Fotovoltaïsche energieopslag is niet hetzelfde als netgekoppelde energieopwekking. Hoewel de initiële kosten met 20-40% stijgen door de toevoeging van batterijen en laad- en ontlaadapparatuur, biedt het systeem een veel breder toepassingsgebied. Afhankelijk van de toepassing worden fotovoltaïsche energieopslag- en energieopwekkingssystemen onderverdeeld in vier soorten: off-grid energieopwekkingssystemen, off-grid energieopslagsystemen, netgekoppelde energieopslagsystemen en diverse hybride microgrid-systemen.
Fotovoltaïsch systeem voor energieopwekking buiten het elektriciteitsnet
Een fotovoltaïsch off-grid energieopwekkingssysteem (Off-Grid Photovoltaic Power Generation) maakt gebruik van zonnecellen, die bijvoorbeeld in een rekenmachine of een elektronisch horloge zijn ingebouwd. Deze systemen, bestaande uit een zonnepaneel, een eenvoudig oplaadapparaat en een batterij, vormen samen het meest eenvoudige fotovoltaïsche energieopwekkingssysteem. Dergelijke apparaten worden vaak door herders gebruikt om stroom te leveren voor hun radio en avondverlichting. Tegenwoordig zijn er ook draagbare zonne-energiesystemen verkrijgbaar.
Netgekoppelde en decentrale energieopslagsystemen
Fotovoltaïsche systemen, afhankelijk van de daadwerkelijke toepassing, zijn er in verschillende vormen. Zowel netgekoppelde stroomopwekking als energieopslag, en ook decentrale energieopslag, kenmerken zich door de mogelijkheid tot zelfstandige werking buiten het net. In sommige commerciële gebieden is het, vanwege de beperkte capaciteit van de door de energieleverancier geleverde fotovoltaïsche systemen, niet toegestaan om elektriciteit online te verkopen. Bovendien is er sprake van instabiliteit van de regionale elektriciteitsnetten. Ook zijn er gebieden waar de internetprijs te laag is en de prijzen voor elektriciteit voor eenmalig gebruik hoog, met grote prijsverschillen tussen piek- en daluren. In deze gebieden is de installatie van fotovoltaïsche installaties een geschikte oplossing voor de inzet van netgekoppelde en decentrale energieopslagsystemen.
Fotovoltaïsche en off-grid energieopslagsystemen bieden vier belangrijke manieren om winst te maken:
1. Door zonne-energie te gebruiken voor de stroomvoorziening van de belasting, kunt u de prijs van de piekstroomafgifte instellen en zo de elektriciteitskosten verlagen.
2. Laad op tijdens daluren en lever af tijdens piekuren, waarbij u het prijsverschil tussen piek- en daluren benut om winst te maken.
3. Kan niet online zijn, kan worden geïnstalleerd om terugstroming te voorkomen. Als het PV-vermogen groter is dan het vermogen van de belasting, kan het overtollige vermogen niet worden gebruikt voor de batterijopslag.
4. Bij een stroomstoring schakelt het systeem over naar de off-grid-modus. Het PV-systeem blijft elektriciteit opwekken en het systeem blijft functioneren als back-upstroomvoorziening. De zonnepanelen en de batterij leveren via de omvormer stroom aan de belasting.
In vergelijking met een op het net aangesloten energieopwekkingssysteem, vereist een off-grid systeem een laad-/ontlaadregelaar en een accu, waardoor de systeemkosten met ongeveer 30% stijgen. Het toepassingsgebied is echter breder. Ten eerste kan het systeem zo worden ingesteld dat het op nominaal vermogen levert tijdens de piekuren van de elektriciteitsprijs om de energierekening te verlagen; ten tweede kan het worden opgeladen tijdens de daluren van de elektriciteitsprijs en ontladen tijdens de piekuren om geld te verdienen door het prijsverschil tussen piek- en daluren te benutten; ten derde, wanneer het net uitvalt, blijft het PV-systeem functioneren als back-upstroombron en kan de omvormer worden omgeschakeld naar de off-gridmodus, waarbij de PV-panelen en de accu's via de omvormer aan de belasting kunnen worden geleverd.
Netgekoppeld fotovoltaïsch energieopslagsysteem
Fotovoltaïsche energiesystemen met netgekoppelde energieopslag kunnen overtollige energie opslaan, waardoor het aandeel zelfopwekking en -verbruik toeneemt. Deze systemen worden gebruikt in situaties waarin zelfopwekking en -verbruik van zonne-energie niet aan het net kan worden geleverd, piektarieven veel duurder zijn dan tarieven voor wisselende energie, en tarieven voor eigen verbruik aanzienlijk duurder zijn dan teruglevertarieven. Het systeem bestaat uit een vierkante zonnecelarray, een zonnecontroller, een accubank, een netgekoppelde omvormer, een stroomdetectieapparaat, een belasting en andere componenten. De controller slaat een deel van de zonne-energie op en levert een deel ervan aan de belasting wanneer de zonne-energie groter is dan het vermogen van de belasting. Het systeem wordt gevoed door een combinatie van net- en zonne-energie wanneer de zonne-energie niet voldoende is om de belasting te voeden. Na het afschaffen van subsidies voor fotovoltaïsche energie kunnen in sommige landen en regio's netgekoppelde energieopslagsystemen worden geïnstalleerd vóór de installatie van zonne-energiesystemen, waardoor de fotovoltaïsche energieproductie volledig zelfopgewekt en -verbruikt kan worden. Het op het net aangesloten energieopslagsysteem kan met omvormers van verschillende fabrikanten worden gebruikt, waarbij de oorspronkelijke configuratie behouden blijft. Wanneer de stroomsensor een stroomtoevoer naar het net detecteert, wordt het energieopslagsysteem geactiveerd. Het slaat overtollige elektriciteit op in de batterij en, als de batterij vol is, wordt de elektrische boiler ingeschakeld. De batterij kan zo worden ingesteld dat deze 's nachts, wanneer de huishoudelijke belasting toeneemt, via de omvormer elektriciteit naar de verbruikers stuurt.
