Le stockage d'énergie photovoltaïque diffère de la production d'électricité raccordée au réseau. L'augmentation de la capacité des batteries, ainsi que des dispositifs de charge et de décharge, entraîne une hausse du coût initial de 20 à 40 %, mais élargit considérablement le champ d'application. Selon les applications, on distingue quatre types de systèmes de stockage et de production d'énergie photovoltaïque : les systèmes de production d'électricité hors réseau, les systèmes de stockage d'énergie hors réseau, les systèmes de stockage d'énergie raccordés au réseau et divers systèmes de micro-réseaux hybrides.
Système de production d'énergie photovoltaïque hors réseau
Les systèmes de production d'énergie photovoltaïque hors réseau (Off-Grid Photovolta Power Generation) utilisent des cellules solaires intégrées, comme celles d'une calculatrice ou d'une montre électronique. Un panneau solaire, un chargeur simple et une batterie constituent le système de production d'énergie photovoltaïque le plus simple. Ce type de dispositif est souvent utilisé par les éleveurs pour alimenter leur radio et s'éclairer le soir. Il existe désormais des systèmes d'énergie solaire portables.
Systèmes de stockage d'énergie connectés au réseau et hors réseau
Les systèmes photovoltaïques, selon leurs applications concrètes, se caractérisent par une production d'électricité raccordée au réseau, un stockage d'énergie et un fonctionnement individuel hors réseau. Dans certaines zones commerciales, la capacité limitée des transformateurs empêche la vente d'électricité photovoltaïque en ligne. De plus, l'instabilité des réseaux électriques régionaux pose problème. Dans d'autres zones, le prix de l'électricité sur Internet est trop bas, tandis que le prix de l'électricité à usage unique est élevé, avec une forte variation entre les heures de pointe et les heures creuses. L'installation de centrales photovoltaïques dans ces zones est donc adaptée à une utilisation conjointe avec les systèmes de stockage d'énergie raccordés au réseau et hors réseau.
Les systèmes photovoltaïques et de stockage d'énergie hors réseau présentent quatre principaux modes de rentabilité :
1. En utilisant l'énergie photovoltaïque pour alimenter la charge, vous pouvez fixer le prix de la production d'électricité de pointe et réduire les coûts d'électricité.
2. Charger pendant les heures creuses et décharger pendant les heures de pointe, en utilisant la différence de prix entre les heures de pointe et les heures creuses pour réaliser des bénéfices.
3. Ne peut pas être en ligne, peut être installé pour empêcher le reflux du système PV si la puissance est supérieure à la puissance de charge, la puissance ne peut pas être utilisée jusqu'au stockage de la batterie.
4. En cas de panne de réseau, le système passe en mode hors réseau, le système PV continue de produire de l'électricité, le système continue de fonctionner comme une alimentation de secours, l'alimentation photovoltaïque et par batterie alimentant la charge via l'onduleur.
Par rapport à un système de production d'énergie raccordé au réseau, un système hors réseau, qui intègre un contrôleur de charge/décharge et une batterie, voit son coût augmenter d'environ 30 %, mais son champ d'application est plus vaste. Premièrement, il peut être configuré pour produire à sa puissance nominale aux heures de pointe afin de réduire la facture d'électricité ; deuxièmement, il peut être chargé aux heures creuses et déchargé aux heures de pointe pour générer des revenus en exploitant la différence de prix ; troisièmement, en cas de coupure de courant, le système photovoltaïque continue de fonctionner comme source d'alimentation de secours, l'onduleur pouvant basculer en mode hors réseau pour alimenter la charge à partir des panneaux photovoltaïques et des batteries.
Système de stockage d'énergie photovoltaïque connecté au réseau
Les systèmes de production d'énergie photovoltaïque avec stockage d'énergie raccordé au réseau permettent de stocker le surplus d'électricité produite, augmentant ainsi la part d'autoproduction et d'autoconsommation. Ces systèmes sont utilisés lorsque l'autoproduction et l'autoconsommation photovoltaïques ne peuvent être injectées dans le réseau, lorsque les tarifs de pointe sont beaucoup plus élevés que les tarifs de plancher et lorsque les tarifs d'autoconsommation sont nettement supérieurs aux tarifs de rachat. Le système se compose d'un champ photovoltaïque carré constitué de modules photovoltaïques, d'un régulateur solaire, d'un parc de batteries, d'un onduleur raccordé au réseau, d'un détecteur de courant, d'une charge et d'autres composants. Le régulateur stocke une partie de l'énergie solaire et en fournit une autre à la charge lorsque la puissance solaire est supérieure à la puissance de la charge. Le système est alimenté par une combinaison d'énergie solaire et de réseau lorsque la puissance solaire est insuffisante pour alimenter la charge. Suite à la suppression des subventions photovoltaïques, dans certains pays et régions, des systèmes de stockage d'énergie raccordés au réseau peuvent être installés avant l'installation des systèmes solaires, permettant ainsi une autoproduction et une autoconsommation complètes de l'énergie photovoltaïque. Le dispositif de stockage d'énergie connecté au réseau peut être utilisé avec des onduleurs de différents fabricants tout en conservant sa configuration d'origine. Lorsqu'un courant est détecté par le capteur de courant vers le réseau, le dispositif s'active, stockant l'électricité excédentaire dans la batterie et, si celle-ci est pleine, mettant en marche le chauffe-eau électrique. La batterie peut être configurée pour alimenter la charge via l'onduleur lorsque la consommation électrique du logement augmente la nuit.
