Capacitatea fotovoltaică conectată la rețea în expansiune și impactul rezultat asupra rețelei au creat condiții mai favorabile pentru dezvoltarea stocării energiei.
Stocarea energiei fotovoltaice diferă de generarea de energie conectată la rețea prin faptul că utilizează baterii pentru stocare și dispozitive pentru încărcarea și descărcarea bateriilor; investiția inițială va fi mai mare, dar gama de aplicații posibile va fi considerabil mai largă. În acest articol, prezentăm patru scenarii de aplicare fotovoltaice + stocare a energiei care corespund diverselor aplicații: scenarii de aplicare pentru stocarea energiei fotovoltaice conectate la rețea, scenarii de aplicare pentru stocarea energiei fotovoltaice în afara rețelei, scenarii de aplicare pentru sisteme de stocare a energiei în rețea hibridă și scenarii de aplicare pentru stocarea energiei în microrețea fotovoltaică.
1. Scenariu pentru aplicații de stocare a energiei fotovoltaice în afara rețelei
Sistemele fotovoltaice de stocare a energiei și de generare a energiei în afara rețelei sunt din ce în ce mai utilizate în regiuni muntoase îndepărtate, zone fără alimentare cu energie electrică, insule, stații de bază de comunicații și iluminat stradal, printre alte locuri unde pot funcționa autonom fără a depinde de rețeaua electrică.
Sistemul este alcătuit dintr-un panou fotovoltaic, un invertor fotovoltaic, o baterie de stocare și o sarcină electrică. Când există lumină, panoul fotovoltaic transformă energia solară în energie electrică și simultan furnizează energie sarcinii prin intermediul mașinii integrate de control invers și încarcă bateria; când nu există lumină, bateria alimentează sarcina de curent alternativ prin intermediul invertorului.
Sistemele fotovoltaice de generare a energiei electrice independente (off-grid) sunt special concepute pentru a fi implementate în regiuni care nu dispun de rețele electrice sau care se confruntă cu pene frecvente de curent. Aceste sisteme funcționează într-un mod de „stocare și utilizare” sau „mai întâi stocare și apoi utilizare”, analog cu modul în care cărbunele este trimis prin zăpadă. „Zăpada încorporată în cărbune” În zonele fără rețea electrică sau cu pene frecvente care afectează familiile, sistemele independente sunt foarte practice.
2. Scenarii pentru aplicații de stocare a energiei în rețeaua hibridă fotovoltaică
Sistemele de stocare a energiei hibride fotovoltaice în rețea sunt utilizate în mod obișnuit în timpul întreruperilor frecvente de curent. Tarifele ridicate pentru autoconsum previn surplusurile către internet; tarifele de vârf sunt semnificativ mai scumpe decât tarifele de vale și cele pentru aplicații alternative.
Sistemul este alcătuit din panouri fotovoltaice compuse din module de celule solare, utilaje integrate de energie solară conectate la rețea și izolate la rețea, pachete de baterii, sarcini și alte componente. În prezența luminii, panoul fotovoltaic transformă energia solară în energie electrică și încarcă bateria de baterii, alimentând în același timp sarcina prin intermediul invertorului de control solar; în absența luminii, bateria încarcă invertorul de control solar și ulterior furnizează energie sarcinii de curent alternativ.
Includerea controlerelor de încărcare/descărcare și a bateriilor în sistemele conectate la rețea și în cele independente de rețea crește costul total cu aproximativ 30%-50% în comparație cu sistemul de generare a energiei conectat la rețea. Cu toate acestea, această extindere extinde potențialele aplicații ale sistemului. În primul rând, este posibilă configurarea sistemului fotovoltaic pentru a genera energie la capacitatea sa nominală în perioadele cu cerere mare de energie electrică, pentru a reduce costurile energiei electrice. În al doilea rând, este posibilă încărcarea sistemului fotovoltaic în modul de funcționare independent de rețea și descărcarea acestuia în perioada de vârf a cererii de energie electrică, valorificând diferența de preț dintre segmentele de vârf și cele de vale. În cele din urmă, în cazul în care rețeaua nu este disponibilă, sistemul fotovoltaic funcționează ca o sursă de alimentare de rezervă, iar invertorul poate fi dezactivat pentru a funcționa în modul independent de rețea. În prezent, acest scenariu este implementat mai frecvent în țările dezvoltate din străinătate.
