PV Plus Storage łączy fotowoltaiczną instalację słoneczną z systemem magazynowania energii w akumulatorach. Akumulator przechowuje nadwyżkę lub niskowartościową energię słoneczną i dostarcza ją, gdy zapotrzebowanie, ceny energii elektrycznej lub potrzeby sieci są wyższe. Może to poprawić ekonomikę projektu poprzez autokonsumpcję energii słonecznej, redukcję szczytów zapotrzebowania, arbitraż energetyczny, zmniejszenie ograniczeń w dostawach i bardziej przewidywalne dostarczanie energii. Wynik finansowy zależy od wielkości systemu, taryf, degradacji baterii, strategii operacyjnej i kosztów instalacji.

PV Plus Storage: Jak akumulatory poprawiają ekonomikę projektów fotowoltaicznych

Komercyjna instalacja fotowoltaiczna może osiągać najwyższą wydajność w południe, podczas gdy szczytowe zapotrzebowanie obiektu występuje późnym popołudniem. Farmy fotowoltaiczne o skali użyteczności publicznej mogą generować więcej energii elektrycznej, niż sieć jest w stanie przyjąć w słoneczne godziny, co prowadzi do obcinania lub ograniczenia produkcji. W obu przypadkach cenna energia odnawialna jest dostępna – ale nie w najbardziej użytecznym czasie.

NREL ocenił wiele konfiguracji PV-plus-storage, w tym samodzielne magazynowanie, systemy PV ze sprzężeniem AC i PV ze sprzężeniem DC.

Kompletne rozwiązanie do magazynowania energii słonecznej w akumulatorach łączy generację fotowoltaiczną, pojemność akumulatorów, konwersję mocy, zarządzanie energią i ochronę systemu.

Dlaczego produkcja energii słonecznej nie zawsze równa się wartości energii słonecznej

Panele słoneczne generują energię elektryczną w zależności od warunków nasłonecznienia. Jednak nabywcy energii i rynki energii elektrycznej wyceniają energię w zależności od tego, kiedy jest ona potrzebna.

PV Plus Storage rozwiązuje ten problem niezgodności czasowej. Dzięki dodaniu magazynowania energii w akumulatorach, właściciele projektów mogą przenosić energię słoneczną z okresów wysokiej produkcji lub niskiej wartości do okresów większego zapotrzebowania i wyższej wartości finansowej.

Co to jest PV Plus Storage?

PV Plus Storage to zintegrowany system, który łączy generację fotowoltaiczną z magazynowaniem energii w akumulatorach i inteligentnym sterowaniem.

W ciągu dnia instalacja fotowoltaiczna zasila lokalne obciążenia, ładuje akumulatory lub eksportuje energię elektryczną do sieci. Gdy produkcja słoneczna spada, ceny energii elektrycznej rosną lub zapotrzebowanie obiektu osiąga szczyt, akumulator może się rozładować.

LiFePO4 jest często stosowany do stacjonarnego magazynowania energii ze względu na jego stabilną chemię i zdolność do codziennego cyklicznego działania. Ten przewodnik wyjaśnia, czym jest bateria LiFePO4 i gdzie jest powszechnie stosowana.

Kompletny system magazynowania energii PV zazwyczaj zawiera:

• Moduły fotowoltaiczne
• Moduły, szafy lub stojaki na akumulatory
• System konwersji mocy lub falownik hybrydowy
• System zarządzania akumulatorami (BMS)
• System zarządzania energią (EMS)
• Transformator i rozdzielnica
• Sprzęt ochronny i pomiarowy
• Zarządzanie termiczne
• Wykrywanie i gaszenie pożarów
• Lokalny i zdalny monitoring

Komponenty muszą być dobrane jako jeden skoordynowany system. Napięcie akumulatora, ograniczenia PCS, protokoły komunikacyjne i wymagania sieci mogą bezpośrednio wpływać na wydajność i przychody.

Jak PV Plus Storage poprawia ekonomikę energii słonecznej?

Akumulator nie zwiększa ilości dostępnego światła słonecznego. Jego wartość finansowa wynika ze zmiany czasu dostarczania energii słonecznej i sposobu interakcji obiektu z siecią.

Większa autokonsumpcja energii słonecznej

Bez akumulatorów nadwyżka energii słonecznej może być eksportowana po niskiej stawce lub ograniczana. Magazynowanie pozwala na późniejsze wykorzystanie tej energii.

Fabryka, hotel lub magazyn mogą ładować swoje akumulatory podczas wysokiej produkcji w ciągu dnia i rozładowywać je podczas wieczornej pracy. Zmniejsza to zakupy energii z sieci i zwiększa udział energii słonecznej zużywanej na miejscu.

