Rastući kapacitet fotonaponske energije priključen na mrežu i rezultirajući utjecaj na mrežu stvorili su povoljnije uvjete za razvoj skladištenja energije.
Fotonaponsko skladištenje energije razlikuje se od proizvodnje energije povezane s mrežom po tome što koristi baterije za skladištenje i uređaje za punjenje i pražnjenje baterija; početna investicija će biti veća, ali će raspon mogućih primjena biti znatno širi. U ovom članku predstavljamo četiri scenarija primjene PV + skladištenja energije koji odgovaraju različitim primjenama: scenariji primjene PV skladištenja energije na mreži, scenariji primjene PV skladištenja energije van mreže, scenariji primjene hibridnog sistema za skladištenje energije u mreži i scenariji primjene PV mikromrežnog skladištenja energije.
1. Scenarij za primjene fotonaponskih sistema za skladištenje energije van mreže
Fotonaponski sistemi za skladištenje i proizvodnju energije van mreže sve se više koriste u udaljenim planinskim regijama, područjima bez struje, ostrvima, komunikacijskim baznim stanicama i uličnoj rasvjeti, između ostalog gdje mogu raditi autonomno bez oslanjanja na električnu mrežu.
Sistem čine PV panel, PV inverter, baterija za pohranu energije i opterećenje. Kada ima svjetla, fotonaponski panel pretvara solarnu energiju u električnu energiju i istovremeno napaja opterećenje putem integrirane mašine s inverznom kontrolom i puni baterijski paket; kada nema svjetla, baterija napaja AC opterećenje putem invertera.
Sistemi za proizvodnju energije van mreže (off-grid) su posebno projektovani za primjenu u regijama koje nemaju električnu mrežu ili imaju česte nestanke struje. Ovi sistemi rade na principu "skladištenja i korištenja" ili "prvo skladištenja, pa korištenja", analogno načinu na koji se drveni ugalj šalje kroz snijeg." "Snijeg ugrađen u drveni ugalj" U područjima bez električne mreže ili s čestim nestancima struje koji pogađaju porodice, sistemi van mreže su vrlo praktični.
2. Scenariji za primjenu skladištenja energije u hibridnoj PV mreži
Sistemi za skladištenje energije putem hibridne mreže (PV) se obično koriste tokom čestih prekida u napajanju. Visoke tarife za vlastitu potrošnju sprječavaju viškove na internetu; vršne tarife su znatno skuplje od tarifa u dolinama i onih za alternativne primjene.
Sistem čine fotonaponski paneli koji se sastoje od modula solarnih ćelija, integrisanih mašina za solarnu energiju koje nisu priključene na mrežu i one koje su priključene na mrežu, baterijskih paketa, opterećenja i drugih komponenti. U prisustvu svjetlosti, fotonaponski panel pretvara solarnu energiju u električnu energiju i puni baterijski sklop, istovremeno napajajući opterećenje putem solarnog kontrolnog invertera; kada svjetlosti nema, baterija puni solarni kontrolni inverter i potom napaja AC opterećenje.
Uključivanje kontrolera punjenja/pražnjenja i baterija u sisteme povezane na mrežu i van mreže povećava ukupne troškove za otprilike 30%-50% u poređenju sa sistemom za proizvodnju električne energije povezanim na mrežu. Međutim, ovo proširenje proširuje potencijalne primjene sistema. Prvo, moguće je konfigurisati PV sistem da generiše energiju nominalnim kapacitetom tokom perioda velike potražnje za električnom energijom kako bi se smanjili troškovi električne energije. Drugo, moguće je puniti PV sistem tokom rada van mreže, a prazniti ga tokom perioda vršne potražnje za električnom energijom, koristeći razliku u cijeni između vršnog i najnižeg opterećenja. Konačno, u slučaju da mreža nije dostupna, PV sistem funkcioniše kao rezervni izvor napajanja, a inverter se može deaktivirati za rad u režimu van mreže. Trenutno se ovaj scenario češće primjenjuje u razvijenim zemljama u inostranstvu.
