在当今推动能源转型与实现碳中和的浪潮中，太阳能逆变器与电池储能系统（BESS）扮演着关键角色。太阳能逆变器负责将太阳能电池板产生的直流电转换为可供家庭、工业与电网使用的交流电，而储能系统则可有效存储多余的电能，实现负载调节、削峰填谷及备援供电等功能。本文将为您探讨太阳能逆变器与电池储能系统的架构组成，以及由Littelfuse所推出的相关解决方案。
太阳能逆变器和电池储能系统是重要的替代能源解决方案
太阳能逆变器和电池储能系统已经是当前重要的替代能源解决方案，从架构上来区分，可以分成交流耦合太阳能系统与直流耦合太阳能系统。交流耦合太阳能系统采用双逆变器，是带电池的双向逆变器和太阳能逆变器，可提供更高的灵活性，安装更简便，尤其适用于改造项目，并可保留并网逆变器。不过其效率较低，因为电池使用的能量需要多次逆变，并须采用多个元器件，像是多个中压变压器、逆变器等。如果已有光伏系统，则具有经济高效的特点。
直流耦合太阳能系统则是采用单逆变器为负载供电，不适合改造项目，需要更换现有逆变器，并且在许多情况下需要重新配置光伏阵列布线。不过，其效率更高，因为电源无需多次逆变，元器件更少，BESS和光伏系统之间的短电缆可减少损耗，但其成本高，且在现有光伏系统中安装复杂。
太阳能逆变器拓扑结构类型可以分成微型逆变器、组串式逆变器、多串式逆变器与集中式逆变器。微型逆变器的额定功率高达300 W，主要用于住宅建筑，输出电压为230 VAC、单相，具有自耗的特性。组串式逆变器的额定功率为1 kW至10 Kw，主要是住宅用，也可并网发电，输出电压为230 VAC、单相。若将功率优化器或直流优化器这种带有MPPT（最大功率点跟踪）功能的DC-DC转换器，与组串式逆变器配合使用，将可提高整个太阳能系统的效率。MPPT功能在每个光伏电池板级别执行，以确保所有光伏电池板均在最大功率点运行。
多串式逆变器的额定功率为30 kW – 200 kW，主要用于商用、工业和公用事业，输出电压为400 VAC、三相，具有自耗电、用于配电网的特点。集中式逆变器的额定功率则高达数兆瓦，主要用于中压电网、光伏电站，输出电压为400 VAC – 690 VAC、三相。
全方面、高质量的太阳能逆变器和电池储能系统解决方案
Littelfuse拥有众多的产品线可用在太阳能逆变器和电池储能系统（BESS）解决方案，其中包括输入保护中的保险丝、金属氧化物半导体压敏电阻（MOV）、浪涌保护器、接地故障继电器，用于DC-DC转换器的MOSFET、栅极驱动器、瞬态抑制（TVS）二极管、温度传感器，用于DC-AC逆变器的IGBT模块、栅极驱动器、TVS二极管、温度指示器。
此外，还有用于输出保护的保险丝、MOV、浪涌保护器、交流接地故障继电器，用于辅助电源的MOSFET、栅极驱动器、TVS二极管，以及用于BESS的保险丝、TVS二极管、TVS二极管阵列、弧闪继电器、浪涌保护器、接地故障继电器，还有用于通信接口的TVS二极管阵列、多层压敏电阻等，产品种类相当多样。
若以逆变器的类型来区分，Littelfuse可用于微型逆变器的潜在产品包括MOSFET（Trench Gate Gen2、Ultra-junction X2）或IGBT（600-650 V Trench）、TVS二极管（SMCJ、SMDJ、SMBJ）、负温度系数（NTC）（RA、RB、KR）热敏电阻、碳化硅（SiC）肖特基二极管（650V二极管）、MOV（TMOV、UltraMOV、LA）、保险丝（215）、栅极驱动器（IXD_6xxSI）、TVS二极管阵列（SP3130、SP712、SP2555NUTG）或多层压敏电阻（MLV）（MLA、MHS）等。
Littelfuse应用在功率优化器的潜在产品则包括MOSFET（Trench Gate Gen2）、TVS二极管（SMCJ、SMDJ、1.5SMC、SMBJ）、NTC热敏电阻（RA、RB、KR）、栅极驱动器（IXD_6xxSI）、TVS二极管阵列（SP3130、SP712、SP2555NUTG、SM712）或多层压敏电阻（MLV）（MLA、MHS）。
Littelfuse适用于组串式逆变器的潜在产品则包括MOV（UltraMOV、LA、SM20、TMOV）、MOSFET（Trench Gate Gen2、Ultra-junction X2）、TVS二极管（SMCJ、SMDJ、SMBJ）、SiC肖特基二极管（650V二极管）、NTC热敏电阻（RA、RB、KR）、IGBT（600-650 V Trench）、保险丝（Class J、Class RK5、KLKD）、栅极驱动器（IXD_6xxSI、IX4351NE）、TVS二极管阵列（SP3130、SP712、SM712、SP2555NUTG）、MLV（MLA、MHS）等。
Littelfuse适用于多串式逆变器的潜在产品包括保险丝（SPF、SPFI、SPXV、SPXI、Class T、Class J）、SPD（SPD2 PV、SPD type 2）、SiC MOSFET（LSIC1MO120E0120、LSIC1MO170E1000）、MOSFET（高压系列）、SiC二极管（1200 V二极管）、IGBT模块（MIXA、MIXG）、高速保险丝（L75QS）、TVS二极管（SMBJ、SMF）、MOV（UltraMOV、LA、SM7）、栅极驱动器（IX4351NE）、TVS二极管阵列（SP3130、SP712、SM712、SP2555NUTG）、MLV（MLA、MHS）。
