Зростання потужності фотоелектричних систем, підключених до мережі, та їхній вплив на мережу створили сприятливіші умови для розвитку накопичення енергії.
Фотоелектричне накопичення енергії відрізняється від підключеного до мережі виробництва електроенергії тим, що воно використовує акумулятори для накопичення та пристрої для заряджання та розряджання акумуляторів; початкові інвестиції будуть більшими, але спектр можливих застосувань буде значно ширшим. У цій статті ми представляємо чотири сценарії застосування фотоелектричних систем + накопичення енергії, які відповідають різним застосуванням: сценарії застосування фотоелектричного накопичення енергії в мережі, сценарії застосування фотоелектричного накопичення енергії поза мережею, сценарії застосування гібридної системи накопичення енергії та сценарії застосування фотоелектричного накопичення енергії в мікромережі.
1. Сценарій для автономних застосувань фотоелектричного накопичення енергії
Фотоелектричні автономні системи зберігання та виробництва енергії все частіше використовуються у віддалених гірських районах, районах без електроенергії, на островах, базових станціях зв'язку та вуличному освітленні, серед інших місць, де вони можуть працювати автономно, не покладаючись на електромережу.
Систему складають фотоелектричний масив, фотоелектричний інвертор, акумуляторний накопичувач та силове навантаження. Коли є світло, фотоелектричний масив перетворює сонячну енергію на електричну та одночасно подає живлення на навантаження через інтегровану машину з інверсним керуванням і заряджає акумуляторну батарею; коли немає світла, акумулятор живить навантаження змінного струму через інвертор.
Автономні фотоелектричні системи виробництва електроенергії спеціально розроблені для розгортання в регіонах, де немає електромереж або часті відключення електроенергії. Ці системи працюють за принципом «зберігання та використання» або «спочатку зберігання, а потім використання», аналогічно тому, як деревне вугілля проходить через сніг. «Сніг, вбудований у вугілля». У районах без електромережі або з частими відключеннями електроенергії, які впливають на сім'ї, автономні системи є дуже практичними.
2. Сценарії застосування гібридних фотоелектричних систем накопичення енергії
Системи накопичення енергії в гібридній фотоелектричній мережі зазвичай використовуються під час частих перебоїв з електропостачанням. Високі тарифи на власне споживання запобігають надлишкам в Інтернеті; пікові тарифи значно дорожчі, ніж тарифи для долинних зон та тарифи для альтернативних застосувань.
Систему складають фотоелектричні панелі, що складаються з модулів сонячних елементів, автономного та підключеного до мережі інтегрованого обладнання для сонячної енергії, акумуляторних батарей, навантажень та інших компонентів. За наявності світла фотоелектрична панель перетворює сонячну енергію на електричну та заряджає акумуляторну батарею, одночасно подаючи живлення на навантаження через інвертор сонячного керування; коли світла немає, акумулятор заряджає інвертор сонячного керування, а потім подає живлення на навантаження змінного струму.
Включення контролерів заряду/розряду та акумуляторів у підключені до мережі та автономні системи підвищує загальну вартість приблизно на 30-50% порівняно з підключеною до мережі системою виробництва електроенергії. Однак це розширення розширює потенційні можливості застосування системи. По-перше, можна налаштувати фотоелектричну систему для вироблення енергії на номінальній потужності в періоди високого попиту на електроенергію, щоб зменшити витрати на електроенергію. По-друге, можна заряджати фотоелектричну систему під час автономної роботи та розряджати її в період пікового попиту на електроенергію, використовуючи різницю в цінах між піковим та низьким сегментами. Нарешті, у випадку, якщо мережа недоступна, фотоелектрична система функціонує як резервне джерело живлення, а інвертор можна деактивувати для роботи в автономному режимі. Наразі цей сценарій частіше застосовується в розвинених країнах за кордоном.
