太陽光発電の系統連系容量の拡大と、それに伴う系統への影響は、エネルギー貯蔵技術の開発にとってより好ましい条件を生み出している。
太陽光発電によるエネルギー貯蔵は、蓄電池と、その蓄電池の充放電装置を利用する点で、系統連系型発電とは異なります。初期投資は大きくなりますが、適用範囲は格段に広がります。本稿では、さまざまな用途に対応する4つの太陽光発電＋エネルギー貯蔵アプリケーションシナリオを紹介します。具体的には、系統連系型太陽光発電エネルギー貯蔵アプリケーションシナリオ、系統分離型太陽光発電エネルギー貯蔵アプリケーションシナリオ、ハイブリッド系統エネルギー貯蔵システムアプリケーションシナリオ、およびマイクログリッド型太陽光発電エネルギー貯蔵アプリケーションシナリオです。
1. 太陽光発電オフグリッドエネルギー貯蔵アプリケーションのシナリオ
太陽光発電によるオフグリッド型エネルギー貯蔵・発電システムは、電力網に依存せずに自律的に稼働できる場所として、遠隔地の山間部、電力供給のない地域、離島、通信基地局、街路灯など、様々な場所で利用が拡大している。
システムは、太陽光発電アレイ、太陽光発電インバータ、蓄電池、および電力負荷から構成される。光があるときは、太陽光発電アレイが太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、同時に逆制御統合機を介して負荷に電力を供給するとともに、蓄電池を充電する。光がないときは、蓄電池がインバータを介して交流負荷に電力を供給する。
オフグリッド太陽光発電システムは、電力網がない地域や頻繁に停電が発生する地域での導入を想定して特別に設計されています。これらのシステムは、「蓄電して使用」または「まず蓄電してから使用」方式で動作し、木炭が雪の中を通過する様子に似ています。「木炭の中に埋め込まれた雪」電力網がない地域や、家庭に影響を与える頻繁な停電が発生する地域では、オフグリッドシステムは非常に実用的です。
2. 太陽光発電ハイブリッドグリッドエネルギー貯蔵アプリケーションのシナリオ
太陽光発電と電力網を組み合わせたハイブリッド蓄電システムは、頻繁な停電時によく利用される。自家消費料金が高いため、余剰電力をインターネットに供給することはできず、ピーク時の料金は、閑散期の料金や代替用途向けの料金よりも大幅に高額になる。
太陽電池モジュール、オフグリッドおよびグリッド接続型太陽光発電統合機器、バッテリーパック、負荷、その他のコンポーネントで構成される太陽光発電アレイが本システムを構成します。光が存在する場合、太陽光発電アレイは太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、バッテリーバンクを充電すると同時に、太陽光制御インバータを介して負荷に電力を供給します。光がない場合、バッテリーは太陽光制御インバータを充電し、その後、交流負荷に電力を供給します。
系統連系型および独立型システムに充電/放電コントローラーとバッテリーを組み込むことで、系統連系型発電システムと比較して全体のコストが約30%～50%上昇します。しかし、この拡張によりシステムの潜在的な用途が拡大します。まず、電力需要が高い時間帯に定格容量で発電するようにPVシステムを構成することで、電気料金を削減できます。次に、独立型運転モード中にPVシステムを充電し、電力需要のピーク時に放電することで、ピーク時と谷間の価格差を活用できます。最後に、系統が利用できない場合、PVシステムはバックアップ電源として機能し、インバーターを停止して独立型運転モードで動作させることができます。現在、このシナリオは海外の先進国でより頻繁に実施されています。
3. 系統連系型太陽光発電エネルギー貯蔵システムの適用シナリオ
系統連系型太陽光発電システムは、主に太陽光発電および蓄電コンポーネントを用いて交流結合モードで動作します。自家発電・自家消費の割合の増加、地上設置型太陽光発電配電システム、産業用・商業用太陽光発電蓄電システム、その他の潜在的な用途に加え、余剰発電電力を貯蔵する機能も備えています。
太陽電池モジュールは太陽光発電アレイを構成し、これにバッテリーパック、充放電コントローラ（PCS）、および電力消費負荷が加わります。太陽光発電量が負荷電力に満たない場合、システムは太陽エネルギーと電力網の両方から電力を供給されます。逆に、太陽光発電量が負荷電力に満たない場合は、太陽エネルギーの一部が負荷への電力供給に利用され、残りはコントローラを介して蓄電されます。さらに、このエネルギー貯蔵システムは、需要管理、ピーク・バレー裁定取引、その他のシナリオにおいて、システムの収益性を向上させるために活用できます。
中国の新たなエネルギー市場において、太陽光発電と系統連系型エネルギー貯蔵システムは、新たな再生可能エネルギー活用シナリオとして大きな注目を集めている。このシステムは、エネルギー貯蔵装置、太陽光発電、交流系統を統合することで、再生可能エネルギーの利用効率を最大化する。
4. マイクログリッドエネルギー貯蔵システムの応用シナリオ
エネルギー貯蔵装置としての重要性から、マイクログリッドエネルギー貯蔵システムは、中国の電力システムおよび新エネルギー開発において、より重要な位置を占めるようになっている。
再生可能エネルギーの人気が高まり、科学技術の進歩が続くにつれて、マイクログリッドエネルギー貯蔵システムの応用シナリオは拡大し続けている。これらのシナリオは主に以下の2つの側面に関係している。
1) 分散型発電およびエネルギー貯蔵システム：分散型発電とは、風力発電、太陽光発電などのエネルギー源を利用して、エンドユーザーのすぐ近くに小規模な発電装置を設置することを指します。発電された余剰電力はエネルギー貯蔵システムに蓄えられ、電力需要が高い時期や停電時にバックアップ電源として機能します。
2) マイクログリッド電源バックアップ：遠隔地、島嶼部、その他送電網へのアクセスが困難な場所で信頼性の高いローカル電力供給を行うために、マイクログリッドエネルギー貯蔵システムを予備電源として利用できます。
マイクログリッドは、複数のエネルギー源を補完することで、分散型クリーンエネルギーの潜在能力を最大限に活用できます。これにより、容量の制限、発電の不安定性、独立電源の不安定性といった不利な側面を軽減しつつ、大規模電力網の安定稼働を確保できます。結果として、マイクログリッドは大規模電力網にとって貴重な補完手段となります。マイクログリッドの適用規模は数キロワットから数十メガワットまでと非常に大きく、実装方法も多岐にわたります。
太陽光発電エネルギー貯蔵の利用形態は、マイクログリッド、オフグリッドシステム、系統連系システムなど、多岐にわたります。再生可能エネルギーの実用的な応用は、それぞれのシナリオタイプが持つ独自の利点と特性によって特徴づけられ、それらが総合的にユーザーに信頼性の高い効率的な電力供給を実現します。
太陽光発電技術の進歩とコストの低下に伴い、太陽光発電エネルギー貯蔵は将来のエネルギーシステムにおいてより重要な位置を占めるようになるでしょう。同時に、多様なシナリオの発展と実現は、中国の新興エネルギー部門の急速な発展を促進し、エネルギー転換と低炭素で環境的に持続可能な開発の達成に貢献するでしょう。
