Rastući kapacitet fotonaponske mreže i rezultirajući utjecaj na mrežu stvorili su povoljnije uvjete za razvoj skladištenja energije.
Fotonaponsko skladištenje energije razlikuje se od proizvodnje energije spojene na mrežu po tome što koristi baterije za skladištenje i uređaje za punjenje i pražnjenje baterija; početna investicija bit će veća, ali raspon mogućih primjena bit će znatno širi. U ovom članku predstavljamo četiri scenarija primjene PV + skladištenja energije koji odgovaraju različitim primjenama: scenariji primjene PV skladištenja energije na mreži, scenariji primjene PV skladištenja energije izvan mreže, scenariji primjene hibridnog sustava za skladištenje energije u mreži i scenariji primjene PV mikromrežnog skladištenja energije.
1. Scenarij za primjene fotonaponskog skladištenja energije izvan mreže
Fotonaponski sustavi za skladištenje i proizvodnju energije izvan mreže sve se više koriste u udaljenim planinskim regijama, područjima bez struje, otocima, komunikacijskim baznim stanicama i uličnoj rasvjeti, među ostalim mjestima gdje mogu raditi autonomno bez oslanjanja na električnu mrežu.
Sustav čine fotonaponski niz, fotonaponski inverter, baterija za pohranu energije i opterećenje. Kada ima svjetla, fotonaponski niz pretvara solarnu energiju u električnu energiju i istovremeno napaja opterećenje putem integriranog stroja s inverznim upravljanjem te puni baterijski sklop; kada nema svjetla, baterija napaja AC opterećenje putem invertera.
Fotonaponski sustavi za proizvodnju energije izvan mreže posebno su projektirani za primjenu u regijama koje nemaju električnu mrežu ili imaju česte nestanke struje. Ovi sustavi rade na način "skladištenja i korištenja" ili "prvo skladištenja, a zatim korištenja", analogno načinu na koji se drveni ugljen šalje kroz snijeg." "Snijeg ugrađen u drveni ugljen" U područjima bez električne mreže ili s čestim nestancima struje koji utječu na obitelji, sustavi izvan mreže vrlo su praktični.
2. Scenariji za primjenu fotonaponske hibridne mreže za pohranu energije
Hibridni fotonaponski sustavi za pohranu energije obično se koriste tijekom čestih prekida u opskrbi električnom energijom. Visoke tarife za vlastitu potrošnju sprječavaju viškove na internetu; vršne tarife znatno su skuplje od tarifa u dolinama i onih za alternativne primjene.
Fotonaponski nizovi sastavljeni od modula solarnih ćelija, integriranih strojeva za solarnu energiju izvan mreže i spojenih na mrežu, baterijskih paketa, opterećenja i drugih komponenti čine sustav. U prisutnosti svjetla, fotonaponski niz pretvara solarnu energiju u električnu energiju i puni baterijski sklop dok istovremeno napaja opterećenje putem solarnog regulatora; kada nema svjetla, baterija puni solarni regulator i potom napaja izmjenično opterećenje.
Uključivanje regulatora punjenja/pražnjenja i baterija u sustave spojene na mrežu i izvan mreže povećava ukupne troškove za otprilike 30%-50% u usporedbi sa sustavom za proizvodnju električne energije spojenim na mrežu. Međutim, ovo proširenje proširuje potencijalne primjene sustava. Prvo, moguće je konfigurirati fotonaponski sustav da generira energiju nazivnim kapacitetom tijekom razdoblja velike potražnje za električnom energijom kako bi se smanjili troškovi električne energije. Drugo, moguće je puniti fotonaponski sustav tijekom rada izvan mreže i prazniti ga tijekom razdoblja vršne potražnje za električnom energijom, iskorištavajući razliku u cijeni između vršnih i najnižih segmenata. Konačno, u slučaju da mreža nije dostupna, fotonaponski sustav funkcionira kao rezervni izvor napajanja, a pretvarač se može deaktivirati za rad u načinu rada izvan mreže. Trenutno se ovaj scenarij češće primjenjuje u razvijenim zemljama u inozemstvu.
