Naraščajoča omrežno priključena zmogljivost fotovoltaike in posledični vpliv na omrežje sta ustvarila ugodnejše pogoje za razvoj shranjevanja energije.
Fotovoltaično shranjevanje energije se razlikuje od proizvodnje električne energije, priključene na omrežje, saj za shranjevanje uporablja baterije in naprave za polnjenje in praznjenje baterij; začetna naložba bo večja, vendar bo obseg možnih aplikacij precej širši. V tem članku predstavljamo štiri scenarije uporabe PV + shranjevanje energije, ki ustrezajo različnim aplikacijam: scenariji uporabe PV shranjevanja energije v omrežju, scenariji uporabe PV shranjevanja energije zunaj omrežja, scenariji uporabe hibridnega sistema za shranjevanje energije v omrežju in scenariji uporabe PV shranjevanja energije v mikro omrežju.
1. Scenarij za uporabo fotovoltaičnih sistemov za shranjevanje energije zunaj omrežja
Fotovoltaični sistemi za shranjevanje energije in proizvodnjo električne energije izven omrežja se vse pogosteje uporabljajo v oddaljenih gorskih regijah, območjih brez električne energije, na otokih, v komunikacijskih baznih postajah in pri ulični razsvetljavi, med drugim kjer lahko delujejo avtonomno brez odvisnosti od električnega omrežja.
Sistem sestavljajo fotonapetostni niz, fotonapetostni razsmernik, baterijski pomnilnik in obremenitev. Ko je svetloba, fotonapetostni niz pretvarja sončno energijo v električno energijo in hkrati napaja obremenitev prek integriranega stroja z inverznim krmiljenjem ter polni baterijski sklop; ko ni svetlobe, baterija napaja obremenitev z izmeničnim tokom prek razsmernika.
Fotovoltaični sistemi za proizvodnjo električne energije brez električnega omrežja so posebej zasnovani za uporabo v regijah, kjer ni električnega omrežja ali kjer so pogosti izpadi električne energije. Ti sistemi delujejo na način "shranjevanje in uporaba" ali "najprej shranjevanje in nato uporaba", podobno kot se oglje pošilja skozi sneg." "Sneg, vgrajen v oglje" Na območjih brez električnega omrežja ali s pogostimi izpadi električne energije, ki prizadenejo družine, so sistemi brez omrežja zelo praktični.
2. Scenariji za uporabo shranjevanja energije v hibridnem omrežju PV
Sistemi za shranjevanje energije v hibridnem omrežju s fotonapetostnimi sistemi se pogosto uporabljajo med pogostimi prekinitvami oskrbe z električno energijo. Visoke tarife za lastno porabo preprečujejo prenos presežkov na internet; konične tarife so bistveno dražje od tarif v dolini in tistih za alternativne aplikacije.
Sistem sestavljajo fotovoltaični paneli, sestavljeni iz modulov sončnih celic, integriranih strojev za sončno energijo, ki so priključeni na omrežje in niso priključeni na omrežje, baterijskih sklopov, bremen in drugih komponent. Ob prisotnosti svetlobe fotovoltaični panel pretvarja sončno energijo v električno energijo in polni baterijski sklop, hkrati pa prek solarnega krmilnega razsmernika napaja breme; ko svetlobe ni, baterija polni solarni krmilni razsmernik in nato napaja izmenično breme.
Vključitev krmilnikov polnjenja/praznjenja in baterij v omrežno priključene in avtonomne sisteme poveča skupne stroške za približno 30–50 % v primerjavi s sistemom za proizvodnjo električne energije, priključenim na omrežje. Vendar pa ta razširitev širi potencialne aplikacije sistema. Prvič, fotonapetostni sistem je mogoče konfigurirati tako, da v obdobjih visokega povpraševanja po električni energiji proizvaja energijo z nazivno zmogljivostjo, da se zmanjšajo stroški električne energije. Drugič, fotonapetostni sistem je mogoče polniti med delovanjem avtonomnega sistema in ga prazniti med obdobjem največjega povpraševanja po električni energiji, s čimer se izkoristi razlika v ceni med najvišjim in najnižjim povpraševanjem. Nenazadnje, v primeru, da omrežje ni na voljo, fotonapetostni sistem deluje kot rezervni vir napajanja, razsmernik pa je mogoče deaktivirati za delovanje v avtonomnem načinu. Trenutno se ta scenarij pogosteje izvaja v razvitih državah v tujini.
