Didėjanti prie tinklo prijungtų fotovoltinių elementų galia ir dėl to atsiradęs tinklo poveikis sudarė palankesnes sąlygas energijos kaupimo plėtrai.
Fotovoltinės energijos kaupimas skiriasi nuo prie tinklo prijungtos elektros energijos gamybos tuo, kad jame kaupimui naudojamos baterijos ir įrenginiai baterijoms įkrauti bei iškrauti; pradinė investicija bus didesnė, tačiau galimų pritaikymų spektras bus gerokai platesnis. Šiame straipsnyje pateikiame keturis FV + energijos kaupimo taikymo scenarijus, atitinkančius įvairias taikymo sritis: FV energijos kaupimo taikymo scenarijai tinkle, FV energijos kaupimo taikymo scenarijai neprijungus prie tinklo, hibridinės tinklo energijos kaupimo sistemos taikymo scenarijai ir FV mikro tinklo energijos kaupimo taikymo scenarijai.
1. Fotovoltinių energijos kaupimo sistemų, neprijungtų prie tinklo, scenarijus
Fotovoltinės autonominės energijos kaupimo ir elektros energijos gamybos sistemos vis dažniau naudojamos atokiuose kalnuotuose regionuose, elektros energijos neturinčiose vietovėse, salose, ryšių bazinėse stotyse ir gatvių apšvietime, be kitų vietų, kur jos gali veikti autonomiškai, nepriklausydamos nuo elektros tinklo.
Sistemą sudaro FV matrica, FV keitiklis, akumuliatorinė saugykla ir apkrova. Kai yra šviesa, FV matrica saulės energiją paverčia elektros energija ir tuo pačiu metu tiekia energiją apkrovai per atvirkštinio valdymo integruotą mašiną bei įkrauna akumuliatorių bloką; kai šviesos nėra, akumuliatorius maitina kintamosios srovės apkrovą per keitiklį.
Autonominės fotovoltinės energijos gamybos sistemos yra specialiai sukurtos diegti regionuose, kuriuose nėra elektros tinklų arba dažnai nutrūksta elektros energijos tiekimas. Šios sistemos veikia „kaupimo ir naudojimo“ arba „pirmiausia kaupimo, o tada naudojimo“ principu, panašiai kaip medžio anglis siunčiama per sniegą. „Sniegas, įstrigęs medžio anglyje“. Vietovėse be elektros tinklo arba dažnai nutrūkstant elektros tiekimui, kurios paveikia šeimas, autonominės sistemos yra labai praktiškos.
2. Fotovoltinių hibridinių tinklų energijos kaupimo programų scenarijai
Fotovoltinės hibridinės tinklo energijos kaupimo sistemos dažnai naudojamos dažnų elektros energijos tiekimo sutrikimų metu. Dideli savarankiško vartojimo tarifai neleidžia internetui gauti perteklinės energijos; piko tarifai yra gerokai brangesni nei slėnio tarifai ir alternatyvių taikymų tarifai.
Sistemą sudaro fotovoltinės baterijos, sudarytos iš saulės elementų modulių, prie tinklo prijungtų ir neprijungtų saulės energijos integruotų įrenginių, akumuliatorių blokų, apkrovų ir kitų komponentų. Esant šviesai, fotovoltinė baterija paverčia saulės energiją elektros energija ir įkrauna akumuliatorių bloką, tuo pačiu tiekdama energiją apkrovai per saulės energijos valdymo keitiklį; kai šviesos nėra, akumuliatorius įkrauna saulės energijos valdymo keitiklį ir vėliau tiekia energiją kintamosios srovės apkrovai.
Įkrovimo / iškrovimo valdiklių ir akumuliatorių įtraukimas į prie tinklo prijungtą ir neprijungtą prie tinklo sistemą padidina bendras išlaidas maždaug 30–50 %, palyginti su prie tinklo prijungta elektros energijos gamybos sistema. Tačiau šis papildymas išplečia sistemos pritaikymo galimybes. Pirma, galima sukonfigūruoti FV sistemą taip, kad ji generuotų energiją nominalia galia didelės elektros energijos paklausos laikotarpiais, siekiant sumažinti elektros energijos sąnaudas. Antra, FV sistemą galima įkrauti neprisijungus prie tinklo ir iškrauti didžiausios elektros energijos paklausos laikotarpiu, pasinaudojant kainų skirtumu tarp piko ir slėnio segmentų. Galiausiai, jei tinklas nepasiekiamas, FV sistema veikia kaip atsarginis maitinimo šaltinis, o keitiklis gali būti išjungtas, kad veiktų neprisijungus prie tinklo. Šiuo metu šis scenarijus dažniau įgyvendinamas išsivysčiusiose šalyse užsienyje.
