Pieaugošā fotoelektrisko elementu tīklam pieslēgtā jauda un no tā izrietošā ietekme uz tīklu ir radījusi labvēlīgākus apstākļus enerģijas uzkrāšanas attīstībai.
Fotoelektriskā enerģijas uzkrāšana atšķiras no tīklam pieslēgtas elektroenerģijas ražošanas ar to, ka tajā uzkrāšanai tiek izmantotas baterijas un ierīces bateriju uzlādēšanai un izlādei; sākotnējās investīcijas būs lielākas, bet iespējamo pielietojumu klāsts būs ievērojami plašāks. Šajā rakstā mēs piedāvājam četrus PV + enerģijas uzkrāšanas pielietojuma scenārijus, kas atbilst dažādiem pielietojumiem: PV enerģijas uzkrāšanas pielietojuma scenāriji tīklā, PV enerģijas uzkrāšanas pielietojuma scenāriji ārpus tīkla, hibrīdtīkla enerģijas uzkrāšanas sistēmas pielietojuma scenāriji un PV mikrotīkla enerģijas uzkrāšanas pielietojuma scenāriji.
1. Scenārijs PV enerģijas uzglabāšanas lietojumiem ārpus tīkla
Fotoelektriskās bezsaistes enerģijas uzglabāšanas un elektroenerģijas ražošanas sistēmas arvien vairāk tiek izmantotas attālos kalnu reģionos, bezsaistes apgabalos, salās, sakaru bāzes stacijās un ielu apgaismojumā, kā arī citās vietās, kur tās var darboties autonomi, nepaļaujoties uz elektrotīklu.
Sistēmu veido fotoelektrisko paneļu bloks, fotoelektrisko paneļu invertors, akumulatora akumulators un jaudas slodze. Kad ir gaisma, fotoelektrisko paneļu bloks pārveido saules enerģiju elektriskajā enerģijā un vienlaikus piegādā enerģiju slodzei, izmantojot integrētu apgrieztās vadības mašīnu, un uzlādē akumulatoru bloku; kad gaismas nav, akumulators darbina maiņstrāvas slodzi, izmantojot invertoru.
Fotoelektriskās enerģijas ražošanas sistēmas bez tīkla ir īpaši izstrādātas izvietošanai reģionos, kuros nav elektrotīklu vai ir bieži strāvas padeves pārtraukumi. Šīs sistēmas darbojas pēc principa "uzglabāšana un izmantošana" vai "vispirms uzglabāšana un pēc tam izmantošana", līdzīgi kā kokogles tiek transportētas caur sniegu. "Sniegs, kas iestrādāts kokoglēs". Vietās, kur nav elektrotīkla vai ir bieži strāvas padeves pārtraukumi, kas ietekmē ģimenes, bez tīkla sistēmas ir ļoti praktiskas.
2. Fotoelektrisko (PV) hibrīda tīkla enerģijas uzglabāšanas lietojumu scenāriji
Fotoelektriskās (PV) hibrīdtīkla enerģijas uzkrāšanas sistēmas parasti tiek izmantotas biežu strāvas padeves pārtraukumu laikā. Augsti pašpatēriņa tarifi novērš pārpalikumus internetā; maksimālās slodzes tarifi ir ievērojami dārgāki nekā ieleju tarifi un alternatīvu lietojumu tarifi.
Sistēmu veido fotoelektriskie bloki, kas sastāv no saules bateriju moduļiem, ārpus tīkla un tīklam pieslēgtām saules enerģijas integrētām iekārtām, akumulatoru blokiem, slodzēm un citiem komponentiem. Gaismas klātbūtnē fotoelektriskais bloks pārveido saules enerģiju elektriskajā enerģijā un uzlādē akumulatoru bloku, vienlaikus piegādājot enerģiju slodzei, izmantojot saules vadības invertoru; ja gaismas nav, akumulators uzlādē saules vadības invertoru un pēc tam piegādā enerģiju maiņstrāvas slodzei.
Uzlādes/izlādes kontrolleru un akumulatoru iekļaušana tīklam pieslēgtā un autonomā sistēmā palielina kopējās izmaksas par aptuveni 30–50 % salīdzinājumā ar tīklam pieslēgtu elektroenerģijas ražošanas sistēmu. Tomēr šī paplašināšana paplašina sistēmas potenciālo pielietojumu. Pirmkārt, ir iespējams konfigurēt PV sistēmu, lai tā ģenerētu enerģiju ar nominālo jaudu augsta elektroenerģijas pieprasījuma periodos, lai samazinātu elektroenerģijas izmaksas. Otrkārt, ir iespējams uzlādēt PV sistēmu autonomā darba režīmā un izlādēt to maksimālā elektroenerģijas pieprasījuma periodā, izmantojot cenu starpību starp maksimālās un ielejas segmentiem. Visbeidzot, ja tīkls nav pieejams, PV sistēma darbojas kā rezerves barošanas avots, un invertoru var deaktivizēt, lai darbotos autonomā režīmā. Pašlaik šis scenārijs biežāk tiek īstenots attīstītajās valstīs ārzemēs.
