Vztah mezi fotovoltaickou distribuovanou generací a energetickou mřížkou

Vztah mezi fotovoltaickou distribuovanou výrobou energie a výkonem

Distribuovaná tvorba fotovoltaické energie, jako metoda využití čisté energie v blízkosti uživatele, má jak významné výhody, tak objektivní výzvy. Jeho výhody a nevýhody musí být komplexně analyzovány z více dimenzí, jako je technologie, ekonomika, životní prostředí a společnost:

1. Účinnost využití energie s vysokou energií a snížené ztráty přenosu a distribuce

Konzumace v okolí: Konec výroby energie a konec spotřeby energie jsou vysoce spojeny (jako jsou průmyslové a komerční střechy, obytné oblasti) a elektřina nemusí být přenášena na velké vzdálenosti, což snižuje ztrátu přenosu 7% -10% tradiční energetické mřížky a účinnost využití energie.

Vrcholové holení a plnění údolí: Během maximálních období spotřeby energie (jako jsou letní odpoledne), distribuovaná fotovoltaika může přímo doplnit místní zatížení a zmírnit tlak napájecí sítě (jako je fotovoltaický systém v průmyslovém parku, splňuje 30% spotřeby špičky energie a snižuje poptávkové elektřiny o 50%).

2. přímé ekonomické přínosy a jasná návratnost investic

Náklady na elektřinu s vlastní generací a sebeužití: Uživatelé splňují své vlastní potřeby elektřiny za cenu nižší než cena elektřiny mřížky (např. Náklady na fotovoltaickou elektřinu jsou 0. náklady.

Připojení nadbytečné napájecí sítě zvyšuje příjem: Prostřednictvím režimu „čistého měření“ nebo „plného připojení mřížky“ je nadměrná elektřina prodána do mřížky podle ceny elektřiny nebo dotace (např. Kupní cena fotovoltaické přebytkové elektřiny v Německu je 0.

Dlouhodobý stabilní příjem: Život fotovoltaických modulů je 25-30 roky, náklady na údržbu během provozního období jsou nízké (asi 1%-2%/rok počáteční investice) a IRR (vnitřní míra návratnosti) mohou dosáhnout 8%-15%, což je lepší než většina tradičních investic.

3. Významné výhody v oblasti životního prostředí, pomáhající neutralita uhlíku

Výroba energie s nulovým uhlíkem: Každá distribuovaná fotovoltaická energie distribuovaná 1KWP má roční výrobu energie asi 12 0 0kWh, která je ekvivalentní snižováním emisí CO₂ o 1 tunu (vypočteno na základě emisního faktoru Emise “, jako je např Fotovoltaická síla v roce 2023 překročí 150 milionů KW).

Decentralizovaná redukce uhlíku: Není vyžadováno žádné rozsáhlé získávání půdy nebo koridory s přenosem na dlouhé vzdálenosti, které se vyhýbají ekologickému poškození tradičních energetických projektů, vhodné pro více scénářů, jako jsou města a vesnice.

4. silná flexibilita, přizpůsobitelná více scénářům

Diversified scenarios: It can be installed on roofs, carports, agricultural greenhouses (agricultural and photovoltaic complementarity), water surfaces (fishery and photovoltaic complementarity), etc., to activate idle space (for example, a Shandong company used the roof of the factory to build a 5MW photovoltaic power plant, with an annual power generation of 6 million kWh, meeting 40% of electricity spotřeba).

Kapacita může být velká nebo malá: od 3-10 KW pro využití domácnosti až po stovky KW až po MW pro průmyslové a komerční použití, se může přizpůsobit různým potřebám uživatelů s krátkou stavební dobou (obvykle 2-3 měsíce) a lze jej rozšířit ve stádiích.

5. Zlepšit energetickou bezpečnost a spolehlivost

Pomocná podpora mřížky: Jako distribuovaný zdroj energie, v případě selhání mřížky (jako je místní výpadek napájení), může tvořit „mikrogrid“ se systémem ukládání energie, aby bylo zajištěno napájení klíčových zatížení (jako jsou fotovoltaické + systémy skladování energie v nemocnicích a datových centrech).

Snižte vnější závislost: Snižte závislost uživatelů na centralizovaných energetických sítích (zejména energii na uhlí) a stabilizujte náklady na elektřinu, když ceny energie kolísají (jako je nárůst evropských cen elektřiny v roce 2022).

1. Intermitentní a závislost výroby energie

Postižené počasím: Výstupní výkon kolísá s intenzitou a trváním světla (výroba energie v deštivých dnech je pouze 20% -30% z toho slunečných dnů) a nemůže nezávisle splňovat poptávku po energii a musí se spoléhat na mřížku nebo ukládání energie za 30% -50}.

„Výpadek napájení“ v noci: Když není světlo, je nutné nakupovat elektřinu zcela z mřížky. V podstatě je to stále „doplněk mřížky“ spíše než „náhrada“ (například roční míra sebevědomí fotovoltaiky v Pekingu je asi 40%-60%a dokonce nižší v zimě).

2. vysoká počáteční investice a dlouhá doba návratnosti

Předběžné bariéry nákladů: Systémové náklady jsou asi US $ 0. 41-0. 68/WP (včetně komponent, střídače, závorky a nákladů na připojení mřížky) a počáteční investice 10kW systému je $ 4, 100-6, 800. Přestože je období návratnosti asi 5-8 let, stále existuje finanční tlak na malé a střední uživatele.

