Στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας φωτοβολταϊκών, τα συστήματα εκτός δικτύου, που συνδέονται με το δίκτυο και τα υβριδικά συστήματα είναι οι τρεις κύριοι τρόποι λειτουργίας και οι βασικές διαφορές τους βρίσκονται στη λειτουργία σύνδεσης με το πλέγμα, τα λειτουργικά χαρακτηριστικά και τα σενάρια εφαρμογής. Το παρακάτω είναι μια λεπτομερής συγκριτική ανάλυση:
1.Εκτός δικτύου
Πλήρως από το δημόσιο δίκτυο, που τροφοδοτείται από φωτοβολταϊκές και συσκευές αποθήκευσης ενέργειας.
Αρχή εργασίας:
- Η φωτοβολταϊκή μονάδα μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται από το φορτίο μέσω του μετατροπέα και η περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας εναποτίθεται στην μπαταρία.
- Η τροφοδοσία παρέχεται με εκκένωση της μπαταρίας όταν δεν υπάρχει φως, συμπληρωμένο από μια εφεδρική πηγή τροφοδοσίας (π.χ. γεννήτρια ντίζελ) εάν είναι απαραίτητο.
Βασικά χαρακτηριστικά:
- Ανεξαρτησία: Πλήρως ανεξάρτητη παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, που δεν επηρεάζεται από αποτυχίες του δικτύου, κατάλληλες για περιοχές χωρίς ηλεκτρική ενέργεια ή ασταθής πλέγματα.
Απαιτείται αποθήκευση ενέργειας: Οι μπαταρίες απαιτούνται για την αντιμετώπιση της διαλείπουσας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
- Περιορισμοί: Υψηλό αρχικό κόστος (30% -50% μπαταρία αποθήκευσης), περιορισμένη χωρητικότητα αποθήκευσης, υψηλό κόστος συντήρησης, περιορισμένη διάρκεια ζωής μπαταρίας (5-10 έτη για αντικατάσταση). Εάν ο σχεδιασμός δεν είναι λογικός (π.χ. ανεπαρκής αποθήκευση ενέργειας, ανεπαρκής εξοπλισμός παραγωγής ενέργειας), ενδέχεται να υπάρχουν συχνές διακοπές ρεύματος.
Κατάλληλα σενάρια:
- Οι απομακρυσμένες περιοχές χωρίς κάλυψη πλέγματος (π.χ. ορεινές περιοχές, ποιμαντικές περιοχές, νησιά) ή όπου το κόστος πρόσβασης του δικτύου είναι εξαιρετικά υψηλό (το κόστος έλξης καλωδίων υπερβαίνει κατά πολύ το κόστος του συστήματος).
- Μικρότερη και πιο σταθερή ζήτηση ισχύος (π.χ. μικρά σπίτια, σταθμοί βάσης πεδίου, φυλάκια) για να αποφευχθούν αιχμές κόστους λόγω υπερβολικής ικανότητας αποθήκευσης.
2. Δεσμευμένος με πλέγμα
Η άμεση σύνδεση με το δημόσιο δίκτυο επιτρέπει μια αμφίδρομη ροή ισχύος.
Αρχή εργασίας:
- Η φωτοβολταϊκή παραγωγή ενέργειας έχει προτεραιότητα για τοπικά φορτία, με υπερβολική ισχύ που τροφοδοτείται στο δίκτυο. Η ισχύς λαμβάνεται από το δίκτυο όταν είναι ανεπαρκής.
- Συνήθως δεν απαιτείται αποθήκευση ενέργειας (ορισμένα συστήματα μπορούν να ρυθμιστούν με αποθήκευση ενέργειας για τη βελτιστοποίηση των οικονομικών)
Βασικά χαρακτηριστικά:
- Οικονομία: Εξάλειψη του υψηλού κόστους των μπαταριών αποθήκευσης, η αρχική επένδυση είναι κυρίως σε φωτοβολταϊκά πάνελ και μετατροπείς. Μέσα από την "αυτοπεποίθηση και την αυτο-κατανάλωση, την πλεονάζουσα δύναμη on-line" για τη μείωση του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας και ακόμη και την απόκτηση εσόδων.
- Εξαρτώμενο από το πλέγμα: Σε περίπτωση διακοπής του πλέγματος, το σύστημα συνήθως αποσυνδέεται αυτόματα (για την ασφάλεια της συντήρησης του δικτύου) και δεν μπορεί να προμηθεύσει ενέργεια ανεξάρτητα.
- Υψηλή απόδοση και σταθερότητα: Δεν χρειάζεται να ληφθούν υπόψη οι απώλειες αποθήκευσης ενέργειας, η αξιοποίηση υψηλής ενέργειας.
Κατάλληλα σενάρια:
- Οι περιοχές (π.χ. πόλεις και πόλεις) με σταθερά και αξιόπιστα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας έχουν λίγες διακοπές ρεύματος.
- Σταθερή ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας και επιθυμία να μειωθεί το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας ή ακόμη και να δημιουργήσει έσοδα με την πώληση ηλεκτρικής ενέργειας (με την επιφύλαξη των τοπικών επιδοτήσεων σύνδεσης δικτύου ή των δασμολογικών πολιτικών).
- Περιορισμένος προϋπολογισμός, οικονομικά αποδοτικός, που δεν ανησυχεί για τον αντίκτυπο των βραχυπρόθεσμων διακοπών ρεύματος (π.χ., τα συνηθισμένα σπίτια, τα μη κρίσιμα βιομηχανικά φορτία).