3. Tinkle įrengtų fotovoltinių energijos kaupimo sistemų taikymo scenarijai
Tinkle prijungta energijos kaupimo fotovoltinė energijos gamybos sistema, veikianti kintamosios srovės režimu, daugiausia naudojant fotovoltinius ir energijos kaupimo komponentus. Be to, kad padidėja savarankiškai pasigamintos energijos vartojimo ir antžeminio fotovoltinio paskirstymo kaupimo, pramoninio ir komercinio fotovoltinio energijos kaupimo bei kitų galimų pritaikymų dalis, sistema turi galimybę kaupti perteklinę energiją.
Saulės elementų modulius sudaro fotovoltinė matrica, kurią papildo akumuliatorių blokas, įkrovimo / iškrovimo valdiklis PCS ir energiją vartojanti apkrova. Kai saulės energija neatitinka apkrovos galios, sistema iš dalies maitinama saulės energija ir tinklu. Priešingai, kai saulės energija viršija apkrovos galią, dalis saulės energijos naudojama apkrovai tiekti, o likusi dalis kaupiama valdiklyje. Be to, energijos kaupimo sistema gali būti naudojama paklausos valdymui, piko ir slėnio arbitražui ir kitais atvejais, siekiant padidinti sistemos pelningumo modelį.
Naujojoje Kinijos energijos rinkoje prie tinklo prijungta energijos kaupimo sistema sulaukė didelio susidomėjimo kaip naujas atsinaujinančios energijos taikymo scenarijus. Integruodama energijos kaupimo įrenginį, fotovoltinę energijos generaciją ir kintamosios srovės tinklą, sistema maksimaliai padidina atsinaujinančios energijos panaudojimą.
4. Mikro tinklo energijos kaupimo sistemų taikymo scenarijai
Dėl savo, kaip energijos kaupimo įrenginio, svarbos mikro tinklo energijos kaupimo sistema užima vis svarbesnę vietą Kinijos energetikos sistemoje ir naujoje energetikos plėtroje.
Atsinaujinančiajai energijai populiarėjant ir toliau tobulėjant mokslo bei technologijų pažangai, mikro tinklo energijos kaupimo sistemų taikymo scenarijai toliau auga. Šie scenarijai pirmiausia susiję su dviem toliau išvardytais aspektais:
1). Paskirstyta elektros energijos gamyba ir kaupimo sistema: Paskirstyta elektros energijos gamyba – tai nedidelio masto elektros energijos gamybos įrenginių išdėstymas arti galutinio vartotojo, naudojant tokius šaltinius kaip vėjo energija, saulės fotovoltinė energija ir kt. Bet kokia pagaminta energijos perteklius vėliau kaupiamas energijos kaupimo sistemoje, kuri tarnauja kaip atsarginis maitinimo šaltinis didelio elektros energijos poreikio arba tinklo sutrikimų atvejais.
2). Atsarginis mikro tinklo energijos tiekimas: norint užtikrinti patikimą vietinį energijos tiekimą atokiose vietovėse, salose ir kitose vietose, kur sunku pasiekti tinklą, kaip rezervinius energijos šaltinius galima naudoti mikro tinklo energijos kaupimo sistemas.
Pasitelkdami daugiašalį energijos papildymą, mikro tinklai gali optimizuoti paskirstytos švarios energijos potencialo panaudojimą. Tai leidžia jiems sušvelninti nepalankius aspektus, tokius kaip riboti pajėgumai, nepatikima elektros energijos gamyba ir nepatikimi nepriklausomi maitinimo šaltiniai, kartu užtikrinant saugų didesnio elektros tinklo veikimą. Todėl mikro tinklai yra vertingas didesnio elektros tinklo papildymas. Mikro tinklų taikymo scenarijų mastas yra gerokai didesnis – nuo kelių kilovatų iki dešimčių megavatų, o galimų įgyvendinimo variantų įvairovė yra gerokai platesnė.
Fotovoltinės energijos kaupimo panaudojimo modeliai yra platūs ir įvairūs, apimantys mikro tinklus, autonomines sistemas ir prie tinklo prijungtas sistemas. Praktinis atsinaujinančios energijos pritaikymas pasižymi unikaliais kiekvieno scenarijaus tipo privalumais ir savybėmis, kurios kartu tiekia vartotojams patikimą ir efektyvią energiją.
Tobulėjant FV technologijoms ir mažėjant kainoms, FV energijos kaupimas užims svarbesnę vietą ateities energetikos sistemoje. Tuo pačiu metu įvairių scenarijų pažanga ir įgyvendinimas sudarys sąlygas sparčiai besiformuojančiam Kinijos energetikos sektoriui ir padės pasiekti energetikos transformaciją bei mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantį ir tvarų vystymąsi.
