Rostoucí kapacita fotovoltaiky připojené k síti a výsledný dopad na síť vytvořily příznivější podmínky pro rozvoj skladování energie.
Fotovoltaické skladování energie se liší od výroby energie připojené k síti tím, že využívá baterie pro skladování a zařízení pro nabíjení a vybíjení baterií; počáteční investice bude vyšší, ale rozsah možných aplikací bude podstatně širší. V tomto článku představujeme čtyři scénáře aplikace FV + skladování energie, které odpovídají různým aplikacím: scénáře aplikace FV skladování energie v síti, scénáře aplikace FV skladování energie mimo síť, scénáře aplikace hybridního systému skladování energie v síti a scénáře aplikace FV skladování energie v mikrosíti.
1. Scénář pro aplikace fotovoltaického skladování energie mimo síť
Fotovoltaické systémy pro ukládání a výrobu energie mimo síť se stále častěji využívají v odlehlých horských oblastech, oblastech bez napájení, na ostrovech, v komunikačních základnových stanicích a u pouličním osvětlení, mimo jiné tam, kde mohou fungovat autonomně bez závislosti na elektrické síti.
Systém tvoří fotovoltaické pole, fotovoltaický střídač, bateriové úložiště a zátěž. Když je světlo, fotovoltaické pole transformuje sluneční energii na elektrickou energii a současně dodává energii zátěži prostřednictvím integrovaného stroje s inverzním řízením a nabíjí bateriový blok; když světlo nesvítí, baterie napájí střídavou zátěž prostřednictvím střídače.
Systémy pro výrobu energie z fotovoltaiky mimo síť jsou speciálně navrženy pro nasazení v regionech bez elektrické sítě nebo s častými výpadky proudu. Tyto systémy fungují na principu „ukládání a používání“ nebo „nejprve ukládání a poté používání“, analogicky k tomu, jak se dřevěné uhlí posílá sněhem.“ „Sníh zabudovaný do dřevěného uhlí.“ V oblastech bez elektrické sítě nebo s častými výpadky proudu, které postihují rodiny, jsou systémy mimo síť velmi praktické.
2. Scénáře pro aplikace skladování energie v hybridní fotovoltaické síti
Systémy skladování energie s hybridní fotovoltaickou sítí se běžně používají při častých výpadcích proudu. Vysoké tarify za vlastní spotřebu zabraňují přebytkům na internetu; špičkové tarify jsou výrazně dražší než údolní tarify a tarify pro alternativní aplikace.
Systém tvoří fotovoltaická pole složená z modulů solárních článků, integrovaných zařízení pro solární energii připojených k síti i mimo ni, bateriových bloků, zátěží a dalších komponent. Za přítomnosti světla fotovoltaické pole transformuje sluneční energii na elektrickou energii a nabíjí bateriový blok, přičemž dodává energii zátěži prostřednictvím solárního měniče. Pokud světlo chybí, baterie nabíjí solární měnič a následně dodává energii střídavé zátěži.
Začlenění regulátorů nabíjení/vybíjení a baterií do systémů připojených k síti i offline zvyšuje celkové náklady přibližně o 30–50 % ve srovnání se systémem výroby energie připojeným k síti. Toto rozšíření však rozšiřuje potenciální využití systému. Zaprvé je možné konfigurovat fotovoltaický systém tak, aby generoval energii na jmenovitý výkon během období vysoké poptávky po elektřině, a tím snížit náklady na elektřinu. Zadruhé je možné nabíjet fotovoltaický systém během režimu offline a vybíjet jej během období špičkové poptávky po elektřině, čímž se využije cenový rozdíl mezi špičkou a útlumem. A konečně, v případě, že síť není k dispozici, funguje fotovoltaický systém jako záložní zdroj napájení a střídač lze deaktivovat pro provoz v režimu offline. V současné době se tento scénář častěji používá v rozvinutých zemích v zahraničí.