Wyższa autokonsumpcja energii słonecznej jest szczególnie cenna, gdy cena detaliczna energii elektrycznej z sieci jest znacznie wyższa niż rekompensata dostępna za eksportowaną energię słoneczną.

Redukcja szczytów zapotrzebowania i opłat za moc

Wiele komercyjnych i przemysłowych taryf energii elektrycznej obejmuje opłaty za moc umowną, oparte na najwyższym zmierzonym poborze mocy w obiekcie.

Komercyjne magazyny energii słonecznej mogą się rozładowywać, gdy zapotrzebowanie obiektu zbliża się do ustalonego limitu. Zmniejsza to szczytową moc importowaną z sieci, nawet jeśli skok zapotrzebowania występuje poza godzinami największej produkcji instalacji słonecznej.

Moc znamionowa PCS akumulatora jest szczególnie ważna w tym zastosowaniu. System potrzebuje wystarczającej liczby kilowatów, aby zredukować docelowy szczyt zapotrzebowania, podczas gdy jego pojemność w kilowatogodzinach musi utrzymać tę redukcję przez cały czas trwania szczytu.

Firmy mogą wykorzystywać komercyjne systemy BESS do redukcji szczytów zapotrzebowania, jednocześnie utrzymując zmagazynowaną energię dla wybranych obciążeń awaryjnych.

Przesuwanie energii i arbitraż elektryczny

Energia słoneczna produkowana w południe może mieć niższą wartość niż energia dostarczana wieczorem. Akumulator może przesuwać energię między tymi okresami.

Ta strategia operacyjna jest powszechnie znana jako przesuwanie czasowe lub arbitraż energetyczny. Korzyści ekonomiczne zależą od różnicy między okresami niskiej i wysokiej wartości po uwzględnieniu sprawności w obie strony, degradacji akumulatora i kosztów operacyjnych.

Zmniejszone ograniczenie energii słonecznej

Ograniczenie występuje, gdy elektrownia słoneczna otrzymuje polecenie lub jest zmuszona do zmniejszenia produkcji z powodu przeciążenia sieci, ograniczeń eksportowych lub warunków rynkowych.

Akumulator może przechowywać część energii, która w przeciwnym razie zostałaby ograniczona, i dostarczyć ją później. Poprawia to wykorzystanie aktywów słonecznych, choć wartość zależy od tego, jak często występują ograniczenia i czy dostępna jest wystarczająca pojemność akumulatora.

Wyłapywanie obciętej energii słonecznej

Obcinanie energii słonecznej występuje, gdy instalacja fotowoltaiczna może wytwarzać więcej mocy prądu stałego, niż falownik jest w stanie przekształcić na energię prądu przemiennego.

Prawidłowo zaprojektowany system ze sprzężeniem DC może wyłapać część tej obciętej energii i zmagazynować ją w akumulatorach. Może to poprawić wartość wyjściową przewymiarowanej instalacji PV bez zwiększania mocy przyłączeniowej AC.

Zasilanie awaryjne i odporność energetyczna

Projekt fotowoltaiczny z magazynowaniem energii może również zapewniać zasilanie awaryjne dla krytycznych obciążeń. Dla firm wartość finansowa może obejmować uniknięte straty produkcyjne, skrócony czas przestoju, ochronę zapasów lub kontynuację świadczenia podstawowych usług.

Funkcjonalność awaryjna wymaga odpowiednich sterowników, izolacji sieci i wystarczającej mocy. Akumulator zainstalowany wyłącznie w celu oszczędności energii podłączonej do sieci może nie działać automatycznie podczas awarii.

PV Plus Storage ze sprzężeniem AC vs DC

Wybór między sprzężeniem AC i DC wpływa na konfigurację sprzętu, wydajność i ekonomikę projektu.

Deweloperzy projektów powinni porównać systemy BESS ze sprzężeniem AC i DC przed wyborem falownika, PCS i architektury magazynowania energii słonecznej.

Magazynowanie ze sprzężeniem AC

System ze sprzężeniem AC zazwyczaj posiada oddzielne falowniki dla instalacji słonecznej i akumulatora. Oba systemy łączą się za pośrednictwem szyny AC.

Taka architektura jest często praktyczna przy dodawaniu akumulatorów do istniejącego projektu słonecznego. Pozwala na niezależne działanie systemów słonecznych i magazynowania oraz zapewnia elastyczność w wyborze sprzętu.

Jednak energia słoneczna magazynowana w akumulatorze może przechodzić przez dodatkowe etapy konwersji, co może zwiększyć straty.

