La relació entre la generació distribuïda fotovoltaica i la xarxa de potència

Relació entre la generació d’energia distribuïda fotovoltaica i la xarxa de potència

La generació d’energia fotovoltaica distribuïda, com a mètode d’ús d’energia neta propera al costat de l’usuari, té avantatges significatius i reptes objectius. Els seus avantatges i desavantatges han de ser analitzats de forma exhaustiva a partir de múltiples dimensions com la tecnologia, l’economia, el medi ambient i la societat:

1.

Consum proper: el final de la generació d'energia i el consum d'energia estan altament acoblats (com ara sostres industrials i comercials, àrees residencials) i l'electricitat no cal transmetre a llargues distàncies, reduint la pèrdua de transmissió del 7% {{1}% de la tradicional reixa de potència i millora l'eficiència d'utilització de l'energia.

Pic d'afaitar i farcit de vall: durant els períodes màxims de consum d'energia (com ara les tardes d'estiu), la fotovoltaica distribuïda pot complementar directament les càrregues locals i alleujar la pressió de la xarxa elèctrica (com ara un sistema fotovoltaic en un parc industrial compleix el 30% del consum d'energia màxima i redueix la demanda de càrregues d'electricitat en un 50%).

2. Beneficis econòmics directes i retorn clar de la inversió

Costos de l’electricitat d’estalvi d’auto-generació i auto-ús: els usuaris compleixen les seves pròpies necessitats d’electricitat a un cost inferior al preu de l’electricitat de la graella (per exemple, el cost de l’electricitat fotovoltaica és 0. 055-0. Costos d’electricitat.

La connexió de la xarxa d’excedent elèctric augmenta els ingressos: a través del mode de “mesura neta” o “connexió completa”, l’excés d’electricitat es pot vendre a la xarxa segons el preu de l’electricitat o la política de subvencions (per exemple, el preu de compra de la llar fotovoltaica d’electricitat a Alemanya és 0. 15 euros/kWh, cobrint un 40% del cost d’inversió).

Ingressos estables a llarg termini: la vida dels mòduls fotovoltaics és 25-30}, el cost de manteniment durant el període de funcionament és baixa (aproximadament 1%-2%/any de la inversió inicial) i el IRR (taxa interna de rendibilitat) pot arribar al 8%{{5}%, que és millor que la majoria de les inversions tradicionals.

3. Beneficis mediambientals importants, ajudant la neutralitat del carboni

Generació de potència de carboni zero: cada generació d’energia fotovoltaica distribuïda 1kWp té una generació d’energia anual d’uns 12 0 0KWh, que equival a reduir les emissions de co₂ en 1 tona (calculada basada en el factor d’emissió de potència tèrmica de 0,85kg/kWh), que es troba en línia amb objectius de reducció d’emissions globals La potència fotovoltaica distribuïda superarà els 150 milions de kW el 2023).

Reducció de carboni descentralitzat: no es requereixen corredors d’adquisició de terres a gran escala ni de transmissió de llarga distància, evitant danys ecològics als projectes d’energia tradicionals, adequats per a diversos escenaris com ciutats i pobles.

4. Forta flexibilitat, adaptable a diversos escenaris

Escenaris diversificats: es pot instal·lar en teulades, cotxes, hivernacles agrícoles (complementarietat agrícola i fotovoltaica), superfícies d’aigua (pesca i complementarietat fotovoltaica), etc., per activar un espai inactiu (per exemple, una companyia Shandong va utilitzar el sostre de la fàbrica per construir una central fotovolta de 5MW consum).

La capacitat pot ser gran o petita: de 3-10 kW per a ús domèstic fins a centenars de KW a MW per a ús industrial i comercial, es pot adaptar a diferents necessitats dels usuaris, amb un període de construcció curt (normalment 2-3 mesos) i es pot ampliar en etapes.

5. Millorar la seguretat i la fiabilitat energètica

Suport auxiliar de la graella: com a font d’alimentació distribuïda, en cas d’insuficiència de la xarxa (com ara una interrupció d’alimentació local), pot formar un "microgrid" amb el sistema d'emmagatzematge d'energia per assegurar l'alimentació de càrregues clau (com ara sistemes d'emmagatzematge energètics + energètics en hospitals i centres de dades).

Reduïu la dependència externa: reduïu la dependència dels usuaris de les xarxes d’energia centralitzada (especialment la potència de carbó) i estabilitzeu els costos d’electricitat quan els preus d’energia fluctuen (com ara l’augment dels preus de l’electricitat europeus el 2022).

1. Intermitent i dependència de la generació d'energia

Afegit pel clima: la potència de sortida fluctua amb la intensitat i la durada de la llum (la generació elèctrica dels dies de pluja és només un 20% -30% de les dies assolellats), i no pot satisfer de forma independent la demanda d’energia de tot el temps i ha de confiar en la xarxa o l’emmagatzematge d’energia (el cost d’emmagatzematge d’energia representa el 30% -50% de la inversió del sistema).

"Potència" a la nit: quan no hi ha llum, cal comprar electricitat completament a la xarxa. En essència, no deixa de ser "suplement de quadrícula" en lloc de "substitució" (com la taxa d'autosuficiència anual de Beijing de la fotovoltaica de la llar és d'aproximadament un 40%{{2}%i fins i tot inferior a l'hivern).

2. Alta inversió inicial i llarg període de devolució

Barreres de costos preliminars: el cost del sistema és aproximadament $ 0. 41-0. 68/wp (inclosos components, inversors, claudàtors i costos de connexió de quadrícula), i la inversió inicial d’un sistema de 10kW és de 4 dòlars americans, 100-6, 800. Tot i que el període de devolució és d'aproximadament 5-8 anys, encara hi ha una pressió financera sobre els usuaris de mida petita i mitjana.