3.Υβρίδιο
Λειτουργίες που συνδέονται με το πλέγμα και το δίκτυο, ευέλικτη εναλλαγή λειτουργιών λειτουργίας (αποθήκευση ενέργειας εκτός δικτύου έναντι υβριδικής αποθήκευσης ενέργειας).
Αρχή εργασίας:
Λειτουργεί σε συνεννόηση με το πλέγμα κατά τη διάρκεια των κανονικών χρόνων και μεταβαίνει σε λειτουργία εκτός δικτύου κατά τη διάρκεια των διακοπών ρεύματος, που τροφοδοτείται από την αποθήκευση ενέργειας. Υποστηρίζει το Arbitrage Peak και Valley Tariff, εξομαλύνει τις διακυμάνσεις της ισχύος.
Βασικά χαρακτηριστικά:
- Διακόπτη διπλής λειτουργίας:
Όταν το πλέγμα είναι φυσιολογικό: η αυτο-κατανάλωση της παραγωγής ενέργειας + πλεονασματική ισχύς σε πλέγμα (ίδια με το σύστημα που συνδέεται με το δίκτυο) ή να δοθεί προτεραιότητα στη φόρτιση των μπαταριών (αποθήκευση ισχύος σε τιμολόγια χαμηλής πίστας και εξοικονόμηση ενέργειας με αποθήκευση ενέργειας σε χρόνους αιχμής).
Σε περίπτωση διακοπής πλέγματος: μεταβείτε αυτόματα σε λειτουργία εκτός δικτύου και τροφοδοσία από την αποθήκευση ενέργειας και τον εξοπλισμό παραγωγής ενέργειας (για την προστασία κρίσιμων φορτίων).
- Ευφυής διαχείριση: Βελτιστοποίηση στρατηγικών φόρτισης και εκφόρτισης μέσω ενός συστήματος διαχείρισης ενέργειας (EMS).
- Υψηλότερο κόστος: Υψηλή πολυπλοκότητα του συστήματος και ανάγκη διαμόρφωσης μονάδων αποθήκευσης υβριδικών ενέργειας (π.χ., SuperCapacitor + Battery) (μέθοδος διαμόρφωσης της χωρητικότητας αποθήκευσης ενός φωτοβολταϊκού συστήματος αποθήκευσης υβριδικού ενέργειας).
Κατάλληλα σενάρια:
- Περιοχές με ασταθής ηλεκτρικά δίκτυα και συχνές διακοπές ρεύματος (π.χ. αγροτικές περιοχές, ορισμένες αναπτυσσόμενες περιοχές) πρέπει να εξασφαλίσουν ότι τα κρίσιμα φορτία, όπως τα ψυγεία και ο ιατρικός εξοπλισμός, δεν χάνουν ισχύ.
- Οι υψηλές απαιτήσεις για την αξιοπιστία της τροφοδοσίας (π.χ. νοσοκομεία, τα κέντρα δεδομένων, τις μικρές επιχειρήσεις), αλλά το κόστος της εξ ολοκλήρου εκτός δικτύου είναι πολύ υψηλό.
- Ελπίζοντας να επωφεληθούν από τη διαφορική διαιτησία των τιμολογίων (π.χ., αποθηκεύστε ηλεκτρική ενέργεια τη νύχτα σε τιμολόγια Low Valley και χρησιμοποιήστε την αποθήκευση ενέργειας κατά τη διάρκεια των κορυφών της ημέρας για να μειώσετε τους λογαριασμούς ηλεκτρικού ρεύματος).
Περίληψη των βασικών διαφορών μεταξύ των τριών
| όρος σύγκρισης | σύστημα εκτός δικτύου | σύστημα συνδεδεμένο με δίκτυο | υβριδικό σύστημα |
|---|---|---|---|
| Εξάρτηση από το πλέγμα | Εντελώς ανεξάρτητη | συνολική εξάρτηση | Εξάρτηση από εναλλαγή |
| Η ανάγκη για αποθήκευση ενέργειας | απαραίτητος | επιλεγμένος | απαραίτητος |
| Αξιοπιστία της τροφοδοσίας | Υψηλή (αυτο-αποθήκευση) | Χαμηλή (εξαρτώμενη από το πλέγμα) | Πολύ υψηλό (διπλή λειτουργία) |
| οικονομολογία | Υψηλό αρχικό κόστος | Χα χαμηλά έξοδα συντήρησης | Μεσαίο, πρέπει να εξισορροπήσει την απόδοση της επένδυσης |
| τυπικό σενάριο | Απομακρυσμένες περιοχές, δύναμη έκτακτης ανάγκης | Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που συνδέεται με το δίκτυο στις πόλεις | Μικρογράματα, Ιστοσελίδες Ζήτων Υψηλής Αξιοπιστίας |
Συστάσεις επιλογής
- Συστήματα off-grid: κατάλληλα για περιοχές χωρίς ηλεκτρικό δίκτυο ή με εξαιρετικά ασταθές δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας και με χαμηλή ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας.
- Συστήματα που συνδέονται με το δίκτυο: Κατάλληλα για σενάρια όπου το δίκτυο είναι σταθερό και θέλετε να μειώσετε τον λογαριασμό σας στον ηλεκτρικό ρεύμα ή να αποκτήσετε έσοδα από την πώληση ηλεκτρικής ενέργειας.
- Υβριδικό σύστημα: Κατάλληλο για σενάρια που απαιτούν ισορροπία μεταξύ οικονομίας και αξιοπιστίας, όπως περιοχές με συχνές διακοπές ρεύματος ή κρίσιμες εγκαταστάσεις.
