การขยายกำลังการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า และผลกระทบที่เกิดขึ้นต่อโครงข่ายไฟฟ้า ได้สร้างเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการพัฒนาระบบกักเก็บพลังงานมากขึ้น
ระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์แตกต่างจากการผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าตรงที่ใช้แบตเตอรี่ในการกักเก็บพลังงานและอุปกรณ์สำหรับชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ การลงทุนเริ่มต้นจะสูงกว่า แต่ขอบเขตของการใช้งานที่เป็นไปได้จะกว้างกว่ามาก ในบทความนี้ เราจะนำเสนอสถานการณ์การใช้งานระบบ PV + ระบบกักเก็บพลังงาน 4 สถานการณ์ ซึ่งสอดคล้องกับการใช้งานที่หลากหลาย ได้แก่ สถานการณ์การใช้งานระบบกักเก็บพลังงาน PV เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า สถานการณ์การใช้งานระบบกักเก็บพลังงาน PV ไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า สถานการณ์การใช้งานระบบกักเก็บพลังงานแบบไฮบริด และสถานการณ์การใช้งานระบบกักเก็บพลังงาน PV ไมโครกริด
1. สถานการณ์จำลองสำหรับการใช้งานระบบกักเก็บพลังงานนอกระบบโครงข่ายไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
ระบบกักเก็บพลังงานและผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริดกำลังถูกนำมาใช้มากขึ้นในพื้นที่ภูเขาสูงห่างไกล พื้นที่ไร้ไฟฟ้า เกาะ สถานีฐานการสื่อสาร และระบบไฟส่องสว่างตามท้องถนน รวมถึงสถานที่อื่นๆ ที่สามารถทำงานได้อย่างอิสระโดยไม่ต้องพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้า
ระบบประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ อินเวอร์เตอร์โซลาร์เซลล์ ชุดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ และโหลดไฟฟ้า เมื่อมีแสง แผงโซลาร์เซลล์จะแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าและจ่ายพลังงานให้กับโหลดไปพร้อมกันผ่านวงจรควบคุมแบบผกผัน และชาร์จแบตเตอรี่ เมื่อไม่มีแสง แบตเตอรี่จะจ่ายไฟให้กับโหลดกระแสสลับผ่านอินเวอร์เตอร์
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริดได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานในภูมิภาคที่ไม่มีโครงข่ายไฟฟ้าหรือมีไฟฟ้าดับบ่อยครั้ง ระบบเหล่านี้ทำงานในลักษณะ "เก็บสะสมแล้วใช้" หรือ "เก็บสะสมก่อนแล้วจึงใช้" คล้ายกับวิธีที่ถ่านถูกส่งผ่านหิมะ "หิมะที่ฝังอยู่ในถ่าน" ในพื้นที่ที่ไม่มีโครงข่ายไฟฟ้าหรือมีไฟฟ้าดับบ่อยครั้งที่ส่งผลกระทบต่อครอบครัว ระบบออฟกริดจึงมีความเหมาะสมอย่างยิ่ง
2. สถานการณ์จำลองสำหรับการประยุกต์ใช้ระบบกักเก็บพลังงานแบบไฮบริด PV
ระบบกักเก็บพลังงานแบบไฮบริดพลังงานแสงอาทิตย์มักถูกนำมาใช้ในช่วงที่ไฟฟ้าดับบ่อยครั้ง อัตราค่าไฟฟ้าสำหรับการใช้เองที่สูงจะป้องกันไม่ให้มีพลังงานส่วนเกินส่งไปยังอินเทอร์เน็ต อัตราค่าไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุดนั้นแพงกว่าอัตราค่าไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการต่ำ และอัตราค่าไฟฟ้าสำหรับการใช้งานอื่นๆ อย่างมาก
ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เครื่องจักรที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งแบบต่อตรงและแบบไม่ต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ชุดแบตเตอรี่ โหลด และส่วนประกอบอื่นๆ เมื่อมีแสง แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าและชาร์จแบตเตอรี่พร้อมทั้งจ่ายไฟให้กับโหลดผ่านอินเวอร์เตอร์ควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อไม่มีแสง แบตเตอรี่จะชาร์จอินเวอร์เตอร์ควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์และจ่ายไฟให้กับโหลดกระแสสลับต่อไป
การเพิ่มตัวควบคุมการชาร์จ/คายประจุและแบตเตอรี่ในระบบที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและระบบที่ไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า จะทำให้ต้นทุนโดยรวมเพิ่มขึ้นประมาณ 30%-50% เมื่อเทียบกับระบบผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นนี้จะขยายศักยภาพในการใช้งานของระบบ ประการแรก สามารถกำหนดค่าระบบ PV ให้ผลิตพลังงานตามกำลังการผลิตสูงสุดในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูง เพื่อลดต้นทุนค่าไฟฟ้า ประการที่สอง สามารถชาร์จระบบ PV ในระหว่างโหมดการทำงานแบบไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า และคายประจุในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด เพื่อใช้ประโยชน์จากส่วนต่างของราคาในช่วงที่มีความต้องการสูงและต่ำ สุดท้าย ในกรณีที่โครงข่ายไฟฟ้าใช้งานไม่ได้ ระบบ PV จะทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายไฟสำรอง และสามารถปิดใช้งานอินเวอร์เตอร์เพื่อทำงานในโหมดไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าได้ ปัจจุบัน สถานการณ์นี้มีการนำไปใช้บ่อยขึ้นในประเทศที่พัฒนาแล้วในต่างประเทศ