Dependència de la subvenció: en zones sense subvencions (com alguns països en desenvolupament), el cost per quilowatt-hora és superior al preu de l’electricitat de la xarxa i es redueix la viabilitat comercial (per exemple, l’IRR dels projectes no subvencionats de l’Índia és només del 5%{{2}%, que és inferior al cost de finançament).

3. Reptes tècnics a les xarxes de distribució

Problemes de qualitat de potència: la conversió d’inversor genera contaminació harmònica, que pot afectar els equips que consumeixen energia (cal configurar els filtres, augmentant els costos en un 5%-10%); L’accés centralitzat a fonts d’energia distribuïda pot provocar límits de tensió local (per exemple, quan la central fotovoltaica de les zones rurals es sobrecarrega, la tensió puja a més de 250V).

Complexitat de la protecció de relé: les xarxes de distribució tradicionals estan dissenyades per a "flux unidireccional", i el flux de potència bidireccional pot provocar una operació errònia de dispositius de protecció (com els efectes illencs que amenacen la seguretat del manteniment) i els sistemes de distribució intel·ligents han de ser actualitzats (el cost de transformació és d'uns 13 dòlars americans, {{1}, 400/estació).

Dificultat de programació augmentada: en escenaris d’alta penetració (com ara les centrals fotovoltaiques distribuïdes en algunes zones dels Països Baixos representen més del 40%), la xarxa elèctrica ha d’ajustar freqüentment la producció de fonts d’energia tradicionals o l’emmagatzematge d’energia per equilibrar l’oferta i la demanda en temps real, augmentant així els costos operatius.

4. Restriccions d’espai i instal·lació

Restriccions de la condició del sostre: la llum solar suficient (30 graus -45 grau d'inclinació és millor), capacitat de càrrega (superior o igual a 20kg/m²) i sense obstrucció (com ara arbres circumdants, ombres de construcció). Els edificis urbans de gran alçada o les teulades antigues tenen una baixa adaptabilitat (per exemple, menys del 30% de les teulades elegibles dins de l’anell interior de Xangai).

Aestètica i disputes de compliment: Algunes comunitats o edificis històrics restringeixen la instal·lació fotovoltaica (per exemple, França estipula que els mòduls fotovoltaics s’han de coordinar amb el color i el material del sostre), cosa que augmenta la dificultat de la implementació del projecte.

5. Requisits de manteniment i gestió de cicle complet

El manteniment regular és necessari: acumulació de pols del mòdul, trencament de vidre, fallada del inversor, etc. requereixen inspeccions regulars (recomanades un cop al quart). La neteja pot augmentar la generació d’energia un 5%-10%, però els costos laborals augmenten amb l’escala de projecte (per exemple, la quota anual de manteniment d’un projecte d’1MW és d’aproximadament 6 dòlars americans, 850-10, 960).

Disposició de components jubilats: Després de 25 anys, l'eficiència dels components baixa per sota del 80%i es requereix un reciclatge normalitzat (la taxa de reciclatge global és actualment només un 15%. Tot i que la Xina ha emès "les especificacions tècniques del reciclatge de mòduls fotovoltaics", la cadena industrial encara no és madura).

6. Incertesa de les polítiques i l’entorn del mercat

Risc de reducció de subvencions: Les subvencions de PV en diversos països es redueixen gradualment (per exemple, les subvencions de PV distribuïdes de la Xina el 2023 baixaran un 50% en comparació amb el 2020) i els ingressos dels projectes que es basen en les subvencions poden reduir -se.

El procés de connexió de quadrícules és feixuc: en algunes regions, el cicle d’aprovació per a l’accés a la xarxa és llarg (per exemple, el Brasil pren 6-12 mesos), i pot requerir el prepagament de les tarifes d’actualització de la graella (per exemple, Chile cobra una tarifa de connexió de 100 dòlars americans, {{2} a 200 dòlars US $, 000 per a projectes MW-level).

Els avantatges de la generació d’energia fotovoltaica distribuïda són especialment destacats en les àrees de preu d’alta electricitat, el consum d’electricitat estable i els escenaris de càrrega concentrats (com la indústria, el comerç i els edificis públics), mentre que els desavantatges són més destacats en escenaris amb quadrícules elèctriques febles, subvencions insuficients i condicions d’instal·lació dures.

Camí d’optimització:

Nivell tècnic: Promoure l’acoblament “Photovoltaic + Energy Storage” (sortida suau, augmentar l’autosuficiència fins al 80% +), desenvolupar components d’alta eficiència (com TopCon, HJT, reduir la petjada de la capacitat d’unitat).

Nivell de la política: millorar els estàndards de connexió de la xarxa (Processos simplifiquen), establir sistemes de reciclatge de components i explorar mecanismes de compensació d’agregació de “Potència Virtual” (com Alemanya permet que la fotovoltaica distribuïda participi en la regulació de freqüència de la xarxa i obtingui beneficis de servei auxiliars).

Model de negoci: desenvolupar "leasing fotovoltaic" (redueix la inversió inicial dels usuaris) i els "contractes de gestió d'energia" (model EMC, els propietaris comparteixen beneficis amb zero inversió).

En el futur, amb el progrés tecnològic (reducció de costos) i l’actualització intel·ligent de la xarxa elèctrica, les mancances de la fotovoltaica distribuïda es debilitaran gradualment i es convertiran en el portador principal de la “descentralització” i la “xarxa d’energia resistent” en la transformació d’energia.