Magazynowanie ze sprzężeniem DC

W systemie ze sprzężeniem DC, instalacja fotowoltaiczna i akumulator łączą się po stronie DC przed użyciem wspólnego lub skoordynowanego sprzętu konwersyjnego.

Sprzężenie DC może zmniejszyć etapy konwersji podczas ładowania akumulatorów bezpośrednio z energii słonecznej. Może również wyłapywać obciętą energię PV, co czyni go atrakcyjnym dla nowych projektów fotowoltaicznych z magazynowaniem energii na skalę użyteczności publicznej.

Decyzja między magazynowaniem ze sprzężeniem AC a DC powinna uwzględniać:

• Nową instalację lub modernizację
• Zakresy napięć PV i akumulatorów
• Współczynnik obciążenia falownika
• Pojemność przyłączenia do sieci
• Oczekiwane obcinanie
• Strategię operacyjną
• Wymagania dotyczące rozbudowy
• Koszt instalacji
• Obowiązki konserwacyjne

Najlepsza konfiguracja to ta, która zapewnia największą wartość życiową dla danego projektu.

Zastosowania za licznikiem a na skalę użyteczności publicznej

Systemy za licznikiem są instalowane po stronie klienta licznika energii elektrycznej. Ich wartość ekonomiczna pochodzi zazwyczaj z autokonsumpcji, redukcji szczytów zapotrzebowania, zasilania awaryjnego i optymalizacji taryf.

Fabryki, magazyny, szpitale, hotele, gospodarstwa rolne, centra danych i stacje ładowania pojazdów elektrycznych to typowe miejsca dla komercyjnego systemu PV Plus Storage.

Projekty przed licznikiem są bezpośrednio podłączone do sieci elektrycznej. Projekt fotowoltaiczny z magazynowaniem energii na skalę użyteczności publicznej może czerpać wartość z planowanej dostawy energii, mocy, stabilizacji odnawialnych źródeł energii, odpowiedzi częstotliwościowej lub innych usług sieciowych.

Możliwości generowania przychodów zależą od lokalnych zasad rynkowych, wymagań sieciowych i zdolności projektu do spełnienia zobowiązań w zakresie wysyłki.

Farmy słoneczne wymagające pojemności megawatogodzin mogą wykorzystywać kontenerowe magazyny energii akumulatorowej do przesuwania mocy odnawialnej, zmniejszania ograniczeń i wspierania planowanych dostaw.

Jak dobrać rozmiar systemu PV Plus Storage

Prawidłowe wymiarowanie zaczyna się od celu finansowego.

W przypadku autokonsumpcji, system powinien porównywać nadwyżkę energii słonecznej z zapotrzebowaniem po zachodzie słońca. W przypadku redukcji szczytów zapotrzebowania, projektanci potrzebują danych dotyczących obciążenia w odstępach czasu, aby określić wielkość i czas trwania szczytów zapotrzebowania. W przypadku zastosowań użyteczności publicznej, wymiarowanie może zależeć od wymaganego harmonogramu wysyłki lub czasu trwania magazynowania.

Przy określaniu, jak dobrać rozmiar systemu PV Plus Storage do użytku komercyjnego, należy ocenić:

• Profil produkcji energii słonecznej
• Dane dotyczące obciążenia obiektu
• Interwały szczytowego zapotrzebowania
• Taryfy energii elektrycznej
• Kompensacja eksportu
• Limity importu i eksportu sieci
• Wymagane obciążenia awaryjne
• Użytkowa pojemność akumulatora
• Moc ładowania i rozładowywania PCS
• Sprawność w obie strony
• Głębokość rozładowania
• Oczekiwana degradacja
• Przyszła rozbudowa

Mocy i pojemności nie należy mylić. Akumulator 500kW/1MWh może teoretycznie dostarczyć 500kW przez dwie godziny. Rzeczywisty czas trwania będzie się różnić z powodu rezerw operacyjnych, strat wydajności i ograniczeń użytkowej pojemności.

System magazynowania energii o mocy 50kW/100kWh może wspierać autokonsumpcję energii słonecznej, redukcję szczytów, przesuwanie obciążeń i zasilanie awaryjne dla odpowiednich obciążeń komercyjnych.

Koszt PV Plus Storage i ROI

Na koszt PV Plus Storage składają się nie tylko moduły akumulatorowe. Kompletny budżet może obejmować:

• Sprzęt fotowoltaiczny
• Ogniwa, moduły i szafy akumulatorowe
• PCS lub falownik hybrydowy
• EMS i BMS
• Chłodzenie i ochrona przeciwpożarowa
• Transformator i rozdzielnica
• Prace budowlane i elektryczne
• Pozwolenia i przyłączenie
• Inżynieria i uruchomienie
• Wysyłka i konserwacja

Ekonomia PV Plus Storage powinna być oceniana przez cały okres eksploatacji systemu. Podstawowy model finansowy można wyrazić jako:

Wartość roczna = oszczędności energii + oszczędności na opłatach za moc + dochody z usług sieciowych + uniknięte koszty awarii – koszty operacyjne

Właściciele projektów powinni również uwzględnić degradację baterii, straty wydajności, koszty finansowania i założenia dotyczące wymiany.

