Как система хранения фотогальванической энергии применяется в различных сценариях?

Фотоэлектрическая система с накоплением энергии — это, проще говоря, сочетание генерации солнечной энергии и аккумуляторного хранения. По мере того как мощность фотоэлектрических систем, подключённых к сети, становится всё выше и выше, их воздействие на электросеть усиливается, а возможности для развития системы накопления энергии увеличиваются.

Фотогальваника в сочетании с накоплением энергии обладает многими преимуществами. Во-первых, это обеспечивает более стабильное и надежное электроснабжение. Устройство для хранения энергии подобно большой батарее, которая накапливает избыток солнечной энергии. Когда солнечного света недостаточно или спрос на электроэнергию высок, оно может предоставлять энергию, гарантируя бесперебойное электроснабжение.

Во-вторых, фотогальваника в сочетании с накоплением энергии также может сделать солнечное электроснабжение более экономичным. Оптимизируя работу системы, можно использовать больше электроэнергии самостоятельно и снизить затраты на покупку электроэнергии. Более того, оборудование для хранения энергии может также участвовать в рынке вспомогательных услуг по управлению энергией, принося дополнительные выгоды. Применение технологий хранения энергии делает солнечное электроснабжение более гибким и позволяет удовлетворять разнообразные потребности в электроэнергии. В то же время оно может взаимодействовать с виртуальными электростанциями, обеспечивая взаимодополняемость различных источников энергии и координацию спроса и предложения.

Хранение энергии в фотоэлектрических системах отличается от чистой генерации электроэнергии, подключённой к сети. Здесь необходимо добавить аккумуляторы для хранения энергии, а также устройства для зарядки и разрядки батарей. Хотя начальные затраты в определённой степени увеличатся, область применения становится гораздо шире. Ниже мы представляем четыре следующих сценария применения фотоэлектрических систем с накоплением энергии, основанных на различных вариантах использования: сценарии применения фотоэлектрических систем с автономным хранением энергии, сценарии применения фотоэлектрических систем с автономным хранением энергии, сценарии применения фотоэлектрических систем с сетевым хранением энергии и сценарии применения систем хранения энергии в микросетях.

Сценарии применения фотогальванических систем хранения энергии в автономных сетях

Фотогальванические автономные системы хранения энергии и генерации электроэнергии могут работать независимо, не опираясь на электросеть. Они часто применяются в отдалённых горных районах, зонах без электроснабжения, на островах, в базовых станциях связи, уличном освещении и других областях применения. Система состоит из фотогальванической установки, интегрированного фотоинвертора, аккумуляторной батареи и электрической нагрузки. Фотогальваническая установка преобразует солнечную энергию в электрическую при наличии света, обеспечивает питание нагрузки через инверторный контроллер и одновременно заряжает аккумуляторную батарею; когда света нет, аккумуляторная батарея через инвертор снабжает питанием переменного тока нагрузку.

Фотогальванические автономные системы генерации электроэнергии специально разработаны для использования в районах, где отсутствуют электросети или где часто происходят перебои с электроснабжением, таких как острова, суда и т.д. Автономные системы не зависят от крупных электросетей, а функционируют по принципу «накопление и использование» или «сначала накопление, затем использование». Их рабочий режим заключается в оказании помощи в случае необходимости. Автономные системы чрезвычайно практичны для домохозяйств в районах, лишенных электросетей, или в регионах с частыми перебоями в электроснабжении.

Сценарии применения фотоэлектрических систем и систем хранения энергии вне сети

Фотоэлектрические автономные системы хранения энергии широко применяются в таких случаях, как частые отключения электроэнергии, или фотоэлектрическое самообеспечение, которое невозможно подключить к сети, высокие цены на электроэнергию для собственного потребления и пиковые тарифы на электроэнергию, значительно превышающие минимальные.

Система состоит из фотоэлектрической установки, состоящей из солнечных элементов, солнечной и автономной универсальной машины, аккумуляторного блока и нагрузки. Фотоэлектрическая установка преобразует солнечную энергию в электрическую при наличии света и обеспечивает питание нагрузки через солнечный контроллер-инвертор универсальной машины, одновременно заряжая аккумуляторный блок. Когда света нет, аккумулятор обеспечивает питание солнечного контроллера-инвертора универсальной машины, а затем — питание переменного тока для нагрузки.

По сравнению с сетевой системой генерации электроэнергии, автономная система включает контроллер заряда и разряда, а также аккумуляторную батарею. Стоимость такой системы увеличивается примерно на 30–50%, однако сфера её применения гораздо шире. Во-первых, можно настроить систему так, чтобы она выдавала номинальную мощность именно в периоды пиковых тарифов на электроэнергию, тем самым снижая расходы на электричество; во-вторых, система может заряжаться в периоды низких тарифов и разряжаться в периоды пиковых тарифов, зарабатывая на разнице между ценами в пиковые и низкие часы; в-третьих, при отключении сетевой энергосистемы фотоэлектрическая система продолжает работать в качестве резервного источника питания — инвертор можно переключить в режим автономной работы, и фотоэлементы вместе с аккумуляторами будут обеспечивать питание нагрузки через инвертор. Такая схема в настоящее время широко применяется в развитых странах за рубежом.

