معرفی چهار سناریو برای کاربردهای ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی

۱. سناریو برای کاربردهای ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک مستقل از شبکه
سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک خارج از شبکه و تولید برق به طور فزاینده‌ای در مناطق کوهستانی دورافتاده، مناطق بدون برق، جزایر، ایستگاه‌های پایه ارتباطی و روشنایی خیابان‌ها، از جمله مکان‌های دیگری که می‌توانند بدون وابستگی به شبکه برق به صورت مستقل کار کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

یک آرایه فتوولتائیک، یک اینورتر فتوولتائیک، یک منبع ذخیره باتری و یک بار الکتریکی، این سیستم را تشکیل می‌دهند. هنگامی که نور وجود دارد، آرایه فتوولتائیک انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و همزمان از طریق دستگاه یکپارچه کنترل معکوس، برق را به بار تأمین کرده و باتری را شارژ می‌کند. هنگامی که نور وجود ندارد، باتری از طریق اینورتر، بار AC را تغذیه می‌کند.

سیستم‌های تولید برق فتوولتائیک خارج از شبکه به طور خاص برای استقرار در مناطقی که فاقد شبکه‌های برق هستند یا قطع برق مکرر را تجربه می‌کنند، طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها به روش "ذخیره و استفاده" یا "ابتدا ذخیره و سپس استفاده" عمل می‌کنند، مشابه نحوه ارسال زغال از طریق برف. "برف تعبیه شده در زغال چوب" در مناطقی که شبکه برق وجود ندارد یا با خاموشی‌های مکرر که بر خانواده‌ها تأثیر می‌گذارد، سیستم‌های خارج از شبکه بسیار کاربردی هستند.

۲. سناریوهایی برای کاربردهای ذخیره‌سازی انرژی شبکه هیبریدی فتوولتائیک
سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی شبکه هیبریدی فتوولتائیک معمولاً در طول قطعی‌های مکرر برق به کار گرفته می‌شوند. تعرفه‌های بالای خودمصرفی مانع از مازاد برق در اینترنت می‌شود؛ تعرفه‌های اوج مصرف به طور قابل توجهی گران‌تر از تعرفه‌های دره و تعرفه‌های مربوط به کاربردهای جایگزین هستند.

آرایه‌های فتوولتائیک متشکل از ماژول‌های سلول خورشیدی، ماشین‌آلات یکپارچه انرژی خورشیدی متصل به شبکه و مستقل از شبکه، بسته‌های باتری، بارها و سایر اجزا، این سیستم را تشکیل می‌دهند. در حضور نور، آرایه فتوولتائیک انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و بانک باتری را شارژ می‌کند و در عین حال از طریق اینورتر کنترل خورشیدی، برق را به بار تأمین می‌کند. هنگامی که نور وجود ندارد، باتری اینورتر کنترل خورشیدی را شارژ کرده و متعاقباً برق را به بار AC تأمین می‌کند.

گنجاندن کنترل‌کننده‌های شارژ/دشارژ و باتری‌ها در سیستم متصل به شبکه و خارج از شبکه، هزینه کلی را تقریباً 30 تا 50 درصد در مقایسه با سیستم تولید برق متصل به شبکه افزایش می‌دهد. با این حال، این افزایش، کاربردهای بالقوه سیستم را گسترش می‌دهد. اولاً، می‌توان سیستم PV را طوری پیکربندی کرد که در دوره‌های تقاضای بالای برق، با ظرفیت نامی خود برق تولید کند تا هزینه‌های برق کاهش یابد. ثانیاً، می‌توان سیستم PV را در حالت کار خارج از شبکه شارژ و در دوره اوج تقاضای برق، آن را تخلیه کرد و از اختلاف قیمت بین بخش‌های اوج و دره بهره‌برداری کرد. در نهایت، در صورتی که شبکه در دسترس نباشد، سیستم PV به عنوان منبع تغذیه پشتیبان عمل می‌کند و اینورتر را می‌توان غیرفعال کرد تا در حالت خارج از شبکه کار کند. در حال حاضر، این سناریو بیشتر در کشورهای توسعه‌یافته در خارج از کشور اجرا می‌شود.

۳. سناریوهایی برای کاربرد سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک متصل به شبکه
سیستم تولید برق فتوولتائیک ذخیره انرژی متصل به شبکه، که عمدتاً در حالت اتصال AC با استفاده از اجزای فتوولتائیک و ذخیره انرژی عمل می‌کند. این سیستم علاوه بر افزایش سهم خودتولیدی، خودمصرفی و ذخیره‌سازی توزیع فتوولتائیک زمینی، ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک صنعتی و تجاری و سایر کاربردهای بالقوه، قابلیت ذخیره برق مازاد تولید شده را نیز دارد.