Système de micro-réseau pour le stockage d'énergie
Un système de micro-réseau comprend un champ photovoltaïque carré, un onduleur raccordé au réseau, un convertisseur bidirectionnel PCS, un commutateur intelligent, un parc de batteries et un générateur. En présence de lumière, le champ photovoltaïque convertit l'énergie solaire en électricité. L'onduleur alimente alors la charge et le convertisseur bidirectionnel PCS recharge le parc de batteries. En l'absence de lumière, la batterie utilise le convertisseur bidirectionnel PCS pour alimenter la charge. Le micro-réseau est la solution la plus efficace pour garantir la sécurité du réseau électrique, car il exploite pleinement et efficacement le potentiel de l'énergie propre distribuée tout en minimisant les inconvénients liés à la faible capacité, à la production d'énergie imprévisible et à la faible fiabilité des sources d'énergie indépendantes. Le fonctionnement sûr du système constitue un complément bénéfique au réseau électrique traditionnel. Les micro-réseaux peuvent considérablement aider les entreprises traditionnelles à se moderniser, tant sur le plan économique que sur celui de la protection de l'environnement. Les experts affirment que les applications des micro-réseaux sont diverses et peuvent varier en puissance de quelques kilowatts à plusieurs dizaines de mégawatts. Les micro-réseaux peuvent être conçus pour des bâtiments aussi petits qu'un seul bâtiment, ou pour des infrastructures aussi vastes que des industries, des mines, des entreprises, des hôpitaux et des écoles.
Fin octobre 2020, l’Administration nationale de l’énergie a approuvé la mise en œuvre du « Code d’efficacité des systèmes d’énergie photovoltaïque », qui libéralise totalement le ratio de capacité des centrales photovoltaïques, avec un ratio de capacité recommandé allant jusqu’à 1.
Opportunité:Les livraisons de modules photovoltaïques domestiques continueront d'augmenter significativement à long terme, de même que celles d'onduleurs. Une surallocation raisonnable permettra de minimiser le coût actualisé de l'énergie (LCOE), d'améliorer le taux de rendement interne (TRI) des projets et d'accélérer la parité.
Défi:Abandon de la lumière et volatilité de la capacité de surcharge et de surdimensionnement de l'onduleur de production d'énergie photovoltaïque.
L'établissement d'un système de normes industrielles robustes pour le stockage de l'énergie est nécessaire. Un système de stockage d'énergie comprend de nombreux maillons de la chaîne d'équipements, les performances des équipements de la chaîne industrielle varient, et les incendies et autres accidents constituent un goulot d'étranglement majeur affectant le développement du stockage de l'énergie.
Clarifier le statut de marché indépendant du stockage d'énergie : les installations de stockage d'énergie peuvent être combinées avec des sources d'énergie photovoltaïques, thermiques et autres, afin de participer aux services de lissage des pics et de variation de fréquence du réseau électrique et d'en tirer des revenus, mais aussi en tant qu'entité de marché indépendante.
Un soutien politique diversifié et stable, ainsi qu'un soutien de politique industrielle au stockage de l'énergie, doivent être synchronisés avec la marchandisation, tout en mettant en œuvre des politiques industrielles diversifiées pour différents scénarios d'application.
Le développement énergétique futur de la Chine suivra une transition progressive d'une économie à forte intensité de carbone à une économie à faible intensité de carbone, puis à zéro émission de carbone. Dans le secteur de l'électricité, les nouvelles énergies, initialement destinées à remplacer progressivement les énergies existantes, remplaceront peu à peu les stocks, permettant ainsi d'atteindre la parité entre stockage d'énergie et nouvelles énergies du côté utilisateur et entre stockage d'énergie et nouvelles énergies du côté de la production d'électricité. On prévoit que d'ici 2035, les nouvelles sources d'énergie, telles que le photovoltaïque, représenteront plus de 30 % du mix énergétique, contribuant ainsi à la croissance de la consommation d'énergie sans augmentation des émissions de carbone.
Que ce soit dans le cadre d'une installation de stockage d'énergie installée sur le réseau de transport ou de distribution d'électricité, avec un site de partage de centrales d'énergie renouvelable ou un accès indépendant au réseau, l'avantage principal réside dans la diversification des modes de fonctionnement et le bénéfice du marché de l'électricité.
De nouvelles approches, axées sur le développement de systèmes de stockage d'énergie propres et renouvelables raccordés au réseau, voient progressivement le jour dans le monde entier, notamment sous la forme de systèmes de stockage éolien et solaire. Le stockage d'énergie, en complément des systèmes photovoltaïques et éoliens, contribue à une meilleure rentabilité, à une stabilisation continue du réseau et à une régulation des variations de production dues à l'ensoleillement et à la production éolienne, ce qui a permis d'obtenir des résultats significatifs.
