会产生误导。例如，一些逆变器可能指定8kW的浪涌输出，而其他逆变器可能指定8kW持续60秒。当未指定浪涌时间（以秒为单位）时，浪涌额定值只能持续 1 或 2 秒。一般来说，高端电网互动逆变器充电器具有最高的浪涌额定值和最长的时间。众所周知， SElectronic SP PRO是市场上所有电池逆变器充电器中浪涌额定值最高的产品之一。

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备用电源

上图突出显示，许多混合逆变器在备用或紧急供电模式 (EPS) 下运行时会减少或限制备用电源。根据所使用的电池，这可能会进一步受到电池容量和额定输出功率的限制。然而，有几种混合逆变器（Solax、Redback 和 SolarEdge）在备用模式下不会降低功率输出。专用电池逆变器充电器（例如SElectronic SP PRO和Victron Multiplus）没有任何此类限制。

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2. 逆变器充电额定值

需要考虑电池逆变器最大充电额定值（以安培为单位），以确保电池组容量和逆变器正确“平衡”。IE。确保逆变充电器有足够的充电容量，使电池达到吸收充电电压。如果电池组太大而逆变器充电额定值太小，电池将无法实现完整的充电周期。这将导致电池不平衡、性能差、退化和可能的硫酸盐化（如果使用铅酸电池）。

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许多现代锂电池系统可以接受高充电电流与容量比，并且可以以更高的 C 速率充电。如果使用大型或超大型太阳能电池阵列并且逆变器充电率不足，则太阳能发电量可能会被削减（减少），并且系统将无法高效运行。

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3. 太阳能电池阵列尺寸指南

一旦确定了平均每日能源消耗（千瓦时），并考虑到当地的太阳辐射和损失，下一步就是确定太阳能电池阵列的大小（以千瓦为单位）。在确定太阳能电池阵列尺寸时，还应考虑离网系统的电池容量（kWh）。这并不简单，因为有很多变量需要考虑。

基本指南是使用您所在位置的最小高峰日照时数 (PSH)。冬季 PSH 值通常用于确保太阳能电池阵列足够大，以便在最短的晴天期间为电池组充满电。例如，如果您有一个 16kWh 的电池，考虑到损耗和其他负载，您希望在最短的一天内至少发电 18kWh。您可以使用Photonik 太阳能设计工具，根据当地 PSH、方向和阵列倾斜角度来确定太阳能电池阵列全年发电量。由于太阳能电池板的成本相对较低，因此需要加大太阳能电池阵的尺寸这是确保电池即使在恶劣或间歇性天气下也能充电的常见做法。在离网系统中，尺寸过大将有助于减少发电机的运行时间。

MPPT 组串电压

在设计使用串式太阳能逆变器或MPPT 太阳能充电控制器的太阳能电池阵列时，准确计算串电压至关重要。太阳能系统必须在各种天气条件和气候下运行，环境温度会显着影响组串电压，进而影响系统的性能、安全性和可靠性。您可以使用我们的免费组串电压计算器，利用您所在位置的历史温度数据快速确定组串电压。

混合逆变器集成了具有串输入电压和电流限制的 MPPT，这可能会限制可使用的太阳能电池阵列尺寸（通常为单相 6-8kW 左右）。相比之下，SElectronic SP PRO 和 Victron Multiplus 等电网交互式电池逆变器充电器可以在交流或直流耦合配置中与太阳能逆变器或 MPPT 太阳能充电控制器配合使用。这些系统可以容纳更大的太阳能电池阵列，如果需要，可以在后期进行扩展。

交流耦合光伏尺寸调整

在交流耦合系统中，太阳能逆变器的尺寸通常受到逆变器充电器额定功率 (kW) 的限制。例如，Victron Multiplus 和 Quattro 逆变器充电器只能以 1:1 的逆变器比进行交流耦合，这意味着太阳能逆变器 (AC) 额定功率必须与逆变器充电器交流额定功率相同。即，5kW 太阳能逆变器是可与 5kW Multiplus 逆变器充电器交流耦合的最大尺寸。请注意，使用 Victron 系统的直流耦合可以增加更多的太阳能。了解有关Victron 交流耦合因子 1 规则的更多信息。相比之下，SElectronic SP PRO 逆变器比率为 1:2，这意味着它可以连接双倍的太阳能逆变器交流容量。例如，5kW SP PRO 可以与 2 x 5kW Fronius 太阳能逆变器或一台大型 8.2kW Fronius 逆变器交流耦合。

*注意：在设计“托管”交流耦合离网系统时，太阳能逆变器需要与逆变器充电器兼容。例如，经过 SElectronic 认证或“Scert”逆变器经过修改，可以使用直接通信实现精确的电池充电控制。相比之下，Victron 和 SMA交流耦合离网系统通常使用移频。这已经足够了，但不够精确，并且可能会影响一些敏感的电子设备。

直流耦合光伏尺寸调整

与交流耦合太阳能不同，直流耦合没有相同的尺寸限制，并且太阳能电池阵列的尺寸可以大大加大，以适应恶劣的天气条件和季节性太阳辐照度的变化。使用 MPPT 太阳能充电控制器的直流耦合太阳能是一种非常高效且可靠的添加太阳能的方式，并且与交流耦合相比具有许多优点，下面将详细介绍。请参阅我们的详细文章MPPT 太阳能充电控制器说明，了解有关选择直流耦合太阳能充电控制器和确定其尺寸的更多信息。

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4. 逆变器直通功率

当电池电量低或太阳能不可用时，直通电源功能（也称为“集成转换开关”）使逆变器能够在高负载下从电网或备用发电机提供额外的电力。通过来自电网（或离网系统中的发电机）的额外电力的能力可以通过不需要分离重要和非重要负载来极大地简化安装。