Závislost dotace: V oblastech bez dotací (jako jsou některé rozvojové země) jsou náklady za kilowatthodinu vyšší než cena elektřiny v mřížce a komerční proveditelnost je snížena (například IRR indických neohlášených projektů je pouze 5%-7%, což je nižší než náklady na financování).

3. technické výzvy pro distribuční sítě

Problémy s kvalitou energie: Konverze střídače generuje harmonické znečištění, které může ovlivnit okolní vybavení náročné na energii (filtry je třeba nakonfigurovat, což zvyšuje náklady o 5%-10%); Centralizovaný přístup k distribuovaným zdrojům energie může způsobit přetížení lokálního napětí (například když je přetížena elektrárna fotovoltaická elektrárna ve venkovských oblastech, napětí stoupá na více než 250 V).

Složitost ochrany reléů: Tradiční distribuční sítě jsou navrženy pro „jednosměrný tok“ a obousměrný tok energie může způsobit nesprávnou operaci ochranných zařízení (jako jsou ostrovní účinky, které ohrožují bezpečnost údržby), a je třeba upgradovat inteligentní distribuční systémy (transformační náklady jsou asi 13 USD, 700-27, 400/stanice).

Zvýšená potíže s plánováním: Ve scénářích s vysokou penetrací (například distribuované fotovoltaické elektrárny v některých oblastech Nizozemska představují více než 40%), musí napájecí síť často upravit výstup tradičních zdrojů energie nebo ukládání energie, aby vyvážil nabídku a poptávku v reálném čase, čímž se zvyšuje provozní náklady.

4. Omezení prostoru a instalace

Omezení stavu střechy: Dostatečné sluneční světlo (30 stupňů -45 stupeň úhel náklonu je nejlepší), kapacita nesoucí zátěž (větší nebo rovná 20 kg/m²) a žádná překážka (jako jsou okolní stromy, stavební stíny). Městské výškové budovy nebo staré střechy mají nízkou přizpůsobivost (například méně než 30% způsobilých střech ve vnitřním kruhu Šanghaje).

Spory s estetikou a dodržováním předpisů: Některé komunity nebo historické budovy omezují fotovoltaickou instalaci (například Francie stanoví, že fotovoltaické moduly musí být koordinovány s barvou a materiálem střechy), což zvyšuje obtížnost provádění projektu.

5. Požadavky na údržbu a správu plného cyklu

Je nutná pravidelná údržba: akumulace modulu prachu, rozbití skla, selhání střídače atd. Vyžadují pravidelné inspekce (doporučené jednou za čtvrtletí). Čištění může zvýšit výrobu energie o 5%-10%, ale náklady na práci se zvyšují s měřítkem projektu (například roční poplatek za údržbu za projekt 1MW je přibližně 6 USD, 850-10, 960).

Likvidace složek v důchodu: Po 25 letech klesne účinnost komponent pod 80%a standardizovaná recyklace je vyžadována (míra globální recyklace je v současné době pouze 15%. Přestože Čína vydala „technické specifikace recyklace fotovoltaického modulu“, průmyslový řetězec není dosud zralý).

6. Nejistota politik a tržního prostředí

Riziko snížení dotace: Dotace PV v různých zemích se postupně snižují (například čínské distribuované dotace na PV v roce 2023 ve srovnání s rokem 2020 klesnou o 50%) a příjmy projektů, které se spoléhají na dotace, se může zmenšit.

Proces připojení mřížky je těžkopádný: V některých regionech je cyklus schvalování přístupu k mřížce dlouhý (například Brazílie trvá 6-12 měsíce) a může vyžadovat předplacení poplatků za upgrade mřížky (například Chile účtuje poplatek za připojení ve výši 100 USD, 000 až 200 $, 000}, 000}.

Výhody distribuované výroby fotovoltaické energie jsou zvláště výrazné v oblasti cen s vysokou elektrickou cenou, stabilní spotřebou elektřiny a koncentrovaném scénáře zatížení (jako jsou průmysl, obchod a veřejné budovy), zatímco nevýhody jsou prominentní ve scénářích se slabými energetickými mřížkami, podtržením a podmínky instalace Harsh.

Optimalizační cesta:

Technická úroveň: Propagujte spojku „Photovoltaic + Storage“ (hladký výstup, zvýšení soběstačnosti na 80% +), vyvinout komponenty s vysokou účinností (jako je topcon, HJT, snížit stopu kapacity jednotky).

Úroveň politiky: Zlepšit standardy připojení mřížky (zjednodušit procesy), vytvořit systémy recyklace komponent a prozkoumat mechanismy kompenzace agregace „virtuální elektrárny“ (jako je Německo, umožňuje distribuované fotovoltaice účastnit se regulace frekvence mřížky a získat přínosy pomocných služeb).

Obchodní model: Vyvinout „Photovoltaic Leasing“ (snížit počáteční investice uživatele) a „Smlouvy o řízení energie“ (model EMC, majitelé sdílejí výhody s nulovou investicí).

V budoucnu, s technologickým pokrokem (snižování nákladů) a inteligentním upgradem energetické mřížky, nedostatky distribuované fotovoltaiky postupně oslabují a stanou se jádrem nosiče „decentralizace“ a „odolné energetické mřížky“ při transformaci energie.