3. Scenariji za primjenu fotonaponskih sistema za skladištenje energije na mreži
Fotovoltaični sistem za proizvodnju energije na mreži, koji radi u AC modu, pretežno koristeći fotovoltaične komponente i komponente za skladištenje energije. Pored povećanja udjela vlastite proizvodnje energije i skladištenja fotovoltaične energije na zemlji, industrijskog i komercijalnog fotovoltaičnog skladištenja energije i drugih potencijalnih primjena, sistem posjeduje mogućnost skladištenja viška proizvedene energije.
Moduli solarnih ćelija sastoje se od fotonaponskog niza, koji je dopunjen baterijskim paketom, PCS kontrolerom punjenja/pražnjenja i opterećenjem koje troši energiju. U situacijama kada solarna energija ne dostigne snagu opterećenja, sistem se djelimično napaja solarnom energijom i mrežom. Suprotno tome, kada solarna energija premaši snagu opterećenja, dio solarne energije se koristi za napajanje opterećenja, dok se preostali dio skladišti putem kontrolera. Pored toga, sistem za skladištenje energije može se koristiti u upravljanju potražnjom, arbitraži vršnih i dolinskih opterećenja i drugim scenarijima za poboljšanje modela profitabilnosti sistema.
Na novom kineskom energetskom tržištu, sistem za skladištenje energije povezan s fotonaponskom mrežom privukao je značajno interesovanje kao novi scenario primjene obnovljive energije. Integracijom uređaja za skladištenje energije, fotonaponske energije i AC mreže, sistem maksimizira korištenje obnovljive energije.
4. Scenariji za primjenu sistema za skladištenje energije u mikromreži
Zbog svog značaja kao uređaja za skladištenje energije, sistem za skladištenje energije u mikromreži zauzima sve istaknutije mjesto u elektroenergetskom sistemu i novom energetskom razvoju Kine.
Kako obnovljivi izvori energije dobijaju na popularnosti, a naučni i tehnološki napredak nastavlja da napreduje, scenariji primjene sistema za skladištenje energije u mikromrežama nastavljaju da rastu. Ovi scenariji se prvenstveno odnose na dva aspekta navedena u nastavku:
1). Distribuirani sistem za proizvodnju i skladištenje energije: Distribuirana proizvodnja energije odnosi se na postavljanje malih uređaja za proizvodnju energije u neposrednoj blizini krajnjeg korisnika, koristeći izvore kao što su energija vjetra, solarni fotonaponski sistemi i drugi. Sav višak proizvedene energije se potom skladišti u sistemu za skladištenje energije, služeći kao rezervni izvor napajanja tokom perioda velike potražnje za električnom energijom ili nestanka energije u mreži.
2). Rezervno napajanje iz mikromreže: Za pouzdano lokalno napajanje u udaljenim područjima, na ostrvima i drugim lokacijama sa teškim pristupom mreži, sistemi za skladištenje energije u mikromreži mogu se koristiti kao rezervni izvori energije.
Iskorištavanjem višeenergetske komplementarnosti, mikromreže mogu optimizirati korištenje potencijala distribuirane čiste energije. To im omogućava da ublaže nepovoljne aspekte poput ograničenog kapaciteta, nepouzdane proizvodnje energije i nepouzdanih nezavisnih izvora napajanja, a istovremeno osiguravaju siguran rad veće elektroenergetske mreže. Kao rezultat toga, mikromreže služe kao vrijedan dodatak većoj elektroenergetskoj mreži. Obim scenarija primjene mikromreža je znatno veći, u rasponu od nekoliko kilovata do desetina megavata, a raznolikost mogućih implementacija je znatno šira.
Obrasci korištenja fotonaponske energije za skladištenje su opsežni i raznoliki, obuhvatajući mikro-mreže, vanmrežne sisteme i sisteme povezane na mrežu. Praktične primjene obnovljivih izvora energije karakteriziraju jedinstvene prednosti i atributi svake vrste scenarija, koji zajedno snabdijevaju korisnike pouzdanom i efikasnom energijom.
Kako se PV tehnologija nastavlja razvijati, a troškovi se smanjuju, skladištenje PV energije će zauzeti značajniju poziciju u energetskom sistemu budućnosti. Istovremeno, napredak i implementacija različitih scenarija će olakšati brz napredak kineskog energetskog sektora u nastajanju i pomoći u postizanju energetske transformacije i niskougljičnog, ekološki održivog razvoja.
