Η τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας βοηθά τα φωτοβολταϊκά (Φ/Β) έργα να μειώσουν τις περικοπές ηλεκτρικής ενέργειας και διασφαλίζει την ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών συστημάτων σε μεγάλη κλίμακα στο δίκτυο. Μεταξύ των ώριμων και εμπορευματοποιημένων τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας, η ηλεκτροχημική αποθήκευση ενέργειας είναι κατάλληλη για ενσωμάτωση σε φωτοβολταϊκά έργα λόγω των πλεονεκτημάτων της, καθώς δεν επηρεάζεται από τις φυσικές συνθήκες, έχει γρήγορη απόκριση και μεγάλο κύκλο ζωής.
I. Φωτοβολταϊκό Σύστημα
Η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας, γνωστή και ως ηλιακή φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας, είναι μια τεχνολογία που μετατρέπει την φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο στη διεπαφή ημιαγωγών. Αποτελείται κυρίως από τρία μέρη: ηλιακούς συλλέκτες (Φ/Β μονάδες), ελεγκτές και μετατροπείς.
Οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες με βάση τη διάταξη των εξαρτημάτων: κεντρικούς φωτοβολταϊκούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας και κατανεμημένους φωτοβολταϊκούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας.
Κεντρικοί Φωτοβολταϊκοί Σταθμοί Παραγωγής: Πρόκειται για μεγάλης κλίμακας φωτοβολταϊκούς σταθμούς που κατασκευάζονται σε τεράστιες περιοχές όπως οι έρημοι, με την παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια να ενσωματώνεται απευθείας στο δημόσιο δίκτυο και να συνδέεται με το σύστημα μεταφοράς υψηλής τάσης για την τροφοδοσία μεγάλων φορτίων. Βρίσκονται συνήθως σε περιοχές όπως η Qinghai, η Ningxia, η Gansu και η Xinjiang.
Κατανεμημένοι Φωτοβολταϊκοί Σταθμοί: Αυτοί κατασκευάζονται και λειτουργούν στις εγκαταστάσεις του χρήστη ή κοντά σε αυτές, κυρίως για ιδιοκατανάλωση, με τυχόν πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια να διοχετεύεται στο δίκτυο. Συνήθως χρησιμοποιούν στέγες, στέγαστρα αυτοκινήτων και άλλες διάσπαρτες περιοχές για την κατασκευή φωτοβολταϊκών σταθμών και είναι συνηθισμένοι στη Νότια και Βόρεια Κίνα. Η ανάπτυξη κατανεμημένων φωτοβολταϊκών αντιμετώπιζε κάποτε προκλήσεις λόγω της συμπερίληψής τους στη διαχείριση κλίμακας. Ωστόσο, έγινε ένα καυτό θέμα στον κλάδο λόγω της πολιτικής «κατανεμημένου πιλοτικού προγράμματος σε ολόκληρη την κομητεία».
ΙΙ. Μέθοδοι Ολοκλήρωσης Συστημάτων Αποθήκευσης Ενέργειας
Οι φωτοβολταϊκοί σταθμοί μπορούν να υιοθετήσουν δύο τεχνικές προσεγγίσεις: κεντρική ολοκλήρωση στην πλευρά AC και κατανεμημένη ολοκλήρωση στην πλευρά DC.
Κεντρική ενσωμάτωση στην πλευρά του AC:
Σε αυτήν την προσέγγιση, η μπαταρία αποθήκευσης ενέργειας τοποθετείται κεντρικά στον σταθμό ενίσχυσης/σταθμό μεταγωγής του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Η ισχύς συνεχούς ρεύματος αντιστρέφεται και ενισχύεται πριν συνδεθεί στον δίαυλο AC του σταθμού ενίσχυσης, με τις ανταλλαγές ισχύος μεταξύ του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και του συστήματος ισχύος να ελέγχονται από τον αποστολέα. Αυτή η μέθοδος απαιτεί τη διαμόρφωση πολλαπλών PCS (Συστημάτων Μετατροπής Ισχύος) για παράλληλη λειτουργία και την προσθήκη μετασχηματιστών ενίσχυσης και συσκευών διανομής.
Κατανεμημένη Ενσωμάτωση από την πλευρά του DC:
Αυτή η μέθοδος κατανέμει μονάδες αποθήκευσης ενέργειας σε διάφορες φωτοβολταϊκές υποσυστοιχίες, με κάθε υποσυστοιχία να είναι εξοπλισμένη με τη δική της συσκευή αποθήκευσης ενέργειας, η οποία αποτελείται κυρίως από έναν φωτοβολταϊκό μετατροπέα, έναν ενισχυτικό μετασχηματιστή, μια μονάδα DC/DC και μια μπαταρία αποθήκευσης. Σε αυτό το κατανεμημένο σχήμα αποθήκευσης ενέργειας, η επικοινωνία μεταξύ της μονάδας DC/DC και του φωτοβολταϊκού μετατροπέα μπορεί να εξομαλύνει την ισχύ εξόδου, αλλά δεν μπορεί να αποθηκεύσει πλεονάζουσα ισχύ στην πλευρά AC. Για να επιτευχθεί αμφίδρομη ροή ισχύος, ο μονοκατευθυντικός φωτοβολταϊκός μετατροπέας πρέπει να αντικατασταθεί με έναν αμφίδρομο PCS.
Για τους υπάρχοντες φωτοβολταϊκούς σταθμούς, η μέθοδος κατανεμημένης ολοκλήρωσης στην πλευρά του DC αντιμετωπίζει περιορισμούς λόγω περιορισμένου χώρου για την τοποθέτηση του εξοπλισμού και σημαντικών τροποποιήσεων στην ηλεκτρική καλωδίωση, οι οποίες απαιτούν μεγάλες διακοπές ρεύματος για την ανακαίνιση, με αποτέλεσμα υψηλότερο κόστος.
Η εφαρμογή ηλεκτροχημικών συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας σε φωτοβολταϊκά έργα διασφαλίζει την ποιότητα και τη συμβατότητα του δικτύου της καθαρής ενέργειας, εκπληρώνοντας τις υποχρεωτικές απαιτήσεις αποθήκευσης ενέργειας από τις εταιρείες δικτύου. Επίσης, αντιμετωπίζει το ζήτημα της μείωσης της κατανάλωσης φωτός και μειώνει τη σπατάλη πόρων.