3. Scenariji za primjenu fotonaponskih sustava za pohranu energije na mreži
Fotonaponski sustav za proizvodnju energije u mreži, koji radi u AC načinu rada pretežno koristeći fotonaponske komponente i komponente za pohranu energije. Osim povećanja udjela vlastite proizvodnje energije i fotonaponske distribucije na tlu, industrijskog i komercijalnog fotonaponskog skladištenja energije te drugih potencijalnih primjena, sustav ima mogućnost pohrane viška proizvedene energije.
Moduli solarnih ćelija sastoje se od fotonaponskog niza, koji je nadopunjen baterijskim paketom, PCS regulatorom punjenja/pražnjenja i opterećenjem koje troši energiju. U situacijama kada solarna energija ne zadovoljava snagu opterećenja, sustav se djelomično napaja solarnom energijom i mrežom. Suprotno tome, kada solarna energija premašuje snagu opterećenja, dio solarne energije koristi se za opskrbu opterećenja energijom, dok se preostali dio pohranjuje putem regulatora. Osim toga, sustav za pohranu energije može se koristiti u upravljanju potražnjom, arbitraži vršnih i dolinskih opterećenja te drugim scenarijima za poboljšanje modela profitabilnosti sustava.
Na novom kineskom energetskom tržištu, sustav za pohranu energije spojen na fotonaponsku mrežu privukao je znatan interes kao novi scenarij primjene obnovljive energije. Integracijom uređaja za pohranu energije, fotonaponske energije i AC mreže, sustav maksimizira korištenje obnovljive energije.
4. Scenariji za primjenu sustava za pohranu energije u mikromreži
Zbog svog značaja kao uređaja za pohranu energije, mikromrežni sustav za pohranu energije zauzima sve istaknutije mjesto u elektroenergetskom sustavu i novom energetskom razvoju Kine.
Kako obnovljivi izvori energije dobivaju na popularnosti, a znanstveni i tehnološki napredak nastavlja napredovati, scenariji primjene za mikromrežne sustave za pohranu energije nastavljaju rasti. Ti se scenariji prvenstveno odnose na dva aspekta navedena u nastavku:
1). Distribuirani sustav proizvodnje i skladištenja energije: Distribuirana proizvodnja energije odnosi se na postavljanje malih uređaja za proizvodnju energije u neposrednoj blizini krajnjeg korisnika, koristeći izvore poput energije vjetra, solarnih fotonaponskih panela i drugih. Sav višak proizvedene energije potom se pohranjuje u sustavu za skladištenje energije, služeći kao rezervni izvor napajanja tijekom razdoblja velike potražnje za električnom energijom ili nestanka struje u mreži.
2). Rezervna mikromrežna opskrba energijom: Za pouzdanu lokalnu opskrbu energijom u udaljenim područjima, otocima i drugim lokacijama s teškim pristupom mreži, sustavi za pohranu energije u mikromrežama mogu se koristiti kao rezervni izvori energije.
Iskorištavanjem višeenergetske komplementarnosti, mikromreže mogu optimizirati korištenje potencijala distribuirane čiste energije. To im omogućuje ublažavanje nepovoljnih aspekata poput ograničenog kapaciteta, nepouzdane proizvodnje energije i nepouzdanih neovisnih izvora napajanja, a istovremeno osigurava siguran rad veće elektroenergetske mreže. Kao rezultat toga, mikromreže služe kao vrijedan dodatak većoj elektroenergetskoj mreži. Opseg scenarija primjene mikromreža znatno je veći, u rasponu od nekoliko kilovata do desetaka megavata, a raznolikost mogućih implementacija znatno je šira.
Obrasci korištenja fotonaponske energije za pohranu su opsežni i raznoliki, obuhvaćajući mikromreže, sustave izvan mreže i sustave povezane na mrežu. Praktične primjene obnovljivih izvora energije karakteriziraju jedinstvene prednosti i atributi svake vrste scenarija, koji zajedno opskrbljuju korisnike pouzdanom i učinkovitom energijom.
Kako se fotonaponska tehnologija nastavlja razvijati, a troškovi se smanjuju, skladištenje fotonaponske energije zauzet će značajnije mjesto u energetskom sustavu budućnosti. Istovremeno, napredak i provedba različitih scenarija olakšat će brz napredak kineskog energetskog sektora u nastajanju i pomoći u postizanju energetske transformacije i niskougljičnog, ekološki održivog razvoja.
