Forholdet mellem fotovoltaisk distribueret generation og strømnettet

Forholdet mellem fotovoltaisk distribueret elproduktion og strømnettet

Distribueret fotovoltaisk kraftproduktion, som en metode til brug af ren energi tæt på brugersiden, har både betydelige fordele og objektive udfordringer. Dens fordele og ulemper skal analyseres omfattende fra flere dimensioner såsom teknologi, økonomi, miljø og samfund:

1. Effektivitet med høj energiudnyttelse og reduceret transmissions- og distributionstab

I nærheden af ​​forbrug: Endning af kraftproduktionen og strømforbrugets ende er meget koblet (såsom industrielle og kommercielle tag, boligområder), og elektricitet behøver ikke at overføres over lange afstande, hvilket reducerer transmissionstabet på 7% -10% af det traditionelle elnet og forbedrer energiforiseringseffektiviteten.

Peak barbering og dalfyldning: I spidsbelastede strømforbrugsperioder (såsom sommer eftermiddage) kan distribueret fotovoltaik direkte supplere lokale belastninger og lindre strømnettet (såsom et fotovoltaisk system i en industripark opfylder 30% af det maksimale strømforbrug og reducerer efterspørgsel efter elektricitet med 50%).

2. Direkte økonomiske fordele og klart afkast af investeringerne

Selvgeneration og selvbrug sparer elektricitetsomkostninger: Brugere opfylder deres egne elektricitetsbehov til en omkostning, der er lavere end gitteret elektricitetspris (f.eks Reduktion af elektricitetsomkostninger.

Overskydende strømnettets forbindelse øger indkomsten: Gennem "netmåling" eller "fuld gitterforbindelse" -tilstand kan overskydende elektricitet sælges til nettet i henhold til elektricitetsprisen eller subsidiepolitikken (f.eks. Købsprisen for husholdningsfotovoltaisk overskydende elektricitet i Tyskland er 0} 15 euro/kWh, der dækker omkring 40% af investeringsomkostningerne).

Langsigtet stabil indkomst: Fotovoltaiske modulernes liv er 25-30 år, vedligeholdelsesomkostningerne i driftsperioden er lave (ca. 1%-2%/år for de oprindelige investeringer), og IRR (intern afkast) kan nå 8%{{5}%, hvilket er bedre end de fleste traditionelle investeringer.

3. betydelige miljømæssige fordele, hjælpe kulstofneutralitet

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 Distribueret fotovoltaisk effekt vil overstige 150 millioner kW i 2023).

Decentraliserede kulstofreduktion: Ingen storstilet erhvervelse af jord eller langdistance transmissionskorridorer er påkrævet, hvilket undgår økologisk skade på traditionelle energiprojekter, der er egnede til flere scenarier såsom byer og landsbyer.

4. stærk fleksibilitet, tilpasningsdygtig til flere scenarier

Diversificerede scenarier: Det kan installeres på tag, carports, landbrugsgrønhuse (landbrugs- og fotovoltaisk komplementaritet), vandoverflader (fiskeri og fotovoltaisk komplementaritet) osv. Til aktivering af tomgangsrum (for eksempel en shandong -selskab anvendte taget 40% til at opbygge en 5 mw fotovoltaisk kraftværk, med en årlig strømgenerering af 6 millioner k, der mødte 40% til at opbygge en 5 mw fotovoltaisk kraftværk med en årlig strømgenerering af 6 millioner kk, der mødte 40% til at opbygge en 5 mw fotovoltaisk kraftværk med en årlig strømgenerering af 6 millioner kk, der mødte 40%, til at opbygge en 5 mw fotovoltaisk kraftværk med en en årlig power -generation af 6 millioner kk, der mødte 40%, til at opbygge en 5 mw fotovoltaisk kraftværker med en en årlig power -generation af 6 mio. forbrug).

Kapaciteten kan være stor eller lille: fra 3-10 kW til husholdningsbrug til hundreder af KW til MW til industriel og kommerciel brug, kan den tilpasse sig forskellige brugerbehov med en kort byggeperiode (normalt 2-3 måneder) og kan udvides i trin.

5. Forbedre energisikkerhed og pålidelighed

Grid Auxiliary Support: Som en distribueret strømkilde, i tilfælde af en gitterfejl (såsom et lokalt strømafbrydelse), kan det danne et "mikrogrid" med energilagringssystemet for at sikre strømforsyningen af ​​nøglebelastninger (såsom fotovoltaiske + energilagringssystemer i hospitaler og datacentre).

Reducer ekstern afhængighed: Reducer brugernes afhængighed af centraliserede strømnet (især kulfyret strøm), og stabiliserer elektricitetsomkostningerne, når energipriserne svinger (såsom stigningen i europæiske elektricitetspriser i 2022).

1. intermitterende og afhængighed af kraftproduktion

Påvirket af vejret: Udgangseffekten svinger med intensiteten og varigheden af ​​lyset (kraftproduktionen på regnfulde dage er kun 20% -30% af det på solrige dage), og det kan ikke uafhængigt imødekomme efterspørgslen efter power-power og har brug for at stole på nettet eller energilagring (energilagringsomkostninger til 30% -50% af systeminvesteringen).

"Strømafbrydelse" om natten: Når der ikke er noget lys, er det nødvendigt at købe elektricitet helt fra nettet. I det væsentlige er det stadig "gittertilskud" snarere end "udskiftning" (såsom Pekings årlige selvforsyningshastighed for husholdningsfotovoltaik er ca. 40%-60%og endnu lavere om vinteren).