W przypadku projektów wymagających większej pojemności można rozważyć komercyjny system BESS 105 kW/241 kWh dla fabryk, magazynów, hoteli, gospodarstw rolnych i mikrosieci.

Współczynnik ROI magazynowania energii słonecznej będzie wyższy, gdy bateria będzie miała kilka kompatybilnych strumieni wartości. Na przykład, system komercyjny może zwiększyć autokonsumpcję energii słonecznej, zmniejszyć opłaty za zapotrzebowanie i utrzymać rezerwę awaryjną. Jednak strategia operacyjna musi unikać jednoczesnego przypisywania tej samej pojemności baterii do sprzecznych zastosowań.

Jak poprawić zwrot z inwestycji w system fotowoltaiczny z magazynowaniem energii

Kilka decyzji może poprawić wyniki finansowe projektu:

1. Użyj rzeczywistych danych interwałowych obciążenia zamiast sum miesięcznych.
2. Dopasuj rozmiar baterii do możliwości ekonomicznych.
3. Unikaj niepotrzebnego przewymiarowania baterii.
4. Dopasuj moc PCS do rzeczywistego szczytu zapotrzebowania.
5. Realistycznie modeluj degradację baterii.
6. Wcześnie potwierdź ograniczenia dotyczące połączeń i eksportu.
7. Łącz kompatybilne możliwości dochodowe i oszczędnościowe.
8. Wybierz EMS zdolny do realizacji zaplanowanej strategii.
9. Porównaj pojemność użytkową zamiast pojemności znamionowej.
10. Oceń całkowity koszt cyklu życia zamiast samej ceny zakupu.

Każdy, kto bada jak obliczyć zwrot z inwestycji w system fotowoltaiczny z magazynowaniem energii, powinien przetestować kilka rozmiarów systemów i scenariuszy operacyjnych. Największa bateria nie zawsze zapewnia najlepszy zwrot.

Wybór dostawcy systemów fotowoltaicznych z magazynowaniem energii

Wykwalifikowany dostawca systemów fotowoltaicznych z magazynowaniem energii powinien pomóc w przetłumaczeniu danych dotyczących obciążenia, produkcji energii słonecznej i celów projektu na funkcjonalny projekt systemu.

Przed zakupem kupujący powinni potwierdzić:

• Moc znamionową i użytkową
• Ciągłą moc PCS
• Zakresy napięć AC i DC
• Kompatybilność słoneczna i bateryjna
• Możliwości pracy w sieci i poza siecią
• Protokoły komunikacyjne
• Zarządzanie termiczne
• Projekt ochrony przeciwpożarowej
• Certyfikaty
• Warunki gwarancji
• Gwarancje wydajności
• Limity rozbudowy
• Wsparcie uruchomienia

Dla kompleksowego rozwiązania PV Plus Storage, wycena powinna jasno określać odpowiedzialność za inżynierię, sprzęt, instalację, podłączenie do sieci, uruchomienie i obsługę posprzedażową.

Przekształcanie produkcji energii słonecznej w większą wartość projektu

PV Plus Storage poprawia ekonomię energii słonecznej, udostępniając odnawialną energię elektryczną, gdy ma ona większą wartość operacyjną lub finansową.

Najsilniejsze projekty niekoniecznie są największe. To te, które łączą moc baterii, pojemność i sterowanie z mierzalną możliwością — taką jak redukcja szczytowego zapotrzebowania, większa autokonsumpcja energii słonecznej, zmniejszone ograniczenia lub planowana dostawa energii.

Dzięki dokładnym danym i skoordynowanej inżynierii, PV Plus Storage może przekształcić zmienne aktywa słoneczne w bardziej elastyczny, niezawodny i ekonomicznie produktywny system energetyczny.

Zespoły projektowe mogą wykorzystać metodę oceny wydajności BESS opracowaną przez DOE jako punkt odniesienia przy ocenie wydajności zainstalowanych systemów magazynowania energii.

Chcesz poprawić ekonomikę komercyjnego lub użyteczności publicznej projektu fotowoltaicznego? Odkryj rozwiązania Solar Charging Battery w zakresie integracji PV, redukcji szczytów, przesuwania energii, zasilania awaryjnego i niestandardowego magazynowania energii.