Relația dintre generarea distribuită fotovoltaică și rețeaua electrică

Relația dintre generarea de energie fotovoltaică distribuită și rețeaua electrică

Generarea de energie fotovoltaică distribuită, ca metodă de utilizare a energiei curate aproape de partea utilizatorului, are atât avantaje semnificative, cât și provocări obiective. Avantajele și dezavantajele sale trebuie analizate în mod cuprinzător din mai multe dimensiuni, cum ar fi tehnologia, economia, mediul și societatea:

1.. Eficiență ridicată a utilizării energiei și pierderi reduse de transmisie și distribuție

Consumul în apropiere: sfârșitul generarii de energie și sfârșitul consumului de energie sunt foarte cuplate (cum ar fi acoperișurile industriale și comerciale, zonele rezidențiale), iar electricitatea nu trebuie să fie transmisă pe distanțe lungi, reducând pierderea de transmisie de 7% -10% din rețeaua electrică tradițională și îmbunătățirea eficienței utilizării energiei.

Peak Shaving and Valley Hilling: În timpul perioadelor de consum maxim de energie (cum ar fi după -amiaza de vară), fotovoltaica distribuită poate suplimenta încărcăturile locale și pot ameliora presiunea rețelei electrice (cum ar fi un sistem fotovoltaic într -un parc industrial, care îndeplinește 30% din consumul maxim de energie și reduce sarcinile de energie electrică cu 50%).

2. Beneficiile economice directe și randamentul clar al investițiilor

Costuri de auto-generare și auto-consumare pentru a economisi electricitate: utilizatorii răspund nevoilor lor de energie electrică cu un cost mai mic decât prețul energiei electrice din rețea (de exemplu, costul energiei electrice fotovoltaice este 0. 055-0. 0 82 de dolari americani, care este mai mic decât prețul industrial și comercial de energie electrică de 0. {6}}}. costuri.

Conexiunea excedentară a rețelei electrice crește venitul: prin modul „contorizare netă” sau „conexiune completă a rețelei”, excesul de energie electrică poate fi vândută la rețea în funcție de prețul energiei electrice sau de politica de subvenții (de exemplu, prețul de achiziție al energiei electrice fotovoltaice de uz casnic Electricitate în Germania este 0. 15 Euro/kWh, care acoperă aproximativ 40% din costurile investiționale).

Venit stabil pe termen lung: durata de viață a modulelor fotovoltaice este 25-30 ani, costul de întreținere în perioada de operare este scăzut (aproximativ 1%-2%/an al investiției inițiale), iar IRR (rata internă de rentabilitate) poate atinge 8%-15%, ceea ce este mai bine decât majoritatea investițiilor tradiționale.

3. Beneficii semnificative pentru mediu, ajutând la neutralitatea carbonului

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 Puterea fotovoltaică va depăși 150 de milioane de kW în 2023).

Reducerea descentralizată a carbonului: nu sunt necesare achiziții de terenuri pe scară largă sau coridoare de transmisie pe distanțe lungi, evitând daunele ecologice ale proiectelor energetice tradiționale, potrivite pentru mai multe scenarii, cum ar fi orașe și sate.

4. Flexibilitate puternică, adaptabilă la mai multe scenarii

Scenarii diversificate: Poate fi instalat pe acoperișuri, carporturi, sere agricole (complementaritate agricolă și fotovoltaică), suprafețe de apă (pescuit și complementaritate fotovoltaică), etc., pentru a activa spațiul inactiv (de exemplu, o companie Shandong a folosit acoperișul din fabrică pentru a construi o 5MW Patina de energie fotovoltaică cu o energie electrică anuală a fabricii de 6 milioane kwh, întâlnirea de 5 mw consum).

Capacitatea poate fi mare sau mică: de la 3-10 kW pentru uz casnic la sute de kW la MW pentru uz industrial și comercial, se poate adapta la nevoile diferite ale utilizatorilor, cu o perioadă scurtă de construcție (de obicei 2-3 luni) și poate fi extinsă în etape.