3. Сценарії застосування мережевих фотоелектричних систем накопичення енергії
Система фотоелектричного накопичення енергії в мережі, яка працює в режимі зв'язку змінного струму, переважно використовуючи фотоелектричні компоненти та компоненти накопичення енергії. Окрім збільшення частки власного споживання та наземного розподільчого накопичення фотоелектричної енергії, промислового та комерційного фотоелектричного накопичення енергії, а також інших потенційних застосувань, система має можливість накопичувати надлишки виробленої електроенергії.
Модулі сонячних елементів складаються з фотоелектричної панелі, яка доповнюється акумуляторною батареєю, контролером заряду/розряду PCS та енергоспоживаючим навантаженням. У ситуаціях, коли сонячної енергії недостатньо для потужності навантаження, система частково живиться сонячною енергією та мережею. І навпаки, коли сонячна енергія перевищує потужність навантаження, частина сонячної енергії використовується для живлення навантаження, а решта накопичується за допомогою контролера. Крім того, система накопичення енергії може використовуватися для управління попитом, арбітражу піків та спадів, а також в інших сценаріях для покращення моделі прибутковості системи.
На новому енергетичному ринку Китаю система накопичення енергії, підключена до фотоелектричної мережі, викликала значний інтерес як новий сценарій застосування відновлюваної енергії. Завдяки інтеграції пристрою накопичення енергії, фотоелектричної генерації та мережі змінного струму, система максимізує використання відновлюваної енергії.
4. Сценарії застосування систем накопичення енергії в мікромережах
Завдяки своєму значенню як пристрою накопичення енергії, система накопичення енергії мікромереж займає дедалі помітніше місце в енергосистемі та новому енергетичному розвитку Китаю.
Зі зростанням популярності відновлюваної енергії та подальшим розвитком науково-технічних досягнень, сценарії застосування систем накопичення енергії в мікромережах продовжують зростати. Ці сценарії в першу чергу стосуються двох аспектів, перелічених нижче:
1). Розподілена система виробництва та накопичення енергії: Розподілена генерація електроенергії стосується розміщення невеликих установок для виробництва електроенергії поблизу кінцевого споживача, використовуючи такі джерела, як енергія вітру, сонячні фотоелектричні панелі та інші. Будь-яка надлишкова вироблена електроенергія згодом зберігається в системі накопичення енергії, яка служить резервним джерелом живлення в періоди високого попиту на електроенергію або відключень у мережі.
2). Резервне живлення від мікромережі: Для надійного локального електропостачання у віддалених районах, на островах та в інших місцях зі складним доступом до мережі, системи накопичення енергії в мікромережах можуть використовуватися як резервні джерела живлення.
Завдяки використанню мультиенергетичної взаємодії, мікромережі можуть оптимізувати використання потенціалу розподіленої чистої енергії. Це дозволяє їм пом'якшувати такі несприятливі аспекти, як обмежена потужність, ненадійне виробництво електроенергії та ненадійні незалежні джерела живлення, а також забезпечувати безпечну роботу більшої енергомережі. Як результат, мікромережі слугують цінним доповненням до більшої енергомережі. Масштаб сценаріїв застосування мікромереж значно більший, від кількох кіловат до десятків мегават, а різноманітність можливих реалізацій значно ширша.
Моделі використання фотоелектричних накопичувачів енергії є широкими та різноманітними, охоплюючи мікромережі, автономні системи та підключені до мережі системи. Практичне застосування відновлюваної енергії характеризується унікальними перевагами та характеристиками кожного типу сценарію, які разом забезпечують користувачів надійною та ефективною енергією.
Оскільки фотоелектричні технології продовжують розвиватися, а витрати продовжують знижуватися, фотоелектричне накопичення енергії займе більш значну позицію в енергетичній системі майбутнього. Водночас, розвиток та впровадження різноманітних сценаріїв сприятимуть швидкому розвитку енергетичного сектору Китаю, що розвивається, та допоможуть у досягненні енергетичної трансформації та низьковуглецевого, екологічно сталого розвитку.