Microgrid-systeem voor energieopslag
Een microgrid-systeem bestaat uit een vierkante zonnecelarray, een netgekoppelde omvormer, een bidirectionele PCS-omvormer, een intelligente schakelaar, een accubank en een generator. Wanneer er licht is, zet de zonnecelarray zonne-energie om in elektriciteit. Deze elektriciteit wordt vervolgens via de omvormer opgewekt en via de bidirectionele PCS-omvormer opgeladen. Wanneer er geen licht is, gebruikt de accu de bidirectionele PCS-omvormer om de belasting van stroom te voorzien. Het microgrid is de meest efficiënte oplossing om de veiligheid van het elektriciteitsnet te garanderen, omdat het de mogelijkheden van gedistribueerde, schone energie volledig en efficiënt benut, terwijl de nadelen van een kleine capaciteit, onvoorspelbare stroomproductie en lage betrouwbaarheid van een onafhankelijke stroomvoorziening worden geminimaliseerd. De veilige werking van het systeem vormt een waardevolle aanvulling op het grootschalige elektriciteitsnet. Microgrids kunnen traditionele bedrijven aanzienlijk helpen moderniseren, zowel economisch als op het gebied van milieubescherming. Experts zeggen dat microgrid-toepassingen divers zijn en kunnen variëren in grootte van enkele kilowatts tot tientallen megawatts. Microgrids kunnen worden ontworpen voor alles, van een enkel gebouw tot grote complexen zoals industrieën, mijnen, bedrijven, ziekenhuizen en scholen.
Eind oktober 2020 heeft de Nationale Energieadministratie de implementatie van de "Code voor de Efficiëntie van PV-energiesystemen" goedgekeurd, die de capaciteitsverhouding van fotovoltaïsche energiecentrales volledig liberaliseert, met een aanbevolen capaciteitsverhouding van maximaal 1.
Mogelijkheid:De binnenlandse leveringen van PV-modules zullen op de lange termijn aanzienlijk blijven toenemen, evenals de leveringen van omvormers. Een redelijke overallocatie kan de laagste LCOE (Levelized Cost of Electricity) realiseren, het interne rendement (IRR) van projecten verbeteren en de bevordering van pariteit versnellen.
Uitdaging:Lichtuitval en de volatiliteit van de overcapaciteit en overbelasting van PV-omvormers.
Het opzetten van een degelijk industriestandaardsysteem voor energieopslag is essentieel. Energieopslagsystemen omvatten veel apparatuur, de prestaties van de apparatuur in de industriële keten variëren, en brand en andere ongevallen vormen een belangrijk knelpunt dat de ontwikkeling van energieopslag belemmert.
Verduidelijk de onafhankelijke marktpositie van energieopslag. Energieopslagfaciliteiten kunnen, in combinatie met zonne-energie, thermische energie en andere energiebronnen, bijdragen aan de piekbelastingverschuiving en frequentieverschuiving van het elektriciteitsnet en inkomsten genereren, maar ook als onafhankelijke marktpartij functioneren.
Gediversifieerde en stabiele beleidssteun, en industriële beleidssteun voor energieopslag, moeten worden afgestemd op marktwerking, terwijl tegelijkertijd gediversifieerd industrieel beleid wordt gevoerd voor verschillende toepassingsscenario's.
De toekomstige energieontwikkeling van China zal een proces doorlopen van een hoge naar een lage CO2-uitstoot en uiteindelijk naar een CO2-neutrale economie. Nieuwe energiebronnen, zoals zonne-energie, zullen geleidelijk aan steeds meer bestaande energiebronnen gaan vervangen, van incrementele vervanging tot volledige vervanging van bestaande energievoorraden. Dit zal leiden tot een evenwicht tussen energieopslag en nieuwe energiebronnen aan de gebruikerszijde en tussen energieopslag en nieuwe energiebronnen aan de elektriciteitsopwekkingszijde. Naar verwachting zullen nieuwe energiebronnen zoals zonne-energie in 2035 meer dan 30% van de energiemix uitmaken, waardoor de stijgende trend in energieverbruik wordt ondersteund zonder dat de CO2-uitstoot toeneemt.
Of de energieopslaginstallatie nu is geïntegreerd in het transmissienetwerk of in de stroomdistributie, of dat deze nu samenwerkt met een decentrale opwekkingsinstallatie voor hernieuwbare energie of een onafhankelijke energieopslaginstallatie is, het gaat hierbij vooral om de voordelen voor de energiemarkt en de diversificatie van de energieproductiemodellen.
De nieuwe energiesector richt zich op de ontwikkeling van schone, hernieuwbare energie en netgekoppelde energieopslag. Wind- en zonne-energieopslag worden wereldwijd geleidelijk aan gedemonstreerd. Energieopslag ter ondersteuning van zonne-energie en windenergie zorgt voor een continue economische stabilisatie en regulering van de afname van wind- en zonne-energieproductie, wat aanzienlijke verbeteringen heeft opgeleverd.
