Meningkatnya kapasitas fotovoltaik yang terhubung ke jaringan listrik dan dampak yang dihasilkan terhadap jaringan tersebut telah menciptakan kondisi yang lebih menguntungkan bagi pengembangan penyimpanan energi.
Penyimpanan energi fotovoltaik berbeda dari pembangkit listrik yang terhubung ke jaringan listrik karena menggunakan baterai untuk penyimpanan dan perangkat untuk mengisi dan mengosongkan baterai; investasi awal akan lebih besar, tetapi jangkauan aplikasi yang mungkin akan jauh lebih luas. Dalam artikel ini, kami menyajikan empat skenario aplikasi PV + penyimpanan energi yang sesuai dengan berbagai aplikasi: skenario aplikasi penyimpanan energi PV pada jaringan listrik, skenario aplikasi penyimpanan energi PV di luar jaringan listrik, skenario aplikasi sistem penyimpanan energi jaringan hibrida, dan skenario aplikasi penyimpanan energi PV pada jaringan mikro.
1. Skenario untuk aplikasi penyimpanan energi off-grid PV.
Sistem penyimpanan energi dan pembangkit listrik fotovoltaik di luar jaringan listrik semakin banyak digunakan di daerah pegunungan terpencil, daerah tanpa listrik, pulau-pulau, stasiun pangkalan komunikasi, dan penerangan jalan, serta tempat-tempat lain di mana sistem ini dapat beroperasi secara mandiri tanpa bergantung pada jaringan listrik.
Sistem ini terdiri dari susunan panel fotovoltaik (PV), inverter PV, penyimpanan baterai, dan beban daya. Saat ada cahaya, susunan panel fotovoltaik mengubah energi matahari menjadi energi listrik dan secara bersamaan memasok daya ke beban melalui mesin terintegrasi kontrol terbalik dan mengisi daya paket baterai; saat tidak ada cahaya, baterai memberi daya pada beban AC melalui inverter.
Sistem pembangkit listrik fotovoltaik off-grid dirancang khusus untuk digunakan di wilayah yang tidak memiliki jaringan listrik atau sering mengalami pemadaman listrik. Sistem ini beroperasi dengan cara "penyimpanan dan penggunaan" atau "penyimpanan terlebih dahulu kemudian penggunaan", analog dengan cara arang disalurkan melalui salju. "Salju yang tertanam di dalam arang" Di daerah tanpa jaringan listrik atau dengan pemadaman listrik yang sering terjadi dan memengaruhi keluarga, sistem off-grid sangat praktis.
2. Skenario untuk aplikasi penyimpanan energi hibrida PV-grid
Sistem penyimpanan energi hibrida PV-grid umumnya digunakan selama pemadaman listrik yang sering terjadi. Tarif konsumsi sendiri yang tinggi mencegah surplus ke internet; tarif puncak jauh lebih mahal daripada tarif lembah dan tarif untuk aplikasi alternatif.
Sistem ini terdiri dari susunan fotovoltaik yang mencakup modul sel surya, mesin terintegrasi tenaga surya off-grid dan terhubung ke jaringan listrik, paket baterai, beban, dan komponen lainnya. Saat ada cahaya, susunan fotovoltaik mengubah energi matahari menjadi energi listrik dan mengisi bank baterai sambil memasok daya ke beban melalui inverter kontrol surya; ketika tidak ada cahaya, baterai mengisi daya inverter kontrol surya dan selanjutnya memasok daya ke beban AC.
Penambahan pengontrol pengisian/pengosongan dan baterai pada sistem yang terhubung ke jaringan dan sistem yang tidak terhubung ke jaringan meningkatkan biaya keseluruhan sekitar 30%-50% dibandingkan dengan sistem pembangkit listrik yang terhubung ke jaringan. Namun, peningkatan ini memperluas potensi aplikasi sistem. Pertama, dimungkinkan untuk mengkonfigurasi sistem PV untuk menghasilkan daya pada kapasitas nominalnya selama periode permintaan listrik tinggi untuk mengurangi biaya listrik. Kedua, dimungkinkan untuk mengisi daya sistem PV selama mode kerja yang tidak terhubung ke jaringan dan mengosongkannya selama periode permintaan listrik puncak, memanfaatkan perbedaan harga antara segmen puncak dan lembah. Terakhir, jika jaringan tidak tersedia, sistem PV berfungsi sebagai catu daya cadangan, dan inverter dapat dinonaktifkan untuk beroperasi dalam mode yang tidak terhubung ke jaringan. Saat ini, skenario ini lebih sering diterapkan di negara-negara maju di luar negeri.