3. Tīklā iebūvētu fotoelektrisko enerģijas uzkrāšanas sistēmu pielietojuma scenāriji
Tīklā iebūvēta fotoelektriskā enerģijas ražošanas sistēma enerģijas uzkrāšanai, kas darbojas maiņstrāvas savienojuma režīmā, galvenokārt izmantojot fotoelektriskos un enerģijas uzkrāšanas komponentus. Papildus pašražotās pašpatēriņa un uz zemes bāzētās fotoelektriskās sadales uzkrāšanas, rūpnieciskās un komerciālās fotoelektriskās enerģijas uzkrāšanas un citu potenciālu pielietojumu īpatsvara palielināšanai, sistēmai piemīt spēja uzglabāt arī saražotās enerģijas pārpalikumu.
Saules bateriju moduļi sastāv no fotoelektriskā masīva, ko papildina akumulatoru bloks, uzlādes/izlādes kontrolieris PCS un enerģiju patērējoša slodze. Situācijās, kad saules enerģija ir nepietiekama, lai nodrošinātu slodzes jaudu, sistēmu daļēji darbina saules enerģija un tīkls. Savukārt, kad saules enerģija pārsniedz slodzes jaudu, daļa saules enerģijas tiek izmantota, lai nodrošinātu enerģiju slodzei, bet atlikušā daļa tiek uzkrāta, izmantojot kontrolieri. Turklāt enerģijas uzkrāšanas sistēmu var izmantot pieprasījuma pārvaldībā, maksimālās un ielejas arbitrāžā un citos scenārijos, lai uzlabotu sistēmas rentabilitātes modeli.
Ķīnas jaunajā enerģijas tirgū ievērojamu interesi kā jauns atjaunojamās enerģijas pielietojuma scenārijs ir piesaistījusi ar fotoelektrisko tīklu savienota enerģijas uzkrāšanas sistēma. Integrējot enerģijas uzkrāšanas ierīci, fotoelektrisko enerģijas ražošanu un maiņstrāvas tīklu, sistēma maksimāli palielina atjaunojamās enerģijas izmantošanu.
4. Mikrotīkla enerģijas uzkrāšanas sistēmu pielietojumu scenāriji
Pateicoties tās nozīmei kā enerģijas uzkrāšanas ierīcei, mikrotīkla enerģijas uzkrāšanas sistēma ieņem arvien nozīmīgāku vietu Ķīnas enerģētikas sistēmā un jaunajā enerģijas attīstībā.
Tā kā atjaunojamā enerģija iegūst popularitāti un zinātniskie un tehnoloģiskie sasniegumi turpina attīstīties, mikrotīkla enerģijas uzkrāšanas sistēmu pielietojuma scenāriji turpina pieaugt. Šie scenāriji galvenokārt attiecas uz diviem tālāk uzskaitītajiem aspektiem:
1). Decentralizēta enerģijas ražošana un enerģijas uzkrāšanas sistēma: Decentralizēta enerģijas ražošana attiecas uz maza mēroga enerģijas ražošanas iekārtu izvietošanu tiešā gala lietotāja tuvumā, izmantojot tādus avotus kā vēja enerģija, saules fotoelektriskie elementi un citi. Jebkura saražotā enerģijas pārpalikums pēc tam tiek uzglabāts enerģijas uzkrāšanas sistēmā, kas kalpo kā rezerves barošanas avots liela elektroenerģijas pieprasījuma vai tīkla pārtraukumu laikā.
2). Mikrotīkla rezerves barošanas avots: Lai nodrošinātu uzticamu lokālu barošanas avotu attālos apgabalos, salās un citās vietās ar sarežģītu piekļuvi tīklam, mikrotīkla enerģijas uzkrāšanas sistēmas var izmantot kā rezerves enerģijas avotus.
Izmantojot vairāku enerģijas veidu papildināmību, mikrotīkli var optimizēt izkliedētās tīrās enerģijas potenciāla izmantošanu. Tas ļauj tiem mazināt tādus nelabvēlīgus aspektus kā ierobežota jauda, neuzticama elektroenerģijas ražošana un neuzticami neatkarīgi barošanas avoti, vienlaikus nodrošinot arī lielāka elektrotīkla drošu darbību. Tā rezultātā mikrotīkli kalpo kā vērtīgs papildinājums lielākam elektrotīklam. Mikrotīkla pielietojuma scenāriju mērogs ir ievērojami lielāks, sākot no dažiem kilovatiem līdz desmitiem megavatu, un iespējamo ieviešanas variantu daudzveidība ir ievērojami plašāka.
Fotoelektriskās enerģijas uzkrāšanas izmantošanas modeļi ir plaši un daudzveidīgi, aptverot mikrotīklus, bezsaistes sistēmas un tīklam pieslēgtas sistēmas. Atjaunojamās enerģijas praktisko pielietojumu raksturo katra scenārija veida unikālās priekšrocības un īpašības, kas kopā nodrošina lietotājus ar uzticamu un efektīvu enerģiju.
Tā kā PV tehnoloģija turpina attīstīties un izmaksas turpina samazināties, PV enerģijas uzglabāšana ieņems arvien nozīmīgāku vietu nākotnes energosistēmā. Vienlaikus dažādu scenāriju attīstība un īstenošana veicinās Ķīnas jaunās enerģētikas nozares strauju attīstību un palīdzēs sasniegt enerģijas pārveidi un mazoglekļa, vides ziņā ilgtspējīgu attīstību.
