La relación entre la generación distribuida fotovoltaica y la red eléctrica

Relación entre la generación de energía distribuida fotovoltaica y la red eléctrica

La generación de energía fotovoltaica distribuida, como un método de utilización de energía limpia cerca del lado del usuario, tiene ventajas significativas y desafíos objetivos. Sus ventajas y desventajas deben analizarse de manera integral a partir de múltiples dimensiones, como la tecnología, la economía, el medio ambiente y la sociedad:

1. Alta eficiencia de utilización de energía y pérdidas de transmisión y distribución reducidas

Consumo cercano: el final de la generación de energía y el final del consumo de energía están altamente acoplados (como techos industriales y comerciales, áreas residenciales), y la electricidad no necesita transmitirse a largas distancias, reduciendo la pérdida de transmisión del 7% -10% de la cuadrícula de energía tradicional y la mejora de la eficiencia de utilización de energía.

El afeitado máximo y el llenado del valle: durante los períodos máximos de consumo de energía (como las tardes de verano), los fotovoltaicos distribuidos pueden complementar directamente las cargas locales y aliviar la presión de la red eléctrica (como un sistema fotovoltaico en un parque industrial cumple el 30% del consumo máximo de energía y reduce las cargas de electricidad de demanda en un 50%).

2. Beneficios económicos directos y un claro retorno de la inversión

La autogeneración y el uso de la autoevaluación de los costos de electricidad: los usuarios satisfacen sus propias necesidades de electricidad a un costo inferior al precio de electricidad de la cuadrícula (por ejemplo, el costo de la electricidad fotovoltaica es 0. 055-0. 0 82 dólares estadounidenses, que es el precio de la electricidad industrial y comercial de 0.

La conexión de la red eléctrica de excedente aumenta los ingresos: a través del modo de "medición neta" o "conexión a la cuadrícula completa", el exceso de electricidad se puede vender a la red de acuerdo con el precio de la electricidad o la política de subsidios (por ejemplo, el precio de compra del excedente fotovoltaico de la electricidad en Alemania es 0. 15 euros/k, que cubren alrededor del 40% del costo de inversión).

Ingresos estables a largo plazo: la vida de los módulos fotovoltaicos es 25-30 años, el costo de mantenimiento durante el período de operación es bajo (aproximadamente 1%-2%/año de la inversión inicial), y la TIR (tasa de rendimiento interna) puede alcanzar el 8%-15%, que es mejor que la mayoría de las inversiones tradicionales.

3. Beneficios ambientales significativos, ayudando a la neutralidad del carbono

Generación de potencia de carbono cero: cada generación de energía fotovoltaica distribuida de 1KWP tiene una generación de energía anual de aproximadamente 12 0 0kWh, que es equivalente a reducir las emisiones de CO₂ por 1 tonelada (calculado basado en el factor de emisión de potencia térmica de 0.85kg/kWh), que está en línea con la reducción de la reducción global (tal como la estrategia de emisión de carbono de China ", la capacidad de emisión de China", la capacidad de la colección de China ", la capacidad de la colección de China", la capacidad de la colección de China, ", la colección de la eslada de China", la colección de China ", la" esencia ", la reducción de la" Is ", la reducción de la" esencia ",", la reducción ", la última", la esencial ", la esencial", la esencial ", la esencial", la "esencial", la "esencial", la "esencial". La potencia fotovoltaica distribuida superará los 150 millones de kW en 2023).

Reducción de carbono descentralizado: no se requieren adquisición de tierras a gran escala o corredores de transmisión de larga distancia, evitando el daño ecológico a los proyectos de energía tradicionales, adecuados para múltiples escenarios, como ciudades y aldeas.

4. Fuerte flexibilidad, adaptable a múltiples escenarios

Escenarios diversificados: se puede instalar en techos, cocheras, invernaderos agrícolas (complementariedad agrícola y fotovoltaica), superficies de agua (pesca y complementariedad fotovoltaica), etc., para activar el espacio inactivo (por ejemplo, una compañía de shandong usó el techo de la fábrica para construir una planta fotovoltaica de 5MW, con una generación anual de generación de 6 millones de km K de Kwhay.

