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早期的住宅太阳能系统通过逆变器与公用电网相连，逆变器在日照时间内将太阳能电池板的电力转换为交流电。多余的电力可以卖回给公用事业公司，但在黑暗时期，最终用户仍然必须依靠公用事业公司提供电力。公用事业公司已经能够利用这些限制，通过调整定价模式，将住宅客户转移到“使用时间”费率，从而在太阳能不可用时收取更多费用。在系统中添加 ESS 使用户能够应对这种情况，并通过所谓的“削峰”保护自己免受高昂的能源成本，将太阳能电池板收集的电力存储在电池中，并随时使用这些电池满足他们的电力需求。电池技术的发展导致了锂离子 (Li-ion) 电池组的生产，其单位质量和单位体积的电荷存储量比旧技术的铅酸电池高得多。结合高效的双向电源转换系统，这些电池可用于创建 3 至 12 千瓦范围内的紧凑型壁挂式 ESS 装置，能够为家庭供电 24 小时或更长时间。然而，尽管锂离子电池具有能量密度优势，但它们也有一些缺点，特别是在安全性方面，包括在高电压下容易过热或损坏。这可能会导致热失控和燃烧，因此需要安全机制来限制电压和内部压力。存储容量也会因老化而降低，导致运行几年后最终出现故障。因此，每个电池组都必须包含一个电子电池管理系统 (BMS)，以确保安全高效的运行。与太阳能逆变器不同，ESS 必须在两种不同的模式下运行：1. 充电模式，即电池正在充电时 2. 备用模式，即电池为连接的负载供电时 因此，ESS 电源转换系统始终是双向的。与太阳能电池板结合的住宅 ESS 大致分为直流或交流耦合系统。在直流耦合系统中，单个混合逆变器将双向电池转换器和 DC-DC 太阳能 MPPT（最大功率点跟踪）级的输出组合在公共直流总线上，然后为并网逆变器级供电。然而，交流耦合系统（有时称为“交流电池”）正变得越来越流行，因为这种类型的 ESS 可以轻松添加到现有的太阳能装置中，而这些装置最初不包括能量存储。这是因为交流耦合 ESS 直接连接到电网。另一个优点是，这种系统可以轻松并联以提供更大的功率和存储容量。
节能储能系统 (ESS) 中多级拓扑的优势
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