Förhållandet mellan fotovoltaisk distribuerad generation och kraftnät

Förhållandet mellan fotovoltaisk distribuerad kraftproduktion och kraftnät

Distribuerad fotovoltaisk kraftproduktion, som en ren energianvändningsmetod nära användarsidan, har både betydande fördelar och objektiva utmaningar. Dess fördelar och nackdelar måste analyseras omfattande från flera dimensioner som teknik, ekonomi, miljö och samhälle:

1. Effektivitet av hög energiutnyttjande och minskade överförings- och distributionsförluster

Närliggande konsumtion: Slutet för kraftproduktionen och kraftförbrukningen är mycket kopplade (såsom industriella och kommersiella tak, bostadsområden) och el behöver inte överföras över långa avstånd, vilket minskar överföringsförlusten på 7% -10% av det traditionella kraftnätet och förbättrar effektivitetseffektiviteten.

Peak rakning och dalfyllning: Under toppmaktförbrukningsperioder (som sommareftermiddagar) kan distribuerade fotovoltaik direkt komplettera lokala belastningar och lindra kraftnättrycket (som ett fotovoltaiskt system i en industripark uppfyller 30% av toppkraftsförbrukningen och minskar efterfrågan på elavgifter med 50%).

2. Direkt ekonomiska fördelar och tydlig avkastning på investeringar

Självgeneration och självanvändning sparar elkostnader: Användare uppfyller sina egna elbehov till en kostnad lägre än nätet elpris (t.ex. kostnaden för fotovoltaisk el är 0. 055-0. 0 82 US dollar, som är lägre än industriell och kommersiellt elektricitet med 0. kostnader.

Överskott av kraftnätanslutning ökar inkomsten: Genom "nettomätning" eller "Full Grid Connection" -läge kan överskott av elektricitet säljas till nätet enligt elpriset eller subventionen (t.ex. inköpspriset för hushållens fotovoltaiska överskottselektricitet i Tyskland är 0. 15 euro/kWh, täcker cirka 40% av investeringskostnaden).

Långsiktig stabil inkomst: Livslängden för fotovoltaiska moduler är 25-30 år kan underhållskostnaden under driftsperioden låg (cirka 1%-2%/år för de initiala investeringarna), och IRR (intern avkastning) kan nå 8%-15%, vilket är bättre än de flesta traditionella investeringar.

3. Betydande miljöfördelar, hjälpa kolneutralitet

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 Fotovoltaisk kraft kommer att överstiga 150 miljoner kW 2023).

Decentraliserad koldioxidreduktion: Inget storskaligt markförvärv eller överföringskorridorer på lång avstånd krävs, vilket undviker ekologiska skador på traditionella energiprojekt, lämpliga för flera scenarier som städer och byar.

4. Stark flexibilitet, anpassningsbar till flera scenarier

Diversified scenarios: It can be installed on roofs, carports, agricultural greenhouses (agricultural and photovoltaic complementarity), water surfaces (fishery and photovoltaic complementarity), etc., to activate idle space (for example, a Shandong company used the roof of the factory to build a 5MW photovoltaic power plant, with an annual power generation of 6 million kWh, meeting 40% of electricity konsumtion).

Kapaciteten kan vara stor eller liten: från 3-10 kW för hushållsbruk till hundratals kW till MW för industriellt och kommersiellt bruk kan den anpassa sig till olika användarbehov, med en kort byggperiod (vanligtvis 2-3 månader) och kan utvidgas i steg.

5. Förbättra energisäkerheten och tillförlitligheten

Grid Auxiliary Support: Som en distribuerad strömkälla, i händelse av ett nätfel (såsom ett lokalt strömavbrott), kan det bilda ett "mikrogrid" med energilagringssystemet för att säkerställa kraftförsörjningen för nyckelbelastningar (såsom fotovoltaiska + energilagringssystem på sjukhus och datacenter).

Minska externt beroende: Minska användarnas beroende av centraliserade elnät (särskilt koleldad kraft) och stabilisera elkostnaderna när energipriserna varierar (till exempel ökningen av europeiska elpriser 2022).

1. Intermittent och beroende av kraftproduktion

Påverkas av vädret: utgångseffekten fluktuerar med ljusets intensitet och varaktighet (kraftproduktionen på regniga dagar är endast 20% -30% av det på soliga dagar), och det kan inte självständigt möta all-weather-efterfrågan och behöver för att förlita sig på rutnätet eller energilagring (energilagringskostnaderna för 30% -50% av systemet.

"Strömavbrott" på natten: När det inte finns något ljus är det nödvändigt att köpa el helt från nätet. I huvudsak är det fortfarande "rutnätstillskott" snarare än "ersättning" (som Pekings årliga självförsörjningsgrad för hushållens fotovoltaik är cirka 40%-60%och ännu lägre på vintern).

2. Hög initial investering och lång återbetalningsperiod

Preliminära kostnadsbarriärer: Systemkostnaden är ungefär $ 0. 41-0. 68/WP (inklusive komponenter, inverterare, parentes och nätanslutningskostnader), och den initiala investeringen av ett 10 kW -system är US $ 4, 100-6, 800. Även om återbetalningsperioden är ungefär 5-8 år finns det fortfarande ekonomiskt tryck på små och medelstora användare.