La capacidad puede ser grande o pequeña: de 3-10 kW para el uso del hogar a cientos de kW a MW para uso industrial y comercial, puede adaptarse a diferentes necesidades de los usuarios, con un período de construcción corto (generalmente 2-3 meses), y puede ampliarse en etapas.

5. Mejorar la seguridad y la fiabilidad energética

Soporte auxiliar de la cuadrícula: como fuente de alimentación distribuida, en el caso de una falla de la red (como un corte de energía local), puede formar una "microrred" con el sistema de almacenamiento de energía para garantizar la fuente de alimentación de cargas clave (como los sistemas de almacenamiento de energía fotovoltaica + en hospitales y centros de datos).

Reduzca la dependencia externa: reduzca la dependencia de los usuarios de las redes de energía centralizadas (especialmente la energía a carbón) y estabilice los costos de electricidad cuando los precios de la energía fluctúan (como el aumento en los precios de la electricidad europea en 2022).

1. Intermitente y dependencia de la generación de energía

Afectado por el clima: la potencia de salida fluctúa con la intensidad y la duración de la luz (la generación de energía en los días lluviosos es solo del 20% -30% de eso en los días soleados), y no puede cumplir de forma independiente la demanda de energía para todo clima, y ​​necesita confiar en la grilla o el almacenamiento de energía (el costo de almacenamiento de energía para 30% -50% de la inversión del sistema).

"Outen de energía" por la noche: cuando no hay luz, es necesario comprar electricidad por completo de la red. En esencia, todavía es "suplemento de la cuadrícula" en lugar de "reemplazo" (como la tasa anual de autosuficiencia de la autosuficiencia de Beijing es de aproximadamente el 40%-60%, e incluso más baja en invierno).

2. Alta inversión inicial y largo período de recuperación

Barreras de costo preliminares: el costo del sistema es de aproximadamente US $ 0. 41-0. 68/wp (incluidos los componentes, los inversores, los soportes y los costos de conexión de la cuadrícula), y la inversión inicial de un sistema de 10kW es US $ 4, 100-6, 800. Aunque el período de recuperación es de aproximadamente 5-8 años, todavía hay presión financiera sobre los usuarios pequeños y medianos.

Dependencia de subsidio: en áreas sin subsidios (como algunos países en desarrollo), el costo por kilovatio-hora es más alto que el precio de la electricidad de la red, y la viabilidad comercial se reduce (por ejemplo, la TIR de los proyectos no subsidiados de la India es solo un 5%-7}%, que es inferior al costo financiero).

3. Desafíos técnicos para las redes de distribución

Problemas de calidad de potencia: la conversión del inversor genera contaminación armónica, lo que puede afectar el equipo circundante que consume energía (los filtros deben configurarse, aumentando los costos en un 5%-10%); El acceso centralizado a fuentes de energía distribuidas puede causar sobrecargadores de voltaje locales (por ejemplo, cuando la estación de energía fotovoltaica en las áreas rurales está sobrecargada, el voltaje aumenta a más de 250 V).

Complejidad de la protección de retransmisión: las redes de distribución tradicionales están diseñadas para el "flujo unidireccional", y el flujo de potencia bidireccional puede causar una apertura errónea de los dispositivos de protección (como los efectos de la isla que amenazan la seguridad de mantenimiento), y los sistemas de distribución inteligentes deben actualizarse (el costo de transformación es de aproximadamente US $ 13, 700-27}, 400/estación).

Menor dificultad de programación: en escenarios de alta penetración (como las centrales fotovoltaicas distribuidas en algunas áreas de los Países Bajos representan más del 40%), la red eléctrica necesita ajustar con frecuencia la producción de fuentes de energía tradicionales o el almacenamiento de energía para equilibrar la oferta y la demanda en tiempo real, aumentando así los costos operativos.