3. Scenariji uporabe fotovoltaičnih sistemov za shranjevanje energije v omrežju
Sistem za proizvodnjo fotovoltaične energije v omrežju, ki deluje v načinu izmenične sklopitve, pretežno z uporabo fotovoltaičnih in shranjevalnih komponent. Poleg povečanja deleža lastne porabe in zemeljskega fotovoltaičnega shranjevanja energije, industrijskega in komercialnega fotovoltaičnega shranjevanja energije ter drugih potencialnih aplikacij ima sistem tudi zmožnost shranjevanja presežne proizvedene energije.
Sončne celice sestavljajo fotovoltaični sistem, ki ga dopolnjujejo baterijski sklop, krmilnik polnjenja/praznjenja PCS in porabljajoča obremenitev. V primerih, ko sončna energija ne zadostuje za moč obremenitve, se sistem delno napaja s sončno energijo in omrežjem. Nasprotno pa se, ko sončna energija preseže moč obremenitve, del sončne energije porabi za napajanje obremenitve, preostali del pa se shrani prek krmilnika. Poleg tega se lahko sistem za shranjevanje energije uporablja pri upravljanju povpraševanja, arbitraži konic in dolin ter drugih scenarijih za izboljšanje modela dobičkonosnosti sistema.
Na novem kitajskem energetskem trgu je sistem za shranjevanje energije, povezan s fotovoltaičnim omrežjem, vzbudil precejšnje zanimanje kot nov scenarij uporabe obnovljive energije. Z integracijo naprave za shranjevanje energije, fotovoltaične proizvodnje energije in omrežja za izmenični tok sistem maksimizira izkoriščanje obnovljive energije.
4. Scenariji za uporabo sistemov za shranjevanje energije v mikro omrežjih
Zaradi svojega pomena kot naprave za shranjevanje energije sistem za shranjevanje energije v mikro omrežju prevzema vse pomembnejši položaj v elektroenergetskem sistemu in novem energetskem razvoju Kitajske.
Z naraščajočo priljubljenostjo obnovljivih virov energije in nenehnim napredkom znanosti in tehnologije se povečujejo tudi možnosti uporabe sistemov za shranjevanje energije v mikro omrežjih. Ti scenariji se nanašajo predvsem na dva spodaj navedena vidika:
1). Sistem porazdeljene proizvodnje in shranjevanja energije: Porazdeljena proizvodnja energije se nanaša na postavitev majhnih naprav za proizvodnjo energije v neposredni bližini končnega uporabnika, pri čemer se uporabljajo viri, kot so vetrna energija, sončna fotovoltaika in drugi. Vsaka presežna proizvedena energija se nato shrani v sistem za shranjevanje energije, ki služi kot rezervni vir napajanja v obdobjih velikega povpraševanja po električni energiji ali izpadov omrežja.
2). Rezervno napajanje iz mikro omrežja: Za zanesljivo lokalno oskrbo z električno energijo na oddaljenih območjih, otokih in drugih lokacijah s težkim dostopom do omrežja se lahko kot rezervni viri energije uporabijo sistemi za shranjevanje energije v mikro omrežju.
Z izkoriščanjem dopolnjevanja več virov energije lahko mikro omrežja optimizirajo izkoriščanje potenciala distribuirane čiste energije. To jim omogoča, da ublažijo neugodne vidike, kot so omejena zmogljivost, nezanesljiva proizvodnja energije in nezanesljivi neodvisni viri napajanja, hkrati pa zagotavljajo varno delovanje večjega elektroenergetskega omrežja. Posledično mikro omrežja služijo kot dragocen dodatek k večjemu elektroenergetskemu omrežju. Obseg scenarijev uporabe mikro omrežij je precej večji in sega od nekaj kilovatov do več deset megavatov, raznolikost možnih izvedb pa je precej širša.
Vzorci uporabe fotovoltaične energije za shranjevanje so obsežni in raznoliki ter zajemajo mikro omrežja, sisteme brez povezave in sisteme, povezane z omrežjem. Praktične uporabe obnovljivih virov energije zaznamujejo edinstvene prednosti in lastnosti vsake vrste scenarija, ki skupaj uporabnikom zagotavljajo zanesljivo in učinkovito energijo.
Z nadaljnjim napredkom fotovoltaične tehnologije in zniževanjem stroškov bo shranjevanje fotovoltaične energije v prihodnosti zavzelo pomembnejši položaj v energetskem sistemu. Hkrati bosta razvoj in izvajanje različnih scenarijev olajšala hiter razvoj kitajskega energetskega sektorja v vzponu ter pripomogla k doseganju energetske transformacije in nizkoogljičnega, okoljsko trajnostnega razvoja.
