L'expansió de la capacitat connectada a la xarxa de l'energia fotovoltaica i el resultant impacte a la xarxa han creat condicions més favorables per al desenvolupament de l'emmagatzematge d'energia.
L'emmagatzematge d'energia fotovoltaica es diferencia de la generació d'energia connectada a la xarxa en què utilitza bateries per a l'emmagatzematge i dispositius per carregar i descarregar les bateries; la inversió inicial serà més gran, però la gamma de possibles aplicacions serà considerablement més àmplia. En aquest article, presentem quatre escenaris d'aplicació d'emmagatzematge d'energia fotovoltaica + que corresponen a diverses aplicacions: escenaris d'aplicació d'emmagatzematge d'energia fotovoltaica connectada a la xarxa, escenaris d'aplicació d'emmagatzematge d'energia fotovoltaica fora de la xarxa, escenaris d'aplicació de sistemes d'emmagatzematge d'energia de xarxa híbrida i escenaris d'aplicació d'emmagatzematge d'energia de microxarxa fotovoltaica.
1. Escenari per a aplicacions d'emmagatzematge d'energia fotovoltaica fora de la xarxa
Els sistemes d'emmagatzematge d'energia i generació d'energia fotovoltaica fora de la xarxa s'utilitzen cada cop més en regions muntanyoses remotes, zones sense electricitat, illes, estacions base de comunicacions i enllumenat públic, entre altres llocs on poden funcionar de forma autònoma sense dependre de la xarxa elèctrica.
Un panell fotovoltaic, un inversor fotovoltaic, un emmagatzematge de bateries i una càrrega elèctrica formen el sistema. Quan hi ha llum, el panell fotovoltaic transforma l'energia solar en energia elèctrica i, simultàniament, subministra energia a la càrrega a través de la màquina integrada de control invers i carrega la bateria; quan no hi ha llum, la bateria alimenta la càrrega de CA a través de l'inversor.
Els sistemes de generació d'energia fotovoltaica fora de la xarxa estan dissenyats específicament per al desplegament en regions que no tenen xarxes elèctriques o que experimenten freqüents talls de corrent. Aquests sistemes funcionen de manera "d'emmagatzematge i ús" o "primer emmagatzematge i després ús", anàloga a com es fa passar el carbó vegetal a través de la neu. "La neu incrustada al carbó vegetal" En zones sense xarxa elèctrica o amb freqüents talls de corrent que afecten les famílies, els sistemes fora de la xarxa són molt pràctics.
2. Escenaris per a aplicacions d'emmagatzematge d'energia híbrida en xarxa fotovoltaica
Els sistemes d'emmagatzematge d'energia híbrida de xarxa fotovoltaica s'utilitzen habitualment durant les freqüents interrupcions del subministrament elèctric. Les tarifes elevades d'autoconsum eviten els excedents a Internet; les tarifes punta són significativament més cares que les tarifes vall i les d'aplicacions alternatives.
El sistema està format per panells fotovoltaics formats per mòduls de cèl·lules solars, maquinària integrada d'energia solar connectada i fora de la xarxa, paquets de bateries, càrregues i altres components. En presència de llum, el panell fotovoltaic transforma l'energia solar en energia elèctrica i carrega el banc de bateries mentre subministra energia a la càrrega a través de l'inversor de control solar; quan no hi ha llum, la bateria carrega l'inversor de control solar i posteriorment subministra energia a la càrrega de CA.
La inclusió de controladors de càrrega/descàrrega i bateries en el sistema connectat a la xarxa i fora de la xarxa augmenta el cost total aproximadament entre un 30% i un 50% en comparació amb el sistema de generació d'energia connectat a la xarxa. Tanmateix, aquest augment amplia les aplicacions potencials del sistema. En primer lloc, és possible configurar el sistema fotovoltaic per generar energia a la seva capacitat nominal durant períodes d'alta demanda d'electricitat per tal de reduir els costos d'electricitat. En segon lloc, és possible carregar el sistema fotovoltaic durant el mode de treball fora de la xarxa i descarregar-lo durant el període de demanda màxima d'electricitat, aprofitant el diferencial de preu entre els segments màxim i vall. Finalment, en cas que la xarxa no estigui disponible, el sistema fotovoltaic funciona com a font d'alimentació de reserva i l'inversor es pot desactivar per funcionar en mode fora de la xarxa. Actualment, aquest escenari s'implementa amb més freqüència en països desenvolupats a l'estranger.
