Разширяващият се капацитет на фотоволтаичните системи, свързани към мрежата, и произтичащото от това въздействие върху мрежата създадоха по-благоприятни условия за развитие на съхранението на енергия.
Фотоволтаичното съхранение на енергия се различава от мрежовото производство на електроенергия по това, че използва батерии за съхранение и устройства за зареждане и разреждане на батериите; първоначалната инвестиция ще бъде по-голяма, но обхватът на възможните приложения ще бъде значително по-широк. В тази статия представяме четири сценария за приложение на PV + съхранение на енергия, които съответстват на различни приложения: сценарии за приложение на PV съхранение на енергия в мрежата, сценарии за приложение на PV съхранение на енергия извън мрежата, сценарии за приложение на хибридна мрежова система за съхранение на енергия и сценарии за приложение на PV микромрежово съхранение на енергия.
1. Сценарий за приложения за съхранение на енергия от фотоволтаични системи извън мрежата
Фотоволтаичните системи за съхранение на енергия и производство на електроенергия извън мрежата се използват все по-често в отдалечени планински райони, зони без електричество, острови, базови станции за комуникация и улично осветление, наред с други места, където те могат да работят автономно, без да разчитат на електрическата мрежа.
Системата се състои от фотоволтаичен панел, фотоволтаичен инвертор, акумулаторна батерия и захранващ товар. Когато има светлина, фотоволтаичният панел преобразува слънчевата енергия в електрическа и едновременно с това захранва товара чрез интегрираната машина с обратно управление и зарежда батерията; когато няма светлина, батерията захранва променливотоковия товар чрез инвертора.
Системите за фотоволтаично генериране на енергия извън мрежата са специално проектирани за внедряване в региони без електропреносни мрежи или с чести прекъсвания на електрозахранването. Тези системи работят по принципа „съхранение и употреба“ или „първо съхранение, а след това употреба“, аналогично на начина, по който дървените въглища се изпращат през сняг. „Снегът, вграден във дървените въглища“ В райони без електропреносна мрежа или с чести прекъсвания на електрозахранването, които засягат семействата, автономните системи са много практични.
2. Сценарии за приложения за съхранение на енергия във фотоволтаична хибридна мрежа
Системите за съхранение на енергия от фотоволтаични хибридни мрежи обикновено се използват по време на чести прекъсвания на електрозахранването. Високите тарифи за собствено потребление предотвратяват излишъците към интернет; пиковите тарифи са значително по-скъпи от тарифите за долини и тези за алтернативни приложения.
Системата се състои от фотоволтаични панели, състоящи се от слънчеви клетъчни модули, интегрирани слънчеви електроцентрали, автономни и свързани към мрежата, батерийни пакети, товари и други компоненти. При наличие на светлина фотоволтаичният панел преобразува слънчевата енергия в електрическа и зарежда батерийния блок, като същевременно захранва товара чрез инвертора за управление на слънчевата енергия; когато светлината липсва, батерията зарежда инвертора за управление на слънчевата енергия и впоследствие захранва товара с променлив ток.
Включването на контролери за зареждане/разреждане и батерии в мрежово свързаните и автономните системи повишава общите разходи с приблизително 30%-50% в сравнение със системата за производство на електроенергия, свързана към мрежата. Това разширение обаче разширява потенциалните приложения на системата. Първо, възможно е фотоволтаичната система да се конфигурира да генерира енергия с номиналния си капацитет по време на периоди на високо търсене на електроенергия, за да се намалят разходите за електроенергия. Второ, възможно е фотоволтаичната система да се зарежда по време на режим на работа извън мрежата и да се разрежда по време на пиковия период на търсене на електроенергия, като се възползва от ценовата разлика между пиковите и ниските сегменти. И накрая, в случай че мрежата не е налична, фотоволтаичната система функционира като резервно захранване, а инверторът може да бъде деактивиран, за да работи в автономни режими. Понастоящем този сценарий се прилага по-често в развитите страни в чужбина.