5. Îmbunătățirea securității și fiabilității energetice

Suport auxiliar de grilă: Ca sursă de energie distribuită, în cazul unei defecțiuni a rețelei (cum ar fi o întrerupere locală de energie), poate forma un „microgrid” cu sistemul de stocare a energiei pentru a asigura alimentarea cu energie electrică (cum ar fi sistemele de stocare a energiei fotovoltaice + de energie în spitale și centre de date).

Reduceți dependența externă: reduceți dependența utilizatorilor de rețelele electrice centralizate (în special puterea pe cărbune) și stabilizați costurile de energie electrică atunci când prețurile la energie fluctuează (cum ar fi creșterea prețurilor la energie electrică europeană în 2022).

1.. Intermitent și dependența de generare a puterii

Afectată de vreme: puterea de ieșire fluctuează cu intensitatea și durata luminii (generarea de energie electrică în zilele ploioase este de doar 20% -30% din cele în zilele însorite) și nu poate satisface în mod independent cererea de energie a întregii vreme și trebuie să se bazeze pe rețea sau pe rețeaua de stocare a energiei (costurile de stocare a energiei) pentru 30% -50% din investiția sistemului).

„Întreruperea puterii” noaptea: Când nu există lumină, este necesar să achiziționați electricitate complet din rețea. În esență, este încă „supliment de grilă”, mai degrabă decât „înlocuitor” (cum ar fi rata anuală de autosuficiență a fotovoltaicilor de la Beijing este de aproximativ 40%-60%și chiar mai mică în timpul iernii).

2. Investiții inițiale ridicate și o perioadă lungă de rambursare

Bariere de costuri preliminare: Costul sistemului este de aproximativ $ 0. 41-0. 68/wp (inclusiv componente, invertoare, paranteze și costuri de conectare la rețea), iar investiția inițială a unui sistem de 10kw este 4 USD, 100-6}, 800. Deși perioada de rambursare este de aproximativ 5-8 ani, există încă o presiune financiară asupra utilizatorilor mici și mijlocii.

Dependență de subvenții: În zone fără subvenții (cum ar fi unele țări în curs de dezvoltare), costul pe kilowatt-oră este mai mare decât prețul energiei electrice din rețea, iar fezabilitatea comercială este redusă (de exemplu, IRR a proiectelor nesubvedizate ale Indiei este de doar 5%-7%, care este mai mică decât costul de finanțare).

3. Provocări tehnice pentru rețelele de distribuție

Probleme privind calitatea puterii: conversia invertorului generează poluare armonică, care poate afecta echipamentele consumatoare de putere înconjurătoare (filtrele trebuie configurate, crescând costurile cu 5%-10%); Accesul centralizat la surse de energie distribuite poate provoca supra-limite de tensiune locală (de exemplu, atunci când centrala fotovoltaică din zonele rurale este supraîncărcată, tensiunea crește la peste 250V).

Complexitatea protecției releului: Rețelele de distribuție tradiționale sunt proiectate pentru „fluxul unidirecțional”, iar fluxul de energie bidirecțională poate provoca greșeală a dispozitivelor de protecție (cum ar fi efectele insulei care amenință siguranța de întreținere), iar sistemele de distribuție inteligente trebuie să fie modernizate (costul de transformare este de aproximativ 13 dolari USD, 700-27}, 400/stație).

Dificultate sporită de planificare: în scenarii de penetrare ridicată (cum ar fi centrale fotovoltaice distribuite în unele zone ale Olandei reprezintă mai mult de 40%), rețeaua electrică trebuie să ajusteze frecvent producția surselor tradiționale de energie sau stocarea de energie pentru a echilibra oferta și cererea în timp real, crescând astfel costurile de operare.

