במערכות אחסון אנרגיה של PV, מערכות מחוץ לרשת, מחוברות רשת והיברידית הן שלושת מצבי הפעולה העיקריים, והבדלי הליבה שלהם נמצאים במצב החיבור עם הרשת, המאפיינים הפונקציונליים ותרחישי היישום. להלן ניתוח השוואתי מפורט:
1.מחוץ לרשת
לחלוטין מחוץ לרשת הציבורית, המופעלת על ידי מכשירי פוטו -וולטאים ואחסון אנרגיה.
עיקרון עבודה:
- המודול הפוטו -וולטאי ממיר אנרגיה סולארית לחשמל, המשמש את העומס דרך המהפך, ועודף החשמל מופקד לסוללה.
- הכוח מסופק על ידי פריקת סוללה כאשר אין אור, בתוספת מקור חשמל גיבוי (למשל, גנרטור דיזל) במידת הצורך.
תכונות ליבה:
- עצמאות: אספקת חשמל עצמאית לחלוטין, שלא מושפעת מכישלונות רשת, המתאימה לאזורים ללא חשמל או רשתות לא יציבות.
אחסון אנרגיה נחוץ: סוללות נדרשות להתמודד עם ייצור חשמל לסירוגין.
- מגבלות: עלות ראשונית גבוהה (30% -50% מסוללת האחסון), קיבולת אחסון מוגבלת, עלות תחזוקה גבוהה, חיי סוללה מוגבלים (5-10 שנים להחלפה). אם העיצוב אינו סביר (למשל, אחסון אנרגיה מספיק, ציוד ייצור חשמל מספיק), יתכנו הפסקות חשמל תכופות.
תרחישים מתאימים:
- אזורים מרוחקים ללא כיסוי רשת (למשל, אזורים הרריים, אזורים פסטורליים, איים), או כאשר עלות הגישה לרשת גבוהה במיוחד (עלות החוטי משיכה עולה בהרבה על עלות המערכת).
- דרישת חשמל קטנה ויציבה יותר (למשל, בתים קטנים, תחנות בסיס שדה, מאחזים) כדי להימנע מדוקרני עלות בגלל קיבולת אחסון רבה מדי.
2. קשור לרשת
חיבור ישיר לרשת הציבורית מאפשר זרימת כוח דו כיוונית.
עיקרון עבודה:
- ייצור חשמל פוטו -וולטאי מעובד עדיפות לעומסים מקומיים, כאשר הכוח העודף יוזן לרשת; כוח נלקח מהרשת כאשר הוא אינו מספיק.
- בדרך כלל אין צורך באחסון אנרגיה (ניתן להגדיר מערכות מסוימות באמצעות אחסון אנרגיה כדי לייעל את הכלכלה)
תכונות ליבה:
- כלכלה: ביטול העלות הגבוהה של סוללות האחסון, ההשקעה הראשונית היא בעיקר בפאנלים וממירים פוטו -וולטאיים. באמצעות "הדור העצמי וצריכה עצמית, עודפי כוח מקוונים" להפחתת עלויות החשמל ואף להשיג הכנסות.
- תלוי ברשת: במקרה של הפסקת רשת, המערכת מנותקת בדרך כלל באופן אוטומטי (לבטיחות תחזוקת רשת) ואינה יכולה לספק כוח באופן עצמאי.
- יעילות ויציבות גבוהה: אין צורך לשקול הפסדי אחסון אנרגיה, ניצול אנרגיה גבוהה.
תרחישים מתאימים:
- באזורים (למשל, ערים ועיירות) עם רשתות כוח יציבות ואמינות יש מעט הפסקות חשמל.
- ביקוש יציב לחשמל והרצון להפחית את עלויות החשמל או אפילו לייצר הכנסות על ידי מכירת חשמל (בכפוף לסובסידיות מקומיות לחיבור רשת או למדיניות מכס).
- תקציב מוגבל, חסכוני, לא מודאג מההשפעה של הפסקות חשמל לטווח קצר (למשל, בתים רגילים, עומסים תעשייתיים לא קריטיים).