3. Сценарии за приложение на фотоволтаични системи за съхранение на енергия в мрежата
Система за генериране на фотоволтаична енергия, свързана с мрежата и работеща в режим на свързване с променлив ток, предимно използваща фотоволтаични и енергийно-съхранителни компоненти. В допълнение към увеличаването на дела на самостоятелно генерираната енергия, наземното фотоволтаично разпределително съхранение, промишленото и търговското фотоволтаично съхранение на енергия и други потенциални приложения, системата притежава способността да съхранява излишъка от генерирана електроенергия.
Модулите със слънчеви клетки се състоят от фотоволтаична решетка, която се допълва от батериен пакет, контролер за зареждане/разреждане PCS и консумиращ енергия товар. В ситуации, когато слънчевата енергия е по-ниска от мощността на товара, системата се захранва частично от слънчевата енергия и мрежата. Обратно, когато слънчевата енергия надвишава мощността на товара, част от слънчевата енергия се използва за захранване на товара, докато останалата част се съхранява чрез контролера. Освен това, системата за съхранение на енергия може да се използва за управление на търсенето, арбитраж на пикове и долини и други сценарии за подобряване на модела на рентабилност на системата.
На новия енергиен пазар в Китай, системата за съхранение на енергия, свързана с фотоволтаична мрежа, предизвика значителен интерес като нововъзникващ сценарий за приложение на възобновяема енергия. Чрез интегриране на устройство за съхранение на енергия, фотоволтаично генериране на енергия и променливотокова мрежа, системата максимизира използването на възобновяема енергия.
4. Сценарии за приложения на системи за съхранение на енергия в микромрежи
Поради значението си като устройство за съхранение на енергия, микромрежовата система за съхранение на енергия заема все по-важно място в енергийната система и новото енергийно развитие на Китай.
С нарастването на популярността на възобновяемата енергия и продължаващия напредък на науката и технологиите, сценариите за приложение на системите за съхранение на енергия в микромрежи продължават да се разрастват. Тези сценарии се отнасят предимно до двата аспекта, изброени по-долу:
1). Разпределена система за производство и съхранение на енергия: Разпределеното производство на енергия се отнася до разполагането на малки апарати за производство на енергия в непосредствена близост до крайния потребител, използващи източници като вятърна енергия, слънчева фотоволтаична енергия и други. Всяка генерирана излишна енергия впоследствие се съхранява в система за съхранение на енергия, служеща като резервно захранване по време на периоди на високо търсене на електроенергия или прекъсвания на електропреносната мрежа.
2). Резервно захранване от микромрежа: За надеждно локално електрозахранване в отдалечени райони, острови и други места с труден достъп до мрежата, системите за съхранение на енергия в микромрежи могат да се използват като резервни източници на енергия.
Чрез използване на многоенергийно допълване, микро-мрежите могат да оптимизират използването на потенциала на разпределената чиста енергия. Това им позволява да смекчат неблагоприятни аспекти като ограничен капацитет, ненадеждно производство на енергия и ненадеждни независими захранвания, като същевременно гарантират сигурната работа на по-голямата електропреносна мрежа. В резултат на това микро-мрежите служат като ценно допълнение към по-голямата електропреносна мрежа. Мащабът на сценариите за приложение на микро-мрежите е значително по-голям, обхващайки от няколко киловата до десетки мегавати, а разнообразието от възможни реализации е значително по-широко.
Моделите на използване на фотоволтаичното съхранение на енергия са обширни и разнообразни, обхващащи микромрежи, автономни системи и свързани към мрежата системи. Практическите приложения на възобновяемата енергия се характеризират с уникалните предимства и характеристики на всеки тип сценарий, които заедно осигуряват на потребителите надеждна и ефективна енергия.
С развитието на фотоволтаичните технологии и намаляването на разходите, съхранението на фотоволтаична енергия ще заеме по-значимо място в енергийната система на бъдещето. Едновременно с това, развитието и прилагането на разнообразни сценарии ще улеснят бързото развитие на развиващия се енергиен сектор на Китай и ще помогнат за постигането на енергийна трансформация и нисковъглеродно, екологично устойчиво развитие.