一般来说，只有高端电网互动逆变器充电器才能从电网传递额外电力或自动启动并运行连接的备用发电机。SElectronic、Victron Energy 和 Schneider electric 逆变器充电器均采用具有直通电源功能的内置转换开关。SMA Sunny Island 系统在并网时需要安装外部接触器。

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5. 兼容电池类型

在价格实惠的锂电池系统发布之前，大多数电池逆变器都设计为与广泛使用的铅酸电池（凝胶、AGM 和富液式）一起运行。铅酸电池更大、更重，并且会排放需要通风的气体。相比之下，锂离子电池更轻、更紧凑、更高效，并且可以安全地存储在密封外壳内。许多锂电池系统，例如比亚迪、Pylontech 和 LG Energy 的锂电池系统，都集成了电池管理单元 (BMU)，需要具有兼容通信（CANbus 网络协议）的逆变器才能安全高效地运行。

一些自管理锂磷酸铁锂电池系统不需要 BMS 与逆变器通信，其功能与铅酸电池系统非常相似；其中包括 Simpliphi PHI、Powerplus Energy、GenZ LFP 和 Zenaji LTO 电池系统。

对于离网系统，铅酸电池仍然是一种经过充分验证的可靠技术，在尺寸和管理正确的情况下，其使用寿命长达 15 年。铅酸电池的最大好处之一是，与现代锂电池不同，它们不会在低电压或低 SOC 时关闭。这在紧急情况下或备用发电机发生故障或不可用时非常重要。

电池电压

所有混合和离网逆变器均设计为使用特定的标称直流电池电压，最常见的是 48V。由于大多数锂电池系统都是48V，所以这不是问题。然而，许多小容量逆变器使用12V或24V，因此这些可能仅与相同电压的铅酸电池组兼容。Selectronic、SMA和 Schneider 拥有一系列高端 48V 混合/离网逆变器，而Victron Energy和 Outback Power 均提供专用的 12V、24V 和 48V 离网逆变器。

第一个 Tesla Powerwall 是第一个在高压 (HV) 下运行的电池系统，并与在类似电压 (200-500V) 下运行的太阳能电池阵列连接。高压系统现在非常普遍，许多混合逆变器（例如SolarEdge StorEdge、Goodwe EH 和 Fronius GEN24 Plus）都与高压电池系统配合使用。

注意：与直流耦合 MPPT 太阳能充电控制器或调节器不同，混合逆变器不能在多个电池电压下工作。

电池容量 - 千瓦时

电池容量以 kWh（千瓦/小时）或安培小时（铅酸）为单位测量，是电池系统可以存储的总能量。然而，并非所有可用容量都可用，具体取决于电池类型和规格。普通铅酸深循环电池（AGM 和凝胶）每天只能放电至总容量的 20-35%，而锂离子和新一代电池技术可以放电至 80-90% SOC。因此，必须仔细选择电池的化学成分和容量，以满足用户的能量需求。

混合动力与离网——对于一个典型的并网家庭来说，从下午 5 点到午夜峰值（晚上）能源使用量为 8-10 kWh，大约 12-15 kWh 的锂电池就足够了。然而，对于离网系统，电池系统将需要存储足够的能量来应对连续几天的恶劣天气。对于平均（高效）家庭一整天使用 10-15 kWh 的情况，这将需要更大、更昂贵的 30-60 kWh 电池系统，具体取决于所需的自治天数和太阳能电池阵列的大小。

混合示例：如果峰值能源使用量（下午 6 点至 12 点）为 6 kWh，则系统将需要大约 14-16 kWh 铅酸电池或 7-8 kWh 锂电池系统，才能充分满足峰值能源消耗。

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6. 配置 - 交流或直流耦合

随着太阳能电池系统变得更大、更先进，交流耦合系统由于低成本、易于安装的串式太阳能逆变器而成为最佳配置之一。大多数现代离网交流耦合系统都使用先进的双向逆变器以及一个或多个兼容的太阳能逆变器。交流耦合系统通常在白天交流电源需求较高时效率更高，例如空调系统、现代厨房电器和泳池泵。然而，随着市场上先进的高压混合逆变器种类的不断增多，新一代高压直流耦合电池系统 (HV) 变得越来越受欢迎。

有关更多信息，请参阅详细的交流与直流耦合系统文章。

7. 软件和能源管理

混合动力或离网电力系统需要高水平的电源管理和系统监控来优化能源使用并延长电池寿命。因此，用于运行混合动力和离网系统的软件需要先进的能源管理和监控功能，而这正是高端电网交互式逆变器的亮点。这些功能强大的逆变器，例如来自Victron Energy、SElectronic、Schneider Electric 和 SMA 的逆变器，拥有最先进的软件包，带有内置控制系统、继电器和数字输入和输出。这些系统还集成了专门的电池监控和温度传感器，以延长电池寿命并优化铅酸或 VRLA 电池组的充电。

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第三方系统监控

对于额外的监控和控制，Reposit Power 和 Solar Analytics 等第三方附加能源监控系统可以提供更先进的远程监控和智能控制功能。

两种流行的附加远程监控和能源管理系统

大多数具有内置电池存储的混合系统（BESS 系统）也利用先进的能源管理系统和传感器，但是，一些低成本一体式混合逆变器的功能有限，可能导致存储能量的使用效率较低。

虚拟发电厂和分布式能源

更大规模的微电网和虚拟发电厂（VPP）需要独特的技术来集成和管理分布式能源（DER）。Switchdin已成为该领域的领导者之一，其 Droplet 控制器允许集成和控制 DER。