Subventionberoende: I områden utan subventioner (som vissa utvecklingsländer) är kostnaden per kilowattimme högre än nätet elpriset, och kommersiellt genomförbarhet sänks (till exempel IRR i Indiens osubsidierade projekt är endast 5%-7%, vilket är lägre än finansieringskostnaden).

3. Tekniska utmaningar för distributionsnätverk

Problem med kraftkvalitet: Omvändare konvertering genererar harmonisk förorening, vilket kan påverka den omgivande kraftkonsumtiva utrustningen (filter måste konfigureras, vilket ökar kostnaderna med 5%-10%); Centraliserad åtkomst till distribuerade kraftkällor kan orsaka lokala spänningar över gränserna (till exempel när den fotovoltaiska kraftstationen på landsbygden är överbelastad stiger spänningen till mer än 250V).

Reläskyddskomplexitet: Traditionella distributionsnät är utformade för "enkelriktat flöde", och dubbelriktat kraftflöde kan orsaka felaktigheter av skyddsanordningar (såsom ö -effekter som hotar underhållssäkerhet), och intelligenta distributionssystem måste uppgraderas (omvandlingskostnaden är cirka 13 US $, 700-27, 400/station).

Ökade schemaläggningssvårigheter: I högpenetrationsscenarier (såsom distribuerade fotovoltaiska kraftstationer i vissa områden i Nederländerna står för mer än 40%), måste kraftnätet ofta justera produktionen av traditionella kraftkällor eller energilagring för att balansera realtidsutbud och efterfrågan och därmed öka driftskostnaderna.

4. Rymd- och installationsbegränsningar

Taktillståndsbegränsningar: Tillräckligt solljus (30 grader -45 graders lutningsvinkel är bäst), bärande kapacitet (större än eller lika med 20 kg/m²) och ingen hinder (som omgivande träd, byggande skuggor). Urban High-Rise-byggnader eller gamla tak har låg anpassningsförmåga (till exempel mindre än 30% av berättigade tak inom den inre ringen av Shanghai).

Estetik och tvister om efterlevnad: Vissa samhällen eller historiska byggnader begränsar fotovoltaisk installation (till exempel föreskriver Frankrike att fotovoltaiska moduler måste samordnas med takets färg och material), vilket ökar svårigheten med projektimplementering.

5. Krav på underhåll och fullcykelhantering

Regelbundet underhåll är nödvändigt: Moduldammansamling, glasbrott, inverteringsfel, etc. Kräver regelbundna inspektioner (rekommenderas en gång per kvartal). Rengöring kan öka kraftproduktionen med 5%-10%, men arbetskraftskostnaderna ökar med projektskalan (till exempel är den årliga underhållsavgiften för ett 1MW -projekt ungefär $ 6, 850-10, 960).

Avfallshantering av pensionerade komponenter: Efter 25 år sjunker effektiviteten i komponenterna under 80%, och standardiserad återvinning krävs (den globala återvinningsgraden är för närvarande endast 15%. Även om Kina har utfärdat de "tekniska specifikationerna för fotovoltaisk modulåtervinning" är industrikedjan ännu inte mogen).

6. Osäkerhet om politik och marknadsmiljö

Risk för subventionering: PV -subventioner i olika länder minskas gradvis (till exempel Kinas distribuerade PV -subventioner 2023 kommer att sjunka med 50% jämfört med 2020), och inkomsterna för projekt som förlitar sig på subventioner kan krympa.

Grid connection process is cumbersome: In some regions, the approval cycle for grid access is long (for example, Brazil takes 6-12 months), and it may require prepayment of grid upgrade fees (for example, Chile charges a connection fee of US$100,000 to US$200,000 for MW-level projects).

Fördelarna med distribuerad fotovoltaisk kraftproduktion är särskilt framträdande inom områden med hög elektricitet, stabil elförbrukning och koncentrerade lastscenarier (som industri, handel och offentliga byggnader), medan nackdelarna är mer framträdande i scenarier med svaga kraftnät, otillräckliga underlag och hårda installationsförhållanden.

Optimeringsväg:

Teknisk nivå: Främja "Photovoltaic + Energy Storage" -koppling (smidig produktion, öka självförsörjningen till 80% +), utveckla högeffektivitetskomponenter (såsom topcon, HJT, minska enhetens kapacitetsavtryck).

Politiknivå: Förbättra nätanslutningsstandarder (förenkla processer), etablera komponentåtervinningssystem och utforska "virtuell kraftverk" -mekanismer för aggregeringskompensation (som Tyskland gör det möjligt för distribuerade fotovoltaik att delta i nätfrekvensreglering och erhålla förmåner för hjälptjänster).

Affärsmodell: Utveckla "fotovoltaisk leasing" (minska användarnas initiala investeringar) och "energihanteringskontrakt" (EMC -modell, ägare delar förmåner med nollinvesteringar).

I framtiden, med teknisk framsteg (kostnadsminskning) och den intelligenta uppgraderingen av kraftnätet, kommer bristerna i distribuerade fotovoltaik gradvis att försvagas och bli kärnbäraren för "decentralisering" och "motståndskraftig kraftnät" i energipransformation.