Връзката между фотоволтаичното разпределено поколение и електропровода

Връзка между фотоволтаичното разпределено производство на енергия и електроенергийната мрежа

Разпределеното фотоволтаично производство на енергия, като метод за използване на чиста енергия, близък до потребителската страна, има както значителни предимства, така и обективни предизвикателства. Неговите предимства и недостатъци трябва да бъдат анализирани цялостно от множество измерения като технология, икономика, околна среда и общество:

1. Висока ефективност на използване на енергия и намалени загуби на предаване и разпределение

Потребление наблизо: Краят на производството на енергия и крайът на консумацията на енергия са силно свързани (като промишлени и търговски покриви, жилищни площи), а електричеството не е необходимо да се предава на дълги разстояния, намалявайки загубата на предаване от 7% -10% от традиционната електрическа мрежа и подобряване на ефективността на използване на енергия.

Пик бръснене и пълнене на долината: По време на пиковите периоди на консумация на енергия (като летни следобеди), разпределените фотоволтаици могат директно да допълват местните натоварвания и да облекчат налягането на електрическата мрежа (като фотоволтаична система в индустриален парк отговаря на 30% от пиковата консумация на енергия и намалява търсенето на такси за електричество с 50%).

2. ПРЕПОДИ ИКОНОМИЧЕСКИ ПОЛЗИ и ясна възвръщаемост на инвестициите

Самообработване и самоизползване Спестете разходи за електричество: Потребителите отговарят на собствените си нужди от електричество на цена, по-ниска от цената на електричеството на мрежата (напр. Цената на фотоволтаичната електроенергия е 0. 055-0. 0 82 американски долари, който е по-нисък от индустриалната и търговска електроцентрала от 0, {{6}. разходи.

Излишъкът от електроенергийната мрежа увеличава доходите: чрез режим „нетно измерване“ или „пълна мрежа за мрежа“, излишъкът от електроенергия може да се продава в мрежата според цената на електроенергията или политиката за субсидиране (например, покупната цена на домакинските фотоволтаични излишъци електричество в Германия е 0.

Дългосрочен стабилен доход: Животът на фотоволтаичните модули е 25-30 години, разходите за поддръжка през периода на експлоатация са ниски (около 1%{3}}%/година от първоначалната инвестиция), а IRR (вътрешната норма на възвръщаемост) може да достигне 8%{5}}%, което е по-добро от повечето традиционни инвестиции.

3. Значителни ползи за околната среда, подпомагане на въглеродния неутралитет

Zero-carbon power generation: Each 1kWp distributed photovoltaic power generation has an annual power generation of about 1200kWh, which is equivalent to reducing CO₂ emissions by 1 ton (calculated based on the thermal power emission factor of 0.85kg/kWh), which is in line with global emission reduction targets (such as China's "dual carbon" strategy, the installed capacity of distributed Фотоволтаичната мощност ще надхвърли 150 милиона kW през 2023 г.).

Децентрализирано намаляване на въглерода: Не се изискват мащабно придобиване на земя или коридори за предаване на дълги разстояния, като се избягват екологичните щети на традиционните енергийни проекти, подходящи за множество сценарии като градове и села.

4. Силна гъвкавост, адаптивна към множество сценарии

Диверсифицирани сценарии: Тя може да бъде инсталирана на покриви, колички, селскостопански оранжерии (селскостопански и фотоволтаични комплементарността), срещи с водни повърхности (риболов и фотоволтаична комплементарност) и др консумация).

Капацитетът може да бъде голям или малък: от 3-10 kW за използване на домакинството до стотици KW до MW за индустриална и търговска употреба, той може да се адаптира към различни нужди на потребителите, с кратък период на строителство (обикновено 2-3 месеца) и може да бъде разширен на етапи.

5. Подобрете енергийната сигурност и надеждността

Помощна поддръжка на мрежата: Като разпределен източник на енергия, в случай на повреда на мрежата (като локален прекъсване на захранването), тя може да образува "микрорешетка" със системата за съхранение на енергия, за да гарантира захранването на ключови натоварвания (като фотоволтаични + системи за съхранение в болници и центрове за данни).

Намаляване на външната зависимост: Намалете зависимостта на потребителите от централизираните електроенергийни мрежи (особено изгарянето на въглища) и стабилизирайте разходите за електроенергия, когато цените на енергията се колебаят (като скока на европейските цени на електроенергията през 2022 г.).

1. Прекратяване и зависимост на производството на енергия

Засегнати от времето: Изходната мощност се колебае с интензивността и продължителността на светлината (генерирането на електроенергия в дъждовни дни е само 20% -30% от това в слънчеви дни) и не може независимо да отговори на търсенето на мощност от всички атмосферни условия и трябва да разчита на мрежата или съхранението на енергия (разходите за съхранение на енергия за 30% {{4}% от инвестициите в системата).

„Прекъсването на електрозахранването“ през нощта: Когато няма светлина, е необходимо да се закупи електричество напълно от мрежата. По същество тя все още е "добавка на мрежата", а не "подмяна" (като годишната степен на самодостатъчност на Пекин на домакинските фотоволтаици е около 40%-60%и дори по-ниска през зимата).

2. Висока първоначална инвестиция и дълъг период на изплащане

Предварителни бариери за разходите: Цената на системата е около US $ 0. 41-0. 68/WP (включително компоненти, инвертори, скоби и разходи за свързване на мрежата), а първоначалната инвестиция на 10kW система е 4 долара, 100-6, 800. Въпреки че периодът на изплащане е около 5-8 години, все още има финансов натиск върху малки и средни потребители.