ماژول‌های سلول خورشیدی شامل آرایه فتوولتائیک هستند که توسط یک بسته باتری، کنترلر شارژ/دشارژ PCS و یک بار مصرف‌کننده برق تکمیل می‌شود. در شرایطی که انرژی خورشیدی از توان بار کمتر باشد، سیستم تا حدی توسط انرژی خورشیدی و شبکه برق تغذیه می‌شود. برعکس، هنگامی که انرژی خورشیدی از توان بار بیشتر شود، بخشی از انرژی خورشیدی برای تأمین برق بار استفاده می‌شود، در حالی که بخش باقیمانده از طریق کنترلر ذخیره می‌شود. علاوه بر این، سیستم ذخیره انرژی می‌تواند در مدیریت تقاضا، آربیتراژ اوج و دره و سایر سناریوها برای افزایش مدل سودآوری سیستم به کار گرفته شود.

در بازار انرژی جدید چین، سیستم ذخیره انرژی متصل به شبکه فتوولتائیک به عنوان یک سناریوی نوظهور در کاربرد انرژی تجدیدپذیر، توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده است. این سیستم با ادغام یک دستگاه ذخیره انرژی، تولید برق فتوولتائیک و یک شبکه AC، استفاده از انرژی تجدیدپذیر را به حداکثر می‌رساند.

۴. سناریوهایی برای کاربردهای سیستم ذخیره انرژی ریزشبکه
با توجه به اهمیت آن به عنوان یک وسیله ذخیره انرژی، سیستم ذخیره انرژی ریزشبکه جایگاه برجسته‌تری در سیستم قدرت و توسعه انرژی‌های نو چین به خود اختصاص داده است.

با افزایش محبوبیت انرژی‌های تجدیدپذیر و پیشرفت‌های علمی و فناوری، سناریوهای کاربردی برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی ریزشبکه همچنان در حال رشد هستند. این سناریوها در درجه اول مربوط به دو جنبه ذکر شده در زیر هستند:
۱) سیستم تولید برق توزیع‌شده و ذخیره‌سازی انرژی: تولید برق توزیع‌شده به قرارگیری دستگاه‌های تولید برق در مقیاس کوچک در نزدیکی کاربر نهایی، با استفاده از منابعی مانند انرژی باد، فتوولتائیک خورشیدی و سایر منابع، مربوط می‌شود. هرگونه برق مازاد تولید شده متعاقباً در یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی ذخیره می‌شود و به عنوان منبع تغذیه پشتیبان در دوره‌های تقاضای بالای برق یا قطعی شبکه عمل می‌کند.
۲) پشتیبان‌گیری از برق میکروگرید: برای تأمین برق محلی قابل اعتماد در مناطق دورافتاده، جزایر و سایر مکان‌هایی که دسترسی به شبکه برق دشوار است، می‌توان از سیستم‌های ذخیره انرژی میکروگرید به عنوان منابع برق ذخیره استفاده کرد.

با بهره‌گیری از مکمل‌سازی چند انرژی، ریزشبکه‌ها می‌توانند استفاده از پتانسیل انرژی پاک توزیع‌شده را بهینه کنند. این امر آنها را قادر می‌سازد تا جنبه‌های نامطلوب مانند ظرفیت محدود، تولید برق غیرقابل اعتماد و منابع تغذیه مستقل غیرقابل اعتماد را کاهش دهند، ضمن اینکه عملکرد ایمن شبکه برق بزرگتر را نیز تضمین می‌کنند. در نتیجه، ریزشبکه‌ها به عنوان یک مکمل ارزشمند برای شبکه برق بزرگتر عمل می‌کنند. مقیاس سناریوهای کاربردی ریزشبکه به طور قابل توجهی بزرگتر است و از چند کیلووات تا ده‌ها مگاوات را در بر می‌گیرد و تنوع پیاده‌سازی‌های ممکن به طور قابل توجهی گسترده‌تر است.

الگوهای استفاده از ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک گسترده و متنوع هستند و شامل ریزشبکه‌ها، سیستم‌های خارج از شبکه و سیستم‌های متصل به شبکه می‌شوند. کاربردهای عملی انرژی‌های تجدیدپذیر با مزایا و ویژگی‌های منحصر به فرد هر نوع سناریو مشخص می‌شوند که در مجموع برق قابل اعتماد و مؤثری را برای کاربران تأمین می‌کنند.

با پیشرفت مداوم فناوری فتوولتائیک و کاهش هزینه‌ها، ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک جایگاه مهم‌تری در سیستم انرژی آینده خواهد داشت. همزمان، پیشرفت و اجرای سناریوهای متنوع، پیشرفت سریع بخش انرژی نوظهور چین را تسهیل کرده و به دستیابی به تحول انرژی و توسعه کم‌کربن و پایدار از نظر زیست‌محیطی کمک خواهد کرد.