3. สถานการณ์จำลองสำหรับการประยุกต์ใช้ระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าพร้อมระบบกักเก็บพลังงาน ซึ่งทำงานในโหมดการเชื่อมต่อแบบกระแสสลับ โดยใช้ส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์และระบบกักเก็บพลังงานเป็นหลัก นอกจากจะเพิ่มสัดส่วนการผลิตเพื่อใช้เองและการกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์แบบกระจายบนพื้นดิน การกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในภาคอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ และการใช้งานอื่นๆ ที่เป็นไปได้แล้ว ระบบนี้ยังมีศักยภาพในการกักเก็บพลังงานส่วนเกินที่ผลิตได้อีกด้วย
โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบเป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งเสริมด้วยชุดแบตเตอรี่ ตัวควบคุมการชาร์จ/คายประจุ (PCS) และโหลดที่ใช้พลังงาน ในกรณีที่พลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอต่อพลังงานที่โหลดต้องการ ระบบจะได้รับพลังงานบางส่วนจากพลังงานแสงอาทิตย์และจากโครงข่ายไฟฟ้า ในทางกลับกัน เมื่อพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่าพลังงานที่โหลดต้องการ ส่วนหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกนำไปใช้จ่ายพลังงานให้กับโหลด ในขณะที่ส่วนที่เหลือจะถูกเก็บไว้ผ่านตัวควบคุม นอกจากนี้ ระบบจัดเก็บพลังงานยังสามารถนำไปใช้ในการจัดการความต้องการ การเก็งกำไรในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงและต่ำ และสถานการณ์อื่นๆ เพื่อเพิ่มผลกำไรของระบบได้อีกด้วย
ในตลาดพลังงานใหม่ของจีน ระบบกักเก็บพลังงานที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับความสนใจอย่างมากในฐานะรูปแบบการประยุกต์ใช้พลังงานหมุนเวียนที่กำลังมาแรง โดยการบูรณาการอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ และโครงข่ายไฟฟ้ากระแสสลับ ระบบนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานหมุนเวียนให้สูงสุด
4. สถานการณ์จำลองสำหรับการประยุกต์ใช้ระบบกักเก็บพลังงานไมโครกริด
เนื่องจากความสำคัญในฐานะอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน ระบบกักเก็บพลังงานแบบไมโครกริดจึงมีบทบาทที่โดดเด่นมากขึ้นในระบบไฟฟ้าและการพัฒนาพลังงานใหม่ของจีน
เนื่องจากพลังงานหมุนเวียนได้รับความนิยมมากขึ้น และความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีก็พัฒนาอย่างต่อเนื่อง สถานการณ์การใช้งานระบบกักเก็บพลังงานไมโครกริดจึงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง โดยสถานการณ์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับสองด้านหลักๆ ดังต่อไปนี้:
1). ระบบผลิตไฟฟ้าแบบกระจายและระบบกักเก็บพลังงาน: การผลิตไฟฟ้าแบบกระจายหมายถึงการติดตั้งอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กในบริเวณใกล้เคียงกับผู้ใช้ปลายทาง โดยใช้แหล่งพลังงาน เช่น พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และอื่นๆ พลังงานส่วนเกินที่ผลิตได้จะถูกกักเก็บไว้ในระบบกักเก็บพลังงาน เพื่อใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟสำรองในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงหรือเกิดไฟฟ้าดับ
2). ระบบสำรองไฟไมโครกริด: สำหรับการจ่ายไฟในพื้นที่ห่างไกล เกาะ และสถานที่อื่นๆ ที่เข้าถึงโครงข่ายไฟฟ้าได้ยาก ระบบกักเก็บพลังงานไมโครกริดสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรองได้
ด้วยการใช้ประโยชน์จากการผสมผสานพลังงานหลายรูปแบบ ไมโครกริดสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานสะอาดแบบกระจายได้อย่างสูงสุด ซึ่งช่วยลดผลกระทบด้านลบ เช่น ข้อจำกัดด้านกำลังการผลิต การผลิตไฟฟ้าที่ไม่น่าเชื่อถือ และแหล่งจ่ายไฟอิสระที่ไม่น่าเชื่อถือ ในขณะเดียวกันก็รับประกันการทำงานที่ปลอดภัยของระบบโครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ ดังนั้น ไมโครกริดจึงเป็นส่วนเสริมที่มีคุณค่าสำหรับระบบโครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ ขนาดของสถานการณ์การใช้งานไมโครกริดนั้นกว้างขวางกว่ามาก ครอบคลุมตั้งแต่ไม่กี่กิโลวัตต์ไปจนถึงหลายสิบเมกะวัตต์ และความหลากหลายของการใช้งานที่เป็นไปได้ก็กว้างขวางกว่ามาก
รูปแบบการใช้งานระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์นั้นกว้างขวางและหลากหลาย ครอบคลุมทั้งระบบไมโครกริด ระบบนอกโครงข่าย และระบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า การประยุกต์ใช้พลังงานหมุนเวียนในทางปฏิบัติมีลักษณะเฉพาะและคุณสมบัติที่แตกต่างกันไปในแต่ละรูปแบบ ซึ่งโดยรวมแล้วจะช่วยให้ผู้ใช้ได้รับพลังงานที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพ
เนื่องจากเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ (PV) พัฒนาอย่างต่อเนื่องและต้นทุนลดลงเรื่อยๆ การจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์จะเข้ามามีบทบาทสำคัญมากขึ้นในระบบพลังงานแห่งอนาคต ในขณะเดียวกัน การพัฒนาและการนำสถานการณ์ต่างๆ มาใช้จะช่วยส่งเสริมความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของภาคพลังงานที่กำลังเติบโตของจีน และช่วยให้บรรลุเป้าหมายการเปลี่ยนแปลงด้านพลังงานและการพัฒนาที่ยั่งยืนทางสิ่งแวดล้อมและลดการปล่อยคาร์บอน