3. Escenaris per a l'aplicació de sistemes d'emmagatzematge d'energia fotovoltaica connectats a la xarxa
Sistema de generació d'energia fotovoltaica amb emmagatzematge d'energia connectat a la xarxa, que funciona en mode d'acoblament de CA utilitzant predominantment components fotovoltaics i d'emmagatzematge d'energia. A més d'augmentar la proporció d'autoconsum autogenerat i emmagatzematge de distribució fotovoltaica terrestre, emmagatzematge d'energia fotovoltaica industrial i comercial, i altres aplicacions potencials, el sistema té la capacitat d'emmagatzemar l'excés de generació d'energia.
Els mòduls de cèl·lules solars formen la matriu fotovoltaica, que es complementa amb un paquet de bateries, un controlador de càrrega/descàrrega PCS i una càrrega que consumeix energia. En situacions on l'energia solar és inferior a la potència de la càrrega, el sistema s'alimenta en part amb energia solar i la xarxa. Per contra, quan l'energia solar supera la potència de la càrrega, una part de l'energia solar s'utilitza per subministrar energia a la càrrega, mentre que la part restant s'emmagatzema a través del controlador. A més, el sistema d'emmagatzematge d'energia es pot utilitzar en la gestió de la demanda, l'arbitratge de pics i valls i altres escenaris per augmentar el model de rendibilitat del sistema.
En el nou mercat energètic de la Xina, el sistema d'emmagatzematge d'energia connectat a la xarxa fotovoltaica ha despertat un interès considerable com a escenari emergent d'aplicació d'energies renovables. En integrar un dispositiu d'emmagatzematge d'energia, la generació d'energia fotovoltaica i una xarxa de corrent altern, el sistema maximitza l'ús de l'energia renovable.
4. Escenaris per a aplicacions de sistemes d'emmagatzematge d'energia en microxarxes
A causa de la seva importància com a dispositiu d'emmagatzematge d'energia, el sistema d'emmagatzematge d'energia de microxarxes està assumint una posició més destacada en el sistema elèctric i el nou desenvolupament energètic de la Xina.
A mesura que les energies renovables guanyen popularitat i els avenços científics i tecnològics continuen avançant, els escenaris d'aplicació dels sistemes d'emmagatzematge d'energia a microxarxes continuen creixent. Aquests escenaris es refereixen principalment als dos aspectes que s'enumeren a continuació:
1). Generació d'energia distribuïda i sistema d'emmagatzematge d'energia: La generació d'energia distribuïda fa referència a la col·locació d'aparells de generació d'energia a petita escala a prop de l'usuari final, utilitzant fonts com l'energia eòlica, la solar fotovoltaica i altres. Qualsevol excedent d'energia generada s'emmagatzema posteriorment en un sistema d'emmagatzematge d'energia, que serveix com a font d'alimentació de reserva durant períodes d'alta demanda d'electricitat o interrupcions de la xarxa.
2). Còpia de seguretat d'energia de microxarxa: Per a un subministrament d'energia local fiable en zones remotes, illes i altres llocs amb difícil accés a la xarxa, els sistemes d'emmagatzematge d'energia de microxarxa es poden utilitzar com a fonts d'energia de reserva.
Aprofitant la complementació multienergètica, les microxarxes poden optimitzar l'ús del potencial de l'energia neta distribuïda. Això els permet mitigar aspectes desfavorables com ara la capacitat limitada, la generació d'energia poc fiable i els subministraments d'energia independents poc fiables, alhora que garanteixen el funcionament segur de la xarxa elèctrica més gran. Com a resultat, les microxarxes serveixen com un valuós complement a la xarxa elèctrica més gran. L'escala dels escenaris d'aplicació de les microxarxes és considerablement més gran, des d'uns quants quilowatts fins a desenes de megawatts, i la varietat de possibles implementacions és considerablement més àmplia.
Els patrons d'utilització de l'emmagatzematge d'energia fotovoltaica són extensos i variats, i abasten microxarxes, sistemes fora de xarxa i sistemes connectats a la xarxa. Les aplicacions pràctiques de l'energia renovable es caracteritzen pels beneficis i atributs únics de cada tipus d'escenari, que en conjunt subministren als usuaris energia fiable i eficaç.
A mesura que la tecnologia fotovoltaica continua avançant i els costos continuen disminuint, l'emmagatzematge d'energia fotovoltaica assumirà una posició més important en el sistema energètic del futur. Simultàniament, l'avanç i la implementació de diversos escenaris facilitaran la ràpida progressió del sector energètic emergent de la Xina i ajudaran a aconseguir la transformació energètica i un desenvolupament ambientalment sostenible i amb baixes emissions de carboni.