2. høj initial investering og lang tilbagebetalingsperiode

Foreløbige omkostningsbarrierer: Systemomkostningerne handler om US $ 0. 41-0. 68/WP (inklusive komponenter, invertere, parentes og gitterforbindelsesomkostninger), og den indledende investering i et 10 kW -system er US $ 4, 100-6, 800. Selvom tilbagebetalingsperioden er omkring 5-8 år, er der stadig økonomisk pres på små og mellemstore brugere.

Tilskudsafhængighed: I områder uden subsidier (såsom nogle udviklingslande) er omkostningerne pr. Kilowatt-time højere end gitterelektricitetsprisen, og kommerciel gennemførlighed reduceres (for eksempel er IRR af Indiens usubsidierede projekter kun 5%-7%, hvilket er lavere end finansieringsomkostningerne).

3. tekniske udfordringer til distributionsnetværk

Problemer med strømkvalitet: Inverter-konvertering genererer harmonisk forurening, hvilket kan påvirke det omgivende strømforbrugende udstyr (filtre skal konfigureres, hvilket øger omkostningerne med 5%-10%); Centraliseret adgang til distribuerede strømkilder kan forårsage lokale spændingsovergrænser (for eksempel når det fotovoltaiske kraftværk i landdistrikter er overbelastet, stiger spændingen til mere end 250V).

Kompleksitet af relæbeskyttelse: Traditionelle distributionsnetværk er designet til "ensrettet strømning", og tovejs strømstrøm kan forårsage misoperation af beskyttelsesenheder (såsom ø -effekter, der truer vedligeholdelsessikkerhed), og intelligente distributionssystemer skal opgraderes (transformationsomkostningerne handler om US $ 13, 700-27, 400/station).

Forøget planlægningsvanskelighed: I scenarier med høj penetration (såsom distribuerede fotovoltaiske kraftværker i nogle områder af Holland tegner sig for mere end 40%), skal strømnettet ofte justere output fra traditionelle strømkilder eller energilagring til at afbalancere realtidsudbuddet og efterspørgsel og derved øge driftsomkostningerne.

4. Rum- og installationsbegrænsninger

Tagtilstandsbegrænsninger: Tilstrækkelig sollys (30 grader -45 grad hældningsvinkel er bedst), bærende kapacitet (større end eller lig med 20 kg/m²) og ingen hindring (såsom omgivende træer, bygningsskygger). Bybygninger eller gamle tag i byerne har lav tilpasningsevne (for eksempel mindre end 30% af de berettigede tag inden for den indre ring af Shanghai).

Æstetik og compliance -tvister: Nogle samfund eller historiske bygninger begrænser fotovoltaisk installation (for eksempel bestemmer Frankrig, at fotovoltaiske moduler skal koordineres med tagets farve og materiale), hvilket øger vanskeligheden ved projektimplementering.

5. Krav til vedligeholdelse og fuldcyklusstyring

Regelmæssig vedligeholdelse er nødvendig: modulstøvopsamling, glasbrud, inverterfejl osv. Kræver regelmæssige inspektioner (anbefales en gang i kvartalet). Rengøring kan øge kraftproduktionen med 5%-10%, men arbejdsomkostningerne stiger med projektskalaen (for eksempel er det årlige vedligeholdelsesgebyr for et 1MW -projekt ca. US $ 6, 850-10, 960).

Bortskaffelse af pensionerede komponenter: Efter 25 år falder effektiviteten af ​​komponenterne under 80%, og der kræves standardiseret genanvendelse (den globale genanvendelsesgrad er i øjeblikket kun 15%. Selvom Kina har udstedt "tekniske specifikationer for fotovoltaisk modul genanvendelse", er branchekæden endnu ikke moden).

6. Usikkerhed om politikker og markedsmiljø

Risikoen for reduktion af tilskud: PV -subsidier i forskellige lande reduceres gradvist (for eksempel Kinas distribuerede PV -subsidier i 2023 vil falde med 50% sammenlignet med 2020), og indkomst for projekter, der er afhængige af subsidier, kan krympe.

Gitterforbindelsesprocessen er besværlig: I nogle regioner er godkendelsescyklussen for gitteradgang lang (for eksempel tager Brasilien 6-12 måneder), og det kan kræve forudbetaling af gitteropgraderingsgebyrer (for eksempel Chile et forbindelsesgebyr på USD 100, 000 til US $ 200, 000 for MW-Level Project).

Fordelene ved distribueret fotovoltaisk kraftproduktion er især fremtrædende inden for prisområder med høj elektricitet, stabile elforbrug og koncentrerede belastningsscenarier (såsom industri, handel og offentlige bygninger), mens ulemperne er mere fremtrædende i scenarier med svage strømnet, utilstrækkelige subsidier og barsh installationsbetingelser.

Optimeringsvej:

Teknisk niveau: Fremme "Photovoltaic + Energy Storage" -kobling (glat output, øg selvforsyning til 80% +), udvikler højeffektiv komponenter (såsom TopCon, HJT, reducer enhedens kapacitetsfodaftryk).

Politikniveau: Forbedre gitterforbindelsesstandarder (forenkle processer), etablere genbrugssystemer til komponent og udforske "virtuelle kraftværk" Aggregeringskompensationsmekanismer (såsom Tyskland giver distribuerede fotovoltaik mulighed for at deltage i netfrekvensregulering og opnå fordelinger

Forretningsmodel: Udvikle "fotovoltaisk leasing" (Reducer brugerinitialinvesteringer) og "energiledelseskontrakter" (EMC -model, ejere deler fordele med nul investeringer).

I fremtiden, med teknologiske fremskridt (omkostningsreduktion) og den intelligente opgradering af elnettet, vil manglerne ved distribueret fotovoltaik gradvist svække og blive kernebæreren for "decentralisering" og "elastisk strømnettet" i energitransformation.