Зависимост на субсидията: В райони без субсидии (като някои развиващи се страни), цената на киловатчас е по-висока от цената на електроенергията на мрежата, а търговската осъществимост се намалява (например IRR на невземенните проекти на Индия е само 5%-7%, което е по-ниско от разходите за финансиране).

3. Технически предизвикателства пред мрежите за разпространение

Проблеми с качеството на мощността: Преобразуването на инвертора генерира хармонично замърсяване, което може да повлияе на заобикалящото на мощността оборудване (филтрите трябва да бъдат конфигурирани, увеличавайки разходите с 5%-10%); Централизираният достъп до разпределените източници на енергия може да причини прекомерни граници на местното напрежение (например, когато фотоволтаичната електроцентрала в селските райони е претоварена, напрежението се повишава до повече от 250V).

Сложността на защитата на релето: Традиционните разпределителни мрежи са предназначени за „еднопосочен поток“, а двупосочният поток на мощност може да причини неправилно операция на устройства за защита (като островни ефекти, които заплашват безопасността на поддръжката), а интелигентните системи за разпределение трябва да бъдат надградени (разходите за трансформация са около $ 13, 700-27, 400/станция).

Повишена трудност на планирането: При сценарии за високо проникване (като разпределените фотоволтаични електроцентрали в някои области на Холандия представляват повече от 40%), електроенергийната мрежа трябва често да коригира продукцията на традиционните източници на енергия или съхранението на енергия, за да балансира предлагането и търсенето в реално време, като по този начин увеличава оперативните разходи.

4. Ограничения за пространство и инсталиране

Ограничения на състоянието на покрива: Достатъчна слънчева светлина (30 градуса -45 ъгъл на наклона е най-добър), капацитет за носене на товар (по-голям или равен на 20 кг/м²) и без препятствие (като околни дървета, строителни сенки). Градските сгради с висок ръст или стари покриви имат ниска адаптивност (например по-малко от 30% от допустимите покриви във вътрешния пръстен на Шанхай).

Спорове за естетика и съответствие: Някои общности или исторически сгради ограничават фотоволтаичната инсталация (например Франция предвижда, че фотоволтаичните модули трябва да бъдат координирани с цвета и материала на покрива), което увеличава трудността при изпълнението на проекта.

5. Изисквания за поддръжка и управление на целия цикъл

Необходима е редовна поддръжка: натрупване на прах за модул, счупване на стъкло, повреда на инвертора и др. Изисква редовни проверки (препоръчва се веднъж на четвърт). Почистването може да увеличи производството на енергия с 5%-10%, но разходите за труд се увеличават с мащаба на проекта (например годишната такса за поддръжка за 1MW проект е приблизително 6 щатски долара, 850-10, 960).

Изхвърляне на пенсионирани компоненти: След 25 години ефективността на компонентите спада под 80%, а стандартизираното рециклиране е необходима (глобалната скорост на рециклиране в момента е само 15%. Въпреки че Китай е издал „техническите спецификации за рециклирането на фотоволтаични модули“, индустриалната верига все още не е зряла).

6. Несигурност на политиките и пазарната среда

Риск от намаляване на субсидиите: Субсидиите за PV в различни страни постепенно се намаляват (например разпределените от Китай PV субсидии през 2023 г. ще спаднат с 50% в сравнение с 2020 г.), а доходите на проекти, които разчитат на субсидии, могат да се свият.

Процесът на свързване на GRID е тромав: В някои региони цикълът на одобрение за достъп до мрежата е дълъг (например Бразилия взема 6-12 месеца) и може да изисква предплащане на такси за надграждане на GRID (например Чили таксува такса за свързване от 100 щатски долара, {2}} до $ 200, 000 за MW-level).

Предимствата на разпределеното фотоволтаично производство на електроенергия са особено изявени в областите на цените на високоелектричеството, стабилното потребление на електроенергия и концентрираните сценарии на натоварване (като промишлеността, търговията и обществените сгради), докато недостатъците са по-известни в сценариите със слаби енергийни мрежи, недостатъчни субсидии и резки условия за инсталиране.

Път за оптимизация:

Техническо ниво: Насърчаване на свързването на "Photovoltaic + Energy Storage" (гладко изход, увеличаване на самодостатъчност до 80% +), развийте компоненти с висока ефективност (като TopCon, HJT, намаляване на отпечатъка на капацитета на единицата).

Ниво на политиката: Подобряване на стандартите за свързване на мрежата (опростяване на процесите), установяване на системи за рециклиране на компоненти и проучете механизмите за компенсация на агрегацията на виртуалната електроцентрала (като Германия позволява на разпределените фотоволтаици да участват в регулирането на честотата на мрежата и да получат ползи за спомагателни услуги).

Бизнес модел: Разработване на „фотоволтаично лизинг“ (намалете първоначалната инвестиция на потребителя) и „договори за управление на енергията“ (модел на EMC, собствениците споделят ползи с нулева инвестиция).

В бъдеще, с технологичния прогрес (намаляване на разходите) и интелигентното надграждане на електрическата мрежа, недостатъците на разпределените фотоволтаици постепенно ще отслабят и ще се превърнат в основния носител на „децентрализацията“ и „устойчивата електропровода“ в енергийната трансформация.