Фотоэлектрические системы хранения энергии отличаются от систем генерации электроэнергии, подключенных к сети, тем, что в них используются батареи, а также устройства для зарядки и разрядки батарей. Хотя первоначальные затраты увеличиваются на 20-40%, сфера применения значительно шире. В зависимости от области применения, системы солнечного фотоэлектрического хранения энергии и генерации электроэнергии делятся на четыре типа: автономные системы генерации электроэнергии, автономные системы хранения энергии, системы хранения энергии, подключенные к сети, и различные гибридные микросетевые системы и т.д.
Автономная фотоэлектрическая система выработки электроэнергии
Автономная фотоэлектрическая система выработки электроэнергии (Off-Grid Photovoltaic Power Generation) — это простейшая фотоэлектрическая система, в состав которой входят солнечные элементы, встроенные в калькулятор, а также простое устройство для зарядки, батарея и сам калькулятор. Такие устройства часто используются пастухами для переноски источников питания для радио и вечернего освещения. Сейчас существуют и такие портативные солнечные батареи.
Системы хранения энергии, подключенные к сети и автономные системы
Фотоэлектрические системы, в зависимости от практического применения, разнообразны, и автономные системы хранения энергии характеризуются как возможностью подключения к сети для выработки электроэнергии, так и возможностью хранения энергии, а также автономной индивидуальной работой. В некоторых коммерческих районах из-за ограниченной мощности трансформаторов фотоэлектрические системы не могут быть подключены к сети для продажи электроэнергии, а также из-за нестабильности региональных электросетей. Кроме того, существуют районы, где цены на электроэнергию в сети слишком низкие, а цены на электроэнергию для индивидуального потребления высоки, и разница между пиковыми и минимальными ценами велика. В таких районах установка фотоэлектрических электростанций целесообразна для использования как сетевых, так и автономных систем хранения энергии.
Системы фотоэлектрической энергии и автономного хранения энергии позволяют получать прибыль четырьмя основными способами:
1. Использование фотоэлектрического источника питания для нагрузки позволяет устанавливать цену на электроэнергию в пиковые периоды и снижать затраты на электроэнергию.
2. Заряжайте в непиковое время и разряжайте в пиковое, используя разницу в ценах в пиковое и минимальное время для получения прибыли.
3. Не может быть подключен к сети, может быть установлен для предотвращения обратного потока в системе. Если мощность фотоэлектрической системы превышает мощность нагрузки, то энергия не может быть использована до уровня аккумуляторного хранилища.
4. При отключении электросети система переключается в автономный режим, фотоэлектрическая система продолжает вырабатывать электроэнергию, продолжая работать в качестве резервного источника питания, обеспечивая питание нагрузки через инвертор за счет фотоэлектрических элементов и аккумуляторов.
По сравнению с сетевыми системами генерации электроэнергии, автономные системы увеличивают контроллер заряда/разряда и емкость аккумулятора, что приводит к увеличению стоимости системы примерно на 30%, но при этом расширяют область применения. Во-первых, можно настроить выходную мощность на номинальном уровне в пиковые периоды цен на электроэнергию для снижения счетов за электроэнергию; во-вторых, можно заряжать систему в периоды спада цен на электроэнергию и разряжать в пиковые периоды, используя разницу между пиковыми и спадовыми ценами для получения прибыли; в-третьих, при отключении от сети фотоэлектрическая система продолжает работать в качестве резервного источника питания, а инвертор может переключиться в автономный режим, и фотоэлектрическая система и аккумуляторы могут подавать питание на нагрузку через инвертор.
Система хранения фотоэлектрической энергии, подключенная к сети
Фотоэлектрические системы производства электроэнергии с подключенными к сети накопителями энергии позволяют накапливать избыточную выработку электроэнергии, увеличивая долю собственной генерации и собственного потребления. Эти системы используются в ситуациях, когда собственная генерация и собственное потребление фотоэлектрической энергии не могут передаваться в сеть, пиковые тарифы значительно дороже, чем тарифы на электроэнергию в периоды высоких волн, а тарифы на собственное потребление значительно дороже, чем тарифы на электроэнергию, поступающую в сеть. Система состоит из квадратной фотоэлектрической батареи, включающей солнечные модули, контроллер солнечной энергии, аккумуляторную батарею, подключенный к сети инвертор, устройство обнаружения тока, нагрузку и другие компоненты. Контроллер накапливает часть солнечной энергии и передает часть ее нагрузке, когда мощность солнечной энергии превышает мощность нагрузки. Система питается от комбинации энергии сети и солнечной энергии, когда солнечной энергии недостаточно для питания нагрузки. После отмены субсидий на фотоэлектрическую энергию в некоторых странах и регионах перед установкой солнечных систем могут быть установлены подключенные к сети накопители энергии, что позволяет полностью обеспечивать выработку и собственное потребление фотоэлектрической энергии. Подключенное к сети устройство хранения энергии может использоваться с инверторами различных производителей, сохраняя при этом исходную конфигурацию. Когда датчик тока обнаруживает подачу тока в сеть, подключенное к сети устройство хранения энергии активируется, накапливая избыток электроэнергии в аккумуляторе и, если аккумулятор полностью заряжен, активируя электрический водонагреватель. Аккумулятор можно настроить на подачу электроэнергии к нагрузке через инвертор при увеличении нагрузки в домохозяйстве ночью.