3. Scenarii pentru aplicarea sistemelor de stocare a energiei fotovoltaice conectate la rețea
Sistem fotovoltaic de generare a energiei cu stocare a energiei conectat la rețea, care funcționează în mod de cuplare AC, utilizând predominant componente fotovoltaice și de stocare a energiei. Pe lângă creșterea proporției de autoconsum generat și stocare fotovoltaică de distribuție la sol, stocare industrială și comercială a energiei fotovoltaice și alte aplicații potențiale, sistemul are capacitatea de a stoca surplusul de energie generată.
Modulele de celule solare alcătuiesc panoul fotovoltaic, care este completat de un pachet de baterii, un controler de încărcare/descărcare PCS și o sarcină consumatoare de energie. În situațiile în care energia solară este inferioară puterii sarcinii, sistemul este alimentat parțial de energie solară și de rețea. În schimb, atunci când energia solară depășește puterea sarcinii, o parte din energia solară este utilizată pentru a furniza energie sarcinii, în timp ce restul este stocat prin intermediul controlerului. În plus, sistemul de stocare a energiei poate fi utilizat în managementul cererii, arbitrajul de vârfuri și văi și alte scenarii pentru a spori modelul de profitabilitate al sistemului.
Pe noua piață energetică din China, sistemul de stocare a energiei conectat la rețeaua fotovoltaică a stârnit un interes considerabil ca scenariu emergent pentru aplicații în domeniul energiei regenerabile. Prin integrarea unui dispozitiv de stocare a energiei, a generării de energie fotovoltaică și a unei rețele de curent alternativ, sistemul maximizează utilizarea energiei regenerabile.
4. Scenarii pentru aplicații ale sistemelor de stocare a energiei în microrețele
Datorită importanței sale ca dispozitiv de stocare a energiei, sistemul de stocare a energiei în micro-rețea ocupă o poziție tot mai importantă în sistemul energetic și în dezvoltarea noilor tehnologii energetice din China.
Pe măsură ce energia regenerabilă câștigă popularitate și progresele științifice și tehnologice continuă să avanseze, scenariile de aplicare pentru sistemele de stocare a energiei în microrețele continuă să crească. Aceste scenarii se referă în principal la cele două aspecte enumerate mai jos:
1). Sistem de generare distribuită a energiei și stocare a energiei: Generarea distribuită a energiei se referă la amplasarea aparatelor de generare a energiei la scară mică în imediata apropiere a utilizatorului final, utilizând surse precum energia eoliană, energia solară fotovoltaică și altele. Orice surplus de energie generat este ulterior stocat într-un sistem de stocare a energiei, servind ca sursă de alimentare de rezervă în perioadele cu cerere mare de energie electrică sau întreruperi ale rețelei.
2). Sisteme de rezervă pentru alimentarea cu energie electrică în microrețea: Pentru o alimentare locală fiabilă cu energie electrică în zone îndepărtate, insule și alte locații cu acces dificil la rețea, sistemele de stocare a energiei în microrețea pot fi utilizate ca surse de rezervă pentru energie.
Prin valorificarea complementării multi-energii, micro-rețelele pot optimiza utilizarea potențialului energiei curate distribuite. Acest lucru le permite să atenueze aspectele nefavorabile, cum ar fi capacitatea limitată, generarea de energie electrică nesigură și sursele de alimentare independente nesigure, asigurând în același timp funcționarea în siguranță a rețelei electrice mai mari. Prin urmare, micro-rețelele servesc drept un supliment valoros pentru rețeaua electrică mai mare. Scara scenariilor de aplicare a micro-rețelelor este considerabil mai mare, variind de la câțiva kilowați la zeci de megawați, iar varietatea implementărilor posibile este considerabil mai largă.
Modelele de utilizare a stocării energiei fotovoltaice sunt extinse și variate, cuprinzând microrețele, sisteme independente de rețea și sisteme conectate la rețea. Aplicațiile practice ale energiei regenerabile sunt caracterizate de beneficiile și atributele unice ale fiecărui tip de scenariu, care, în mod colectiv, furnizează utilizatorilor energie fiabilă și eficientă.
Pe măsură ce tehnologia fotovoltaică continuă să avanseze și costurile continuă să scadă, stocarea energiei fotovoltaice va ocupa o poziție mai semnificativă în sistemul energetic al viitorului. Simultan, dezvoltarea și implementarea unor scenarii diverse vor facilita progresul rapid al sectorului energetic emergent al Chinei și vor contribui la realizarea transformării energetice și a dezvoltării durabile din punct de vedere ecologic, cu emisii reduse de carbon.