3. Scénáře pro aplikaci fotovoltaických systémů pro ukládání energie v síti
Systém pro výrobu energie z fotovoltaiky v síti, který pracuje v režimu střídavého proudu a využívá převážně fotovoltaické a akumulační komponenty. Kromě zvýšení podílu vlastní výroby energie a pozemního fotovoltaického distribučního skladování energie, průmyslového a komerčního fotovoltaického skladování energie a dalších potenciálních aplikací má systém schopnost ukládat přebytečnou vyrobenou energii.
Solární články se skládají z fotovoltaického pole, které je doplněno bateriovým blokem, regulátorem nabíjení/vybíjení PCS a zátěží spotřebovávající energii. V situacích, kdy solární energie nedosahuje výkonu zátěže, je systém částečně napájen solární energií a sítí. Naopak, když solární energie překročí výkon zátěže, část solární energie se využije k napájení zátěže, zatímco zbývající část se ukládá pomocí regulátoru. Systém pro ukládání energie lze navíc využít v řízení poptávky, arbitráži špiček a údolí a dalších scénářích pro rozšíření modelu ziskovosti systému.
Na novém čínském energetickém trhu si systém skladování energie připojený k fotovoltaické síti získal značný zájem jako nově vznikající scénář aplikace obnovitelné energie. Integrací zařízení pro ukládání energie, fotovoltaické výroby energie a střídavé sítě systém maximalizuje využití obnovitelné energie.
4. Scénáře pro aplikace systémů skladování energie v mikrosíti
Vzhledem ke svému významu jako zařízení pro ukládání energie zaujímá systém mikrosíťového ukládání energie stále významnější postavení v energetickém systému a novém energetickém rozvoji Číny.
S rostoucí popularitou obnovitelných zdrojů energie a neustálým pokrokem vědy a techniky se rozrůstají i možnosti využití systémů skladování energie v mikrosítích. Tyto scénáře se týkají především dvou níže uvedených aspektů:
1). Distribuovaný systém výroby a skladování energie: Distribuovaná výroba energie se týká umístění malých zařízení pro výrobu energie v těsné blízkosti koncového uživatele s využitím zdrojů, jako je větrná energie, solární fotovoltaika a další. Veškerá přebytečná vyrobená energie se následně ukládá do systému skladování energie, který slouží jako záložní zdroj energie v obdobích vysoké poptávky po elektřině nebo výpadků sítě.
2). Záložní napájení z mikrosítě: Pro spolehlivé lokální napájení v odlehlých oblastech, na ostrovech a v dalších místech s obtížným přístupem k síti lze jako záložní zdroje energie využít systémy pro ukládání energie v mikrosítích.
Využitím doplňkovosti více energií mohou mikrosítě optimalizovat využití potenciálu distribuované čisté energie. To jim umožňuje zmírnit nepříznivé aspekty, jako je omezená kapacita, nespolehlivá výroba energie a nespolehlivé nezávislé zdroje napájení, a zároveň zajistit bezpečný provoz větší energetické sítě. V důsledku toho mikrosítě slouží jako cenný doplněk k větší energetické síti. Rozsah scénářů použití mikrosítí je podstatně větší, od několika kilowattů až po desítky megawattů, a rozmanitost možných implementací je podstatně širší.
Využití fotovoltaických systémů pro skladování energie je rozsáhlé a rozmanité a zahrnuje mikrosítě, systémy nezávislé na síti i systémy připojené k síti. Praktické aplikace obnovitelných zdrojů energie se vyznačují jedinečnými výhodami a vlastnostmi každého typu scénáře, které společně dodávají uživatelům spolehlivou a efektivní energii.
S tím, jak se fotovoltaická technologie dále rozvíjí a náklady dále klesají, zaujme skladování fotovoltaické energie v energetickém systému budoucnosti významnější postavení. Současně rozvoj a implementace různých scénářů usnadní rychlý rozvoj rozvíjejícího se energetického sektoru v Číně a pomůže k dosažení energetické transformace a nízkouhlíkového a environmentálně udržitelného rozvoje.