Микросетевая система для хранения энергии
Микросеть включает в себя квадратную батарею солнечных батарей, подключенный к сети инвертор, двунаправленный преобразователь PCS, интеллектуальный переключатель, аккумуляторную батарею и генератор. При наличии света фотоэлектрическая батарея преобразует солнечную энергию в электричество. Затем она использует инвертор для питания нагрузки и двунаправленный преобразователь PCS для зарядки аккумуляторной батареи. При отсутствии света батарея использует двунаправленный преобразователь PCS для питания нагрузки. Микросеть является наиболее эффективным решением для обеспечения безопасности энергосистемы, поскольку она позволяет в полной мере и эффективно использовать потенциал распределенной чистой энергии, минимизируя при этом недостатки малой мощности, непредсказуемой выработки электроэнергии и низкой надежности автономного электроснабжения. Безопасная работа системы служит полезным дополнением к масштабной энергосети. Микросети могут значительно помочь традиционным предприятиям модернизироваться как с экономической точки зрения, так и с точки зрения защиты окружающей среды. Эксперты говорят, что области применения микросетей разнообразны и могут варьироваться по размеру от нескольких киловатт до десятков мегаватт. Микросети могут быть спроектированы как для отдельных зданий, так и для крупных промышленных предприятий, шахт, компаний, больниц и школ.
В конце октября 2020 года Национальное энергетическое управление одобрило внедрение «Кодекса эффективности фотоэлектрических энергосистем», который полностью либерализует коэффициент использования мощности фотоэлектрических электростанций, устанавливая рекомендуемый коэффициент до 1.
Возможность:В долгосрочной перспективе объемы поставок фотоэлектрических модулей на внутреннем рынке будут значительно расти, как и объемы поставок инверторов. Разумное перераспределение ресурсов позволит достичь минимальной приведенной стоимости электроэнергии (LCOE), улучшить внутреннюю норму доходности проекта и ускорить достижение паритета цен.
Испытание:Снижение освещенности и нестабильность характеристик инвертора фотоэлектрической системы, а также его перегрузочная способность.
Создание надежной системы стандартов для отрасли хранения энергии является сложной задачей, поскольку система хранения энергии включает в себя множество звеньев оборудования, производительность оборудования в производственной цепочке варьируется, а пожары и другие аварии являются ключевым препятствием, влияющим на развитие систем хранения энергии.
Необходимо уточнить статус независимого рынка систем хранения энергии: системы хранения энергии могут быть объединены с фотоэлектрическими, тепловыми и другими источниками энергии в единое целое, участвуя в услугах по перераспределению пиковых нагрузок и частоты в энергосистеме и получая доход, а также выступая в качестве независимого участника рынка.
Для обеспечения разнообразной и стабильной политической поддержки, необходимо, чтобы промышленная политика в области хранения энергии была синхронизирована с рыночной экономикой, при этом должна быть реализована разнообразная промышленная политика для различных сценариев применения.
Будущее развитие энергетики Китая будет проходить процесс перехода от высокоуглеродной к низкоуглеродной и, наконец, к безуглеродной энергетике. В сфере электроэнергии новые источники энергии постепенно начнут заменяться новыми, что приведет к достижению паритета между накоплением энергии и новыми источниками энергии на стороне потребителя и на стороне производства электроэнергии. Ожидается, что к 2035 году новые источники энергии, такие как фотоэлектрические системы, будут составлять более 30% энергетического баланса, поддерживая тенденцию роста энергопотребления без увеличения выбросов углерода.
Внедрение накопителей энергии в системах передачи или распределения электроэнергии, будь то совместное использование площадок полевых станций возобновляемой энергетики или независимое подключение к сети с накопителями энергии, в основном обусловлено выгодами для энергетического рынка и диверсификацией источников энергии.
Развитие новых источников энергии в направлении чистых возобновляемых источников энергии и подключенных к сети систем хранения энергии постепенно начинается по всему миру с демонстрационных проектов в виде ветровых и солнечных электростанций. Системы хранения энергии, поддерживающие фотоэлектрические системы и ветроэнергетику, обеспечивают непрерывную стабилизацию экономического эффекта, регулирование использования ветровой и солнечной энергии и т.д., что привело к значительным улучшениям.