3. Skenario penerapan sistem penyimpanan energi fotovoltaik yang terhubung ke jaringan listrik.
Sistem pembangkit listrik fotovoltaik penyimpanan energi terhubung jaringan, yang beroperasi dalam mode kopling AC terutama menggunakan komponen fotovoltaik dan penyimpanan energi. Selain meningkatkan proporsi konsumsi sendiri dan penyimpanan distribusi fotovoltaik berbasis darat, penyimpanan energi fotovoltaik industri dan komersial, serta aplikasi potensial lainnya, sistem ini memiliki kemampuan untuk menyimpan kelebihan pembangkitan daya.
Modul sel surya membentuk susunan fotovoltaik, yang dilengkapi dengan paket baterai, pengontrol pengisian/pengosongan PCS, dan beban yang mengkonsumsi daya. Dalam situasi di mana daya surya kurang dari daya beban, sistem sebagian ditenagai oleh energi surya dan jaringan listrik. Sebaliknya, ketika daya surya melebihi daya beban, sebagian energi surya digunakan untuk memasok daya ke beban, sementara bagian yang tersisa disimpan melalui pengontrol. Selain itu, sistem penyimpanan energi dapat digunakan dalam manajemen permintaan, arbitrase puncak dan lembah, dan skenario lain untuk meningkatkan model profitabilitas sistem.
Di pasar energi baru Tiongkok, sistem penyimpanan energi terhubung jaringan PV telah menarik minat yang cukup besar sebagai skenario aplikasi energi terbarukan yang sedang berkembang. Dengan mengintegrasikan perangkat penyimpanan energi, pembangkit listrik fotovoltaik, dan jaringan AC, sistem ini memaksimalkan pemanfaatan energi terbarukan.
4. Skenario aplikasi sistem penyimpanan energi mikro-grid
Karena signifikansinya sebagai perangkat penyimpanan energi, sistem penyimpanan energi mikro-grid semakin memegang peran penting dalam sistem tenaga listrik dan pengembangan energi baru di Tiongkok.
Seiring dengan meningkatnya popularitas energi terbarukan dan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang terus berlanjut, skenario aplikasi untuk sistem penyimpanan energi mikro-grid terus berkembang. Skenario-skenario ini terutama menyangkut dua aspek yang tercantum di bawah ini:
1). Pembangkit listrik terdistribusi dan sistem penyimpanan energi: Pembangkit listrik terdistribusi mengacu pada penempatan peralatan pembangkit listrik skala kecil di dekat pengguna akhir, memanfaatkan sumber seperti energi angin, fotovoltaik surya, dan lainnya. Setiap kelebihan daya yang dihasilkan kemudian disimpan dalam sistem penyimpanan energi, yang berfungsi sebagai pasokan daya cadangan selama periode permintaan listrik tinggi atau pemadaman jaringan listrik.
2). Cadangan daya mikrogrid: Untuk pasokan daya lokal yang andal di daerah terpencil, pulau, dan lokasi lain dengan akses jaringan listrik yang sulit, sistem penyimpanan energi mikrogrid dapat dimanfaatkan sebagai sumber daya cadangan.
Dengan memanfaatkan komplementasi multi-energi, mikro-grid dapat mengoptimalkan pemanfaatan potensi energi bersih terdistribusi. Hal ini memungkinkan mereka untuk mengurangi aspek-aspek yang tidak menguntungkan seperti kapasitas terbatas, pembangkit listrik yang tidak andal, dan pasokan listrik independen yang tidak andal, sekaligus memastikan pengoperasian jaringan listrik yang lebih besar tetap aman. Akibatnya, mikro-grid berfungsi sebagai pelengkap yang berharga bagi jaringan listrik yang lebih besar. Skala skenario aplikasi mikro-grid jauh lebih besar, mulai dari beberapa kilowatt hingga puluhan megawatt, dan variasi implementasi yang mungkin jauh lebih luas.
Pola pemanfaatan penyimpanan energi fotovoltaik sangat luas dan beragam, meliputi jaringan mikro, sistem di luar jaringan, dan sistem yang terhubung ke jaringan. Aplikasi praktis energi terbarukan ditandai oleh manfaat dan atribut unik dari setiap jenis skenario, yang secara kolektif menyediakan daya yang andal dan efektif bagi pengguna.
Seiring dengan kemajuan teknologi PV dan penurunan biaya, penyimpanan energi PV akan memegang peran yang lebih signifikan dalam sistem energi masa depan. Bersamaan dengan itu, kemajuan dan implementasi berbagai skenario akan memfasilitasi perkembangan pesat sektor energi baru Tiongkok dan membantu pencapaian transformasi energi serta pembangunan berkelanjutan yang rendah karbon dan ramah lingkungan.