4. Restricții de spațiu și instalare

Constrângeri de condiție de acoperiș: Lumina solară suficientă (30 de grade -45 unghiul de înclinare a gradului este cel mai bun), capacitate purtătoare de încărcare (mai mare sau egală cu 20 kg/m²) și nici o obstrucție (cum ar fi copaci înconjurători, umbre de construire). Clădirile urbane înalte sau acoperișurile vechi au o adaptabilitate scăzută (de exemplu, mai puțin de 30% din acoperișurile eligibile din inelul interior al Shanghai).

Estetica și disputele de conformitate: Unele comunități sau clădiri istorice restricționează instalarea fotovoltaică (de exemplu, Franța prevede că modulele fotovoltaice trebuie să fie coordonate cu culoarea și materialul acoperișului), ceea ce crește dificultatea implementării proiectului.

5. Cerințe de întreținere și gestionare a ciclului complet

Întreținerea regulată este necesară: acumularea de praf de modul, ruperea sticlei, defecțiunea invertorului, etc. necesită inspecții regulate (recomandate o dată pe sfert). Curățarea poate crește generarea de energie cu 5%-10%, dar costurile forței de muncă cresc odată cu scara proiectului (de exemplu, taxa anuală de întreținere pentru un proiect de 1MW este de aproximativ 6 USD, 850-10, 960).

Eliminarea componentelor pensionate: După 25 de ani, eficiența componentelor scade sub 80%, iar reciclarea standardizată este necesară (rata de reciclare globală este în prezent de doar 15%. Deși China a emis „Specificații tehnice pentru reciclarea modulului fotovoltaic”, lanțul industriei nu este încă matur).

6. Incertitudinea politicilor și a mediului de piață

Riscul de reducere a subvenției: Subvențiile PV în diferite țări sunt reduse treptat (de exemplu, subvențiile PV distribuite din China în 2023 vor scădea cu 50% în comparație cu 2020), iar veniturile proiectelor care se bazează pe subvenții se pot micșora.

Procesul de conectare la grilă este greoi: în unele regiuni, ciclul de aprobare pentru accesul la grilă este lung (de exemplu, Brazilia ia 6-12 luni) și poate necesita plata în avans a taxelor de actualizare a rețelei (de exemplu, Chile percepe o taxă de conectare de 100 USD, 000 la 200 USD, $ 000 $, proiecte MW-LEVEL).

Avantajele generarii de energie fotovoltaică distribuită sunt deosebit de proeminente în zonele de prețuri cu electricitate ridicată, consumul de energie electrică stabilă și scenarii de încărcare concentrate (cum ar fi industria, comerțul și clădirile publice), în timp ce dezavantajele sunt mai proeminente în scenarii cu rețele electrice slabe, subvenții insuficiente și condiții dure de instalare.

Calea de optimizare:

Nivel tehnic: promovarea cuplajului „fotovoltaic + stocare de energie” (producție lină, crește autosuficiența la 80% +), dezvoltă componente de înaltă eficiență (cum ar fi Topcon, HJT, reduce amprenta capacității unitare).

Nivelul politicii: Îmbunătățirea standardelor de conectare la rețea (simplificarea proceselor), stabiliți sisteme de reciclare a componentelor și explorați mecanisme de compensare a agretării „centralei virtuale” (cum ar fi Germania permite fotovoltaicilor distribuiți să participe la reglarea frecvenței rețelei și să obțină beneficii pentru servicii auxiliare).

Model de afaceri: Dezvoltați „leasing fotovoltaic” (reduceți investițiile inițiale ale utilizatorului) și „contracte de gestionare a energiei” (model EMC, proprietarii împărtășesc beneficii cu zero investiții).

În viitor, odată cu progresul tehnologic (reducerea costurilor) și modernizarea inteligentă a rețelei electrice, deficiențele fotovoltaicilor distribuite vor slăbi treptat și vor deveni purtătorul principal al „descentralizării” și „rețelei electrice rezistente” în transformarea energiei.