3.היברידי
פונקציות מחוברות לרשת ורשת, מיתוג גמיש של מצבי פעולה (אחסון אנרגיה מחוץ לרשת לעומת אחסון אנרגיה היברידית).
עיקרון עבודה:
פועל בקונצרט עם הרשת בתקופות רגילות, ועובר למצב מחוץ לרשת במהלך הפסקות חשמל, המופעלות על ידי אחסון אנרגיה. תומך בשרירות תעריפי שיא ובעמק, ותנודות בכוח להחלקת.
תכונות ליבה:
- מיתוג מצב כפול:
כאשר הרשת תקינה: צריכה עצמית של ייצור חשמל + עודף כוח על רשת (זהה למערכת המחוברת לרשת), או סדר עדיפויות לטעינת סוללות (אחסון כוח בתעריפי שקטה נמוכה, וחיסכון בחשמל עם אחסון אנרגיה בזמני שיא).
במקרה של הפסקת רשת: לעבור אוטומטית למצב מחוץ לרשת והספק כוח מאחסון אנרגיה וציוד לייצור חשמל (כדי להגן על עומסים קריטיים).
- ניהול אינטליגנטי: אופטימיזציה של אסטרטגיות טעינה ופריקה באמצעות מערכת ניהול אנרגיה (EMS).
- עלות גבוהה יותר: מורכבות מערכת גבוהה והצורך להגדיר את התצורה של יחידות אחסון אנרגיה היברידיות (למשל, SuperCapacitor + סוללה) (שיטה להגדרת קיבולת האחסון של מערכת אחסון אנרגיה היברידית פוטו -וולטאית).
תרחישים מתאימים:
- אזורים עם רשתות כוח לא יציבות והפסקות חשמל תכופות (למשל, אזורים כפריים, כמה אזורים מתפתחים) צריכים להבטיח כי עומסים קריטיים כמו מקררים וציוד רפואי לא יאבדו כוח.
- דרישות גבוהות לאמינות אספקת החשמל (למשל, בתי חולים, מרכזי נתונים, עסקים קטנים), אך עלות ההליכה לחלוטין מחוץ לרשת גבוהה מדי.
- בתקווה לנצל את ארביטראז 'דיפרנציאלי של התעריפים (למשל, חשמל לאחסון בלילה בתעריפי עמק נמוך ולהשתמש באחסון אנרגיה במהלך פסגות היום כדי להוריד את חשבונות החשמל).
סיכום הבדלי המפתח בין השלושה
| מונח השוואה | מערכת מחוץ לרשת | מערכת מחוברת לרשת | מערכת היברידית |
|---|---|---|---|
| תלות ברשת | עצמאי לחלוטין | תלות מוחלטת | תלות הניתנות להחלפה |
| הצורך באחסון אנרגיה | חִיוּנִי | ניתן לבחור | חִיוּנִי |
| אמינות אספקת החשמל | גבוה (אחסון עצמי) | נמוך (תלוי ברשת) | גבוה מאוד (מצב כפול) |
| כַּלְכָּלָה | עלות ראשונית גבוהה | עלויות תחזוקה נמוכות | בינוני, צריך לאזן את החזר ההשקעה |
| תרחיש טיפוסי | אזורים מרוחקים, כוח חירום | ייצור חשמל המחובר לרשת בערים | מיקרו -גרדידים, אתרי ביקוש לאמינות גבוהה |
המלצות בחירה
- מערכות מחוץ לרשת: מתאימות לאזורים ללא רשת חשמל או עם רשת חשמל לא יציבה ביותר, ועם ביקוש נמוך לחשמל.
- מערכות מחוברות לרשת: מתאימות לתרחישים שבהם הרשת יציבה ואתה רוצה להפחית את חשבון החשמל שלך או להשיג הכנסות ממכירת חשמל.
- מערכת היברידית: מתאימה לתרחישים הדורשים איזון בין כלכלה לאמינות, כמו אזורים עם הפסקות חשמל תכופות או מתקנים קריטיים.