Littelfuse适用于中央逆变器的潜在产品包括直列式保险丝（SPXI、SPFI）、保险丝（SPXV、SPNH、LFPXV、SPF、Class J、Class RK5、Class L）、SPD（SPD2 PV、SPD type 2）、直流断路开关（LS7xx、LS6xx）、SiC MOSFET（LSIC1MO120E0120、LSIC1MO170E1000）、MOSFET（高压系列）、SiC二极管（1200 V二极管）、IGBT模块（MIXA、MIXG）、高速保险丝（PSR、PSX）、TVS二极管（SMBJ、SMF）、交流接地故障继电器（EL-731）、直流接地故障继电器（EL-731、SE-601）、栅极驱动器（IX4351NE）、TVS二极管阵列（SP3130、SP712、SM712、SP2555NUTG）、MLV（MLA、MHS）。
Littelfuse可用于BESS的潜在产品则包括保险丝（501A、881、TLS、JLLN、CNN、885、Class J、Class RK5、Class L）、TVS二极管（TPSMC、SZ1SMC、SZ1.5SMC、TPSMB、SZ1SMB、SZP6SMB、TPSMA6L、SZ1SMA、TPSMB）、温度传感器（USP16673、RB）、SMD或直列式保险丝（438A、441A、521、483A）、TVS二极管阵列（AQ05C、AQ24CAN）、高速保险丝（PSR、PSX、ESR）、MOSFET（X3 Class）、栅极驱动器（IXD_6xxSI）、高压直流接触器继电器（DCNxx）、弧闪继电器（AF0100）、直流断路开关（LS7xx、LS6xx）、SPD（直流链路／交流链路）（SPD type 2）、接地故障继电器（SE-601）、IGBT模块（MIXA、MIXG）。
完善的太阳能逆变器和电池储能系统安全标准
太阳能逆变器和电池储能系统（BESS）的安全标准相当多种，包括IEC 61683 ―― 功率调节器 - 效率测量程序，该标准描述了用于独立和公用互动式光伏系统的功率调节器的效率测量指南。IEC 62109-1 ―― 光伏发电系统用功率转换器安全 - 第1部分：通用要求，IEC 62109的本部分适用于光伏系统中使用的功率转换设备（PCE），该系统需要统一的安全等级。该标准规定了PCE设计和制造的最低要求，以防范火灾、能量、电击、机械和其他危险等。IEC 62109-2 ―― 光伏发电系统用电源转换器安全 - 第2部分：逆变器的特殊要求，IEC 62109的第2部分涵盖了用于光伏发电系统的直流-交流逆变器产品的特殊安全要求，这三个标准适用于全球。
UL 1741 ―― 分布式能源使用的逆变器、转换器、控制器和互连系统设备，这些要求涵盖用于独立或并网电力系统的逆变器、转换器、充电控制器和互连系统设备（ISE）。UL 9540A ―― 电池储能系统热失控火灾蔓延评估测试方法标准。该文件评估了发生热失控的电池储能系统的火灾特性。这两个标准适用于北美。
EN 50524 ―― 光伏逆变器数据表和铭牌。该文件旨在提供配置安全、最佳光伏逆变器系统所需的基本信息。EN 50530 ―― 光伏逆变器的整体效率，该标准提供了一种测量光伏并网系统中使用的逆变器最大功率点跟踪（MPPT）精度的程序。这两个标准适用于欧洲。
高速方形半导体保险丝可提升电池储能系统的容量并降低运营成本
PSR高速方形半导体保险丝可提升BESS的容量，从而降低公用事业运营成本，以便在更长时间内满足峰值电力需求。为此，集成商可在其BESS中增加更多电池组，还可将使用液流电池的方案转换为更高容量的锂离子电池。
不过，新型BESS中更高的功率密度可能导致更大的故障电流，在高功率水平下，故障可能造成灾难性的损害，甚至造成人员伤害。BESS需要更高级别的电路保护，使得设计面临挑战。如果能够找到比BESS目前使用的保险丝具有更高短路电流分断额定值的保险丝，便可以在BESS中增加更多电池组。此外，为了保护BESS功率转换器中使用的敏感电子器件，保险丝必须能够快速熔断。
Littelfuse PSR系列高速方形半导体保险丝可提供了最高的短路电流额定值：150 kA直流断流额定值和200 kA交流断流额定值。更高的额定值还可以减少汇流箱的数量，从而降低成本和设计复杂性，PSR系列保险丝的动作更快，短路电流分断额定值更高。此外，PSR系列保险丝的其他优势，还包括外形尺寸和安装灵活性，PSR保险丝系列能够直接替换常用的块状外形保险丝，避免了进行重大设计变更的成本。为了使嵌入式PSR保险丝适应并联母线安装配置，还可以采用Littelfuse的L型支架设计。
通过使用Littelfuse PSR系列保险丝，可将每个集装箱的组合器数量减少了一个，并增加了两个电池单元。这使得其现有BESS集装箱的容量提升了7%，这将使公用事业公司能够在高峰电力需求期间，更长时间地依赖电池储能系统，并降低运营成本。
结语
太阳能逆变器与电池储能系统的整合不仅提升了能源利用效率，也为分布式能源管理、电网稳定性及用电自主性带来崭新契机。随着功率电子技术、电池管理系统（BMS）、通信协议与人工智能的持续进步，未来的解决方案将朝向更高效率、更智能化与模块化的方向发展。本文所介绍的Littelfuse的太阳能逆变器与电池储能系统解决方案，将能够协助客户打造具备高可靠性、高性能与长期经济效益的太阳能与储能整合系统，助力实现绿色能源的永续愿景。