4. Restricciones de espacio e instalación

Restricciones de condición del techo: suficiente luz solar (30 grados -45} El ángulo de inclinación de grado es mejor), capacidad de carga (mayor o igual a 20 kg/m²), y sin obstrucción (como árboles circundantes, sombras de edificios). Los edificios urbanos de gran altura o los techos viejos tienen baja adaptabilidad (por ejemplo, menos del 30% de los techos elegibles dentro del anillo interno de Shanghai).

Estéticas y disputas de cumplimiento: algunas comunidades o edificios históricos restringen la instalación fotovoltaica (por ejemplo, Francia estipula que los módulos fotovoltaicos deben coordinarse con el color y el material del techo), lo que aumenta la dificultad de la implementación del proyecto.

5. Requisitos de gestión de mantenimiento y ciclo completo

El mantenimiento regular es necesario: la acumulación de polvo del módulo, la rotura de vidrio, la falla del inversor, etc. requieren inspecciones regulares (recomendadas una vez por cuarto). La limpieza puede aumentar la generación de energía en un 5%-10%, pero los costos laborales aumentan con la escala del proyecto (por ejemplo, la tarifa de mantenimiento anual para un proyecto de 1MW es de aproximadamente US $ 6, 850-10, 960).

Eliminación de componentes retirados: después de 25 años, la eficiencia de los componentes cae por debajo del 80%, y se requiere un reciclaje estandarizado (la tasa de reciclaje global actualmente solo es del 15%. Aunque China ha emitido las "especificaciones técnicas para el reciclaje de módulos fotovoltaicos", la cadena de la industria aún no es madura).

6. Incertidumbre de las políticas y el entorno del mercado

Riesgo de reducción de subsidio: los subsidios fotovoltaicos en varios países se reducen gradualmente (por ejemplo, los subsidios PV distribuidos de China en 2023 disminuirán en un 50% en comparación con 2020), y los ingresos de los proyectos que dependen de los subsidios pueden reducirse.

El proceso de conexión de la cuadrícula es engorroso: en algunas regiones, el ciclo de aprobación para el acceso a la cuadrícula es largo (por ejemplo, Brasil toma 6-12 meses), y puede requerir el prepago de las tarifas de actualización de la cuadrícula (por ejemplo, Chile cobra una tarifa de conexión de US $ 100, 000 a US $ 200, 000 para los proyectos de MW-LEVEL).

Las ventajas de la generación de energía fotovoltaica distribuida son particularmente prominentes en las áreas de precios de alta electricidad, el consumo estable de electricidad y los escenarios de carga concentrados (como la industria, el comercio y los edificios públicos), mientras que las desventajas son más prominentes en escenarios con redes de energía débiles, insuficientes subsidios y duros condiciones de instalación.

Ruta de optimización:

Nivel técnico: promover el acoplamiento "Fotovoltaico + almacenamiento de energía" (salida suave, aumentar la autosuficiencia a 80% +), desarrollar componentes de alta eficiencia (como TopCon, HJT, reducir la huella de la capacidad de la unidad).

Nivel de política: Mejore los estándares de conexión de la red (simplificar los procesos), establecer sistemas de reciclaje de componentes y explorar los mecanismos de compensación de agregación de la "planta de energía virtual" (como Alemania, permite que los fotovoltaicos distribuidos participen en la regulación de la frecuencia de la red y obtengan beneficios de servicio auxiliar).

Modelo de negocio: Desarrolle "arrendamiento fotovoltaico" (reduzca la inversión inicial del usuario) y "contratos de gestión de energía" (modelo EMC, los propietarios comparten beneficios con inversión cero).

En el futuro, con el progreso tecnológico (reducción de costos) y la actualización inteligente de la red eléctrica, las deficiencias de los fotovoltaicos distribuidos debilitarán gradualmente y se convertirán en el portador central de "descentralización" y "cuadrícula de energía resistente" en la transformación energética.