Сценарии применения фотогальванических систем хранения энергии, подключённых к электросети

Фотоэлектрические системы накопления энергии, подключённые к сети, обычно работают в режиме переменного тока с соединением фотоэлектрической установки и системы хранения энергии. Такая система позволяет накапливать избыток выработанной электроэнергии и увеличивать долю собственного потребления. Фотоэлектрические установки могут применяться в наземных системах распределения и хранения энергии, промышленных и коммерческих фотоэлектрических системах накопления энергии, а также в других сценариях. Система состоит из фотоэлектрической массива, состоящего из солнечных элементов, сетевого инвертора, аккумуляторной батареи, контроллера заряда и разряда PCS, а также электрической нагрузки. Когда мощность солнечной энергии меньше мощности нагрузки, система питается как от солнечной энергии, так и от сети. Когда мощность солнечной энергии превышает мощность нагрузки, часть солнечной энергии используется для питания нагрузки, а другая часть — сохраняется с помощью контроллера. В то же время система накопления энергии может также использоваться для arbitража между пиковыми и низкими нагрузками, управления спросом и в других сценариях, что способствует повышению прибыльности системы.

Как новая сценарий применения чистой энергии, фотоэлектрические системы хранения энергии, подключённые к электросети, привлекли большое внимание на рынке новых источников энергии в моей стране. Эта система объединяет фотоэлектрическую генерацию, устройства хранения энергии и сетку переменного тока для обеспечения эффективного использования чистой энергии. Она обладает главным образом следующими преимуществами:

1. Повысить коэффициент использования фотоэлектрической генерации

Фотогальваническая генерация сильно зависит от погодных и географических условий и подвержена колебаниям в производстве электроэнергии. С помощью накопителей энергии можно сгладить выходную мощность фотогальванической генерации и уменьшить влияние колебаний производства электроэнергии на электросеть. В то же время, накопители энергии могут обеспечивать энергией сеть в условиях слабой освещённости и повышать коэффициент использования фотогальванической генерации.

2. Укрепить стабильность электросети

Фотоэлектрическая система хранения энергии, подключённая к электросети, позволяет осуществлять мониторинг и регулирование электросети в реальном времени и повышать её эксплуатационную стабильность. Когда электросеть испытывает колебания, устройство хранения энергии может оперативно реагировать, предоставляя или поглощая избыток мощности для обеспечения бесперебойной работы электросети.

3. Содействовать потреблению новых источников энергии

С быстрым развитием новых источников энергии, таких как фотоэлектрическая и ветроэнергетика, вопросы потребления стали приобретать всё большую актуальность. Фотоэлектрическая система хранения энергии, подключённая к сети, способна повысить возможности доступа и уровень потребления новых источников энергии, а также снизить нагрузку на электросеть при регулировании пиковых нагрузок. Благодаря управлению устройствами хранения энергии можно обеспечить плавную выработку электроэнергии из новых источников.

Сценарии применения систем накопления энергии в микросетях

Как важное устройство для хранения энергии, система накопления энергии микросети играет всё более значимую роль в развитии новых источников энергии и в энергосистеме нашей страны. С развитием науки и технологий и распространением возобновляемых источников энергии сферы применения систем накопления энергии микросетей продолжают расширяться, в основном включая следующие два аспекта:

1. Распределённая система генерации электроэнергии и хранения энергии: Распределённая генерация электроэнергии подразумевает установку небольшого генерирующего оборудования вблизи потребителя, например, солнечных фотоэлектрических установок, ветроэнергетических систем и т.п.; избыток выработанной электроэнергии хранится в системе хранения энергии, чтобы затем использовать её в периоды пиковой нагрузки или обеспечивать электроснабжение в случае аварий в сети.

2. Резервное питание микросети: В отдалённых районах, на островах и в других местах, где трудно обеспечить доступ к электросети, система накопления энергии микросети может использоваться в качестве резервного источника питания для обеспечения стабильного электроснабжения в данном районе.

Микросети способны в полной мере и эффективно использовать потенциал распределённой чистой энергии за счёт многопрофильного комбинирования источников энергии, снижать такие неблагоприятные факторы, как малая мощность, нестабильная генерация электроэнергии и низкая надежность автономного электроснабжения, обеспечивать безопасную работу электросети и служить полезным дополнением к крупным электросетям. Сценарии применения микросетей более гибкие: их масштаб может варьироваться от нескольких тысяч ватт до десятков мегаватт, а область применения — шире.

Сценарии применения фотогальванических систем хранения энергии богаты и разнообразны, охватывая различные формы, такие как автономные, сетевые и микросети. В практическом применении каждый из этих сценариев обладает своими преимуществами и особенностями, обеспечивая пользователям стабильную и эффективную чистую энергию. Благодаря непрерывному развитию и снижению стоимости фотогальванических технологий, фотогальванические системы хранения энергии будут играть всё более важную роль в будущей энергетической системе. В то же время, широкое внедрение и применение различных сценариев будет способствовать быстрому развитию отрасли новых источников энергии в моей стране и вносить вклад в реализацию энергетической трансформации и зелёного, низкоуглеродного развития.