Den växande nätanslutna kapaciteten för solceller och den resulterande nätpåverkan har skapat mer gynnsamma förutsättningar för utveckling av energilagring.
Fotovoltaisk energilagring skiljer sig från nätansluten kraftproduktion genom att den använder batterier för lagring och enheter för laddning och urladdning av batterierna. Den initiala investeringen blir större, men utbudet av möjliga tillämpningar blir betydligt bredare. I den här artikeln presenterar vi fyra scenarier för PV + energilagring som motsvarar olika tillämpningar: scenarier för energilagring via elnätet, scenarier för energilagring utanför elnätet, scenarier för energilagringssystem i hybridnätet och scenarier för energilagring via mikronätet.
1. Scenario för PV-energilagringsapplikationer utanför elnätet
Fotovoltaiska system för energilagring och kraftproduktion utanför elnätet används i allt större utsträckning i avlägsna bergsområden, strömlösa områden, öar, kommunikationsbasstationer och gatubelysning, bland andra platser där de kan fungera autonomt utan att vara beroende av elnätet.
Systemet består av en solpanel, en växelriktare, ett batterilagringsaggregat och en last. När det finns ljus omvandlar solpanelen solenergi till elektrisk energi och levererar samtidigt ström till lasten via den integrerade maskinen med invers styrning och laddar batteripaketet. När det inte finns något ljus driver batteriet växelströmslasten via växelriktaren.
Off-grid solcellssystem för kraftproduktion är specifikt konstruerade för driftsättning i regioner som saknar elnät eller som upplever frekventa strömavbrott. Dessa system fungerar på ett "lagrings- och användnings"- eller "först lagrings- och sedan användningssätt", analogt med hur träkol skickas genom snö. "Snön inbäddad i träkolet" I områden utan elnät eller med frekventa strömavbrott som drabbar familjer är off-grid system mycket praktiska.
2. Scenarier för energilagringstillämpningar i solcellshybridnät
Solcellsbaserade hybridnätsenergilagringssystem används ofta vid frekventa strömavbrott. Höga egenförbrukningstariffer förhindrar överskott till internet; topptariffer är betydligt dyrare än daltariffer och de för alternativa tillämpningar.
Systemet består av solcellspaneler som består av solcellsmoduler, integrerade solenergimaskiner som är anslutna till och anslutna till elnätet, batteripaket, laster och andra komponenter. I närvaro av ljus omvandlar den solcellspanelen solenergi till elektrisk energi och laddar batteribanken samtidigt som den tillför ström till lasten via solcellsväxelriktaren. När ljuset är borta laddar batteriet solcellsväxelriktaren och tillför därefter ström till växelströmslasten.
Införandet av laddnings-/urladdningsregulatorer och batterier i nätanslutna och icke-nätanslutna system ökar den totala kostnaden med cirka 30–50 % jämfört med nätanslutna kraftgenereringssystem. Denna förbättring utökar dock systemets potentiella tillämpningar. För det första är det möjligt att konfigurera solcellssystemet att generera effekt med sin nominella kapacitet under perioder med hög elefterfrågan för att minska elkostnaderna. För det andra är det möjligt att ladda solcellssystemet under off-grid-driftsläge och urladda det under topp-elefterfrågan, vilket utnyttjar prisskillnaden mellan topp- och dalsegmenten. Slutligen, om nätet inte är tillgängligt, fungerar solcellssystemet som en reservströmförsörjning, och växelriktaren kan avaktiveras för att arbeta i off-grid-läge. För närvarande implementeras detta scenario oftare i utvecklade länder utomlands.
3. Scenarier för tillämpning av solcellslagringssystem i elnätet
Elnätsanslutet solcellssystem för energilagring, som huvudsakligen arbetar i växelströmskoppling med hjälp av solceller och energilagringskomponenter. Förutom att öka andelen egengenererad egenförbrukning och markbaserad solcellsdistributionslagring, industriell och kommersiell solcellsenergilagring och andra potentiella tillämpningar, har systemet förmågan att lagra överskottskraftproduktion.
Solcellsmoduler består av den solcellsbaserade panelen, som kompletteras av ett batteripaket, en laddnings-/urladdningsregulator (PCS) och en strömförbrukande last. I situationer där solenergin inte räcker till lasteffekten drivs systemet delvis av solenergi och elnätet. Omvänt, när solenergin överstiger lasteffekten, används en del av solenergin för att förse lasten med ström, medan den återstående delen lagras via regulatorn. Dessutom kan energilagringssystemet användas för efterfrågehantering, topp- och dalarbitrage och andra scenarier för att förbättra systemets lönsamhetsmodell.
På Kinas nya energimarknad har det PV-anslutna energilagringssystemet väckt stort intresse som ett framväxande scenario för förnybar energi. Genom att integrera en energilagringsenhet, solcellsproduktion och ett växelströmsnät maximerar systemet utnyttjandet av förnybar energi.
4. Scenarier för tillämpningar av mikronätsenergilagringssystem
På grund av sin betydelse som energilagringsenhet antar mikronätets energilagringssystem en alltmer framträdande position i Kinas kraftsystem och ny energiutveckling.
I takt med att förnybar energi blir alltmer populär och vetenskapliga och tekniska framsteg fortsätter att göras, fortsätter tillämpningsscenarierna för mikronätsenergilagringssystem att växa. Dessa scenarier rör främst de två aspekter som anges nedan:
1). Distribuerad kraftproduktion och energilagringssystem: Distribuerad kraftproduktion avser placering av småskaliga kraftproduktionsapparater i nära anslutning till slutanvändaren, med hjälp av källor som vindkraft, solceller och andra. All genererad överskottskraft lagras sedan i ett energilagringssystem, som fungerar som reservkraftförsörjning under perioder med hög elefterfrågan eller nätavbrott.
2). Mikronätsströmförsörjning: För en pålitlig lokal strömförsörjning i avlägsna områden, öar och andra platser med svår nätåtkomst kan mikronätsenergilagringssystem användas som reservkraftkällor.
Genom att utnyttja komplementering av flera energikällor kan mikronät optimera utnyttjandet av potentialen hos distribuerad ren energi. Detta gör det möjligt för dem att mildra ogynnsamma aspekter som begränsad kapacitet, opålitlig kraftproduktion och opålitliga oberoende kraftförsörjningar, samtidigt som de säkerställer säker drift av det större elnätet. Som ett resultat fungerar mikronät som ett värdefullt komplement till det större elnätet. Skalan av mikronätsapplikationsscenarier är betydligt större, från några få kilowatt till tiotals megawatt, och variationen av möjliga implementeringar är betydligt bredare.
Användningsmönstren för solcellslagring är omfattande och varierande och omfattar mikronät, system utanför elnätet och nätanslutna system. Praktiska tillämpningar av förnybar energi kännetecknas av de unika fördelarna och egenskaperna hos varje scenariotyp, som tillsammans förser användarna med pålitlig och effektiv energi.
I takt med att solcellstekniken fortsätter att utvecklas och kostnaderna fortsätter att minska, kommer solcellslagring att ta en allt viktigare position i framtidens energisystem. Samtidigt kommer utvecklingen och implementeringen av olika scenarier att underlätta en snabb utveckling av Kinas framväxande energisektor och bidra till att uppnå en energiomställning och en koldioxidsnål, miljömässigt hållbar utveckling.
