La relation entre la génération distribuée photovoltaïque et le réseau électrique

Relation entre la production d'électricité distribuée photovoltaïque et le réseau électrique

La production d'énergie photovoltaïque distribuée, en tant que méthode d'utilisation de l'énergie propre proche du côté utilisateur, présente à la fois des avantages importants et des défis objectifs. Ses avantages et ses inconvénients doivent être analysés de manière approfondie à partir de plusieurs dimensions telles que la technologie, l'économie, l'environnement et la société:

1. Efficacité à forte utilisation de l'énergie et réduction des pertes de transmission et de distribution

Consommation à proximité: La fin de production d'électricité et la fin de consommation d'énergie sont très couplées (comme les toits industriels et commerciaux, les zones résidentielles), et l'électricité n'a pas besoin d'être transmise sur de longues distances, réduisant la perte de transmission de 7% -10} du réseau électrique traditionnel et améliorant l'efficacité de l'utilisation d'énergie.

Le rasage de pointe et le remplissage de la vallée: Pendant les périodes de consommation de puissance de pointe (comme les après-midi d'été), le photovoltaïque distribué peut dire directement les charges locales et soulager la pression du réseau électrique (comme un système photovoltaïque dans un parc industriel répond à 30% de la consommation de puissance de pointe et réduit les charges d'électricité de la demande de 50%).

2. Avantages économiques directs et rendement clair sur investissement

Les coûts d'électricité de l'auto-génération et de l'auto-utilisation: les utilisateurs répondent à leurs propres besoins en électricité à un coût inférieur au prix de l'électricité du réseau (par exemple, le coût de l'électricité photovoltaïque est 0. 055-0. 0 82 dollars américains, qui est inférieur à la réduction de l'électricité industrielle et commerciale.

La connexion du réseau électrique excédentaire augmente les revenus: grâce au mode "Net Metering" ou "Full Grid Connection", l'excès d'électricité peut être vendu au réseau en fonction du prix de l'électricité ou de la politique de subvention (par exemple, le prix d'achat de l'électricité sur le surplus photovoltaïque des ménages en Allemagne est de {0}}. 15 euros / kWh, couvrant environ 40% du coût d'investissement).

Revenu stable à long terme: La durée de vie des modules photovoltaïques est 25-30}, le coût de maintenance pendant la période de fonctionnement est faible (environ 1% -2% / an de l'investissement initial), et le TRI (taux de rendement interne) peut atteindre 8% -15%, ce qui est le meilleur des investissements traditionnels.

3. Avantages environnementaux importants, aidant la neutralité au carbone

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 La puissance photovoltaïque dépassera 150 millions de kW en 2023).

Réduction décentralisée du carbone: Aucun couloir à grande échelle d'acquisition de terres ou de transmission à longue distance n'est nécessaire, évitant les dommages écologiques aux projets énergétiques traditionnels, adaptés à plusieurs scénarios tels que les villes et les villages.

4. Flexibilité forte, adaptable à plusieurs scénarios

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 consommation).

La capacité peut être grande ou petite: de 3-10 kW pour une utilisation des ménages à des centaines de KW à MW pour une utilisation industrielle et commerciale, il peut s'adapter aux différents besoins des utilisateurs, avec une courte période de construction (généralement 2-3}), et peut être étendu par étapes.

5. Améliorer la sécurité et la fiabilité de l'énergie

Support auxiliaire du réseau: En tant que source d'alimentation distribuée, en cas de défaillance de grille (comme une panne de courant locale), il peut former un "microréseau" avec le système de stockage d'énergie pour assurer l'alimentation des charges clés (telles que Photovoltaic + Systèmes de stockage d'énergie dans les hôpitaux et les centres de données).

Réduire la dépendance externe: réduire la dépendance des utilisateurs à l'égard des réseaux d'énergie centralisés (en particulier l'énergie au charbon) et stabiliser les coûts de l'électricité lorsque les prix de l'énergie fluctuent (comme la poussée des prix européens de l'électricité en 2022).

1. Intermitte et dépendance de la production d'électricité

Affecté par la météo: la puissance de sortie fluctue avec l'intensité et la durée de la lumière (la production d'électricité les jours de pluie n'est que de 20% -30 de celle des jours ensoleillés), et il ne peut pas répondre indépendamment à la demande d'énergie tout temps, et doit s'appuyer sur le réseau de réseau ou d'énergie (le coût de stockage d'énergie compte 30% -50% de l'investissement système).

"Outage de courant" la nuit: quand il n'y a pas de lumière, il est nécessaire d'acheter complètement l'électricité à la grille. Essentiellement, il s'agit toujours de "supplément de grille" plutôt que de "remplacement" (comme le taux d'autosuffisance annuel de Pékin de la photovoltaïque des ménages est d'environ 40% -60%, et encore plus bas en hiver).

2. Investissement initial élevé et période de récupération longue

Barrières de coûts préliminaires: le coût du système est d'environ $ $ 0. 41-0. 68 / WP (y compris les composants, les onduleurs, les supports et les coûts de connexion de la grille), et l'investissement initial d'un système de 10 kW est de 4 $ US, 100-6, 800. Bien que la période de récupération soit d'environ 5-8, il y a toujours une pression financière sur les petits et moyens utilisateurs.

Dépendance des subventions: dans les zones sans subventions (comme certains pays en développement), le coût par kilowatt-heure est plus élevé que le prix de l'électricité du réseau, et la faisabilité commerciale est réduite (par exemple, l'IRR des projets non subventionnés de l'Inde n'est que de 5% -7%, ce qui est plus bas que le coût de financement).

3. Défis techniques aux réseaux de distribution

Problèmes de qualité de l'énergie: La conversion de l'onduleur génère une pollution harmonique, ce qui peut affecter l'équipement environnant de puissance (les filtres doivent être configurés, augmentant les coûts de 5% -10%); L'accès centralisé aux sources d'alimentation distribuées peut provoquer des tropages de tension locale (par exemple, lorsque la centrale photovoltaïque dans les zones rurales est surchargée, la tension augmente à plus de 250 V).

Complexité de la protection des relais: les réseaux de distribution traditionnels sont conçus pour le "flux unidirectionnel", et le flux de puissance bidirectionnel peut provoquer une mauvaise opération des dispositifs de protection (comme les effets de l'île qui menacent la sécurité de la maintenance), et les systèmes de distribution intelligents doivent être mis à niveau (le coût de transformation est d'environ 13 $ US, 700-27, 400 / station).

Augmentation de la difficulté de planification: dans les scénarios à haute pénétration (tels que les centrales électriques photovoltaïques distribuées dans certaines régions des Pays-Bas, représentent plus de 40%), le réseau électrique doit ajuster fréquemment la production de sources d'énergie traditionnelles ou de stockage d'énergie pour équilibrer l'offre et la demande en temps réel, augmentant ainsi les coûts d'exploitation.

4. Restrictions d'espace et d'installation

Contraintes de condition de toit: la lumière du soleil suffisante (30 degrés -45 degré d'angle d'inclinaison est la meilleure), une capacité de charge (supérieure à ou égale à 20 kg / m²), et aucune obstruction (comme les arbres environnants, les ombres de construction). Les immeubles de grande hauteur urbains ou les anciens toits ont une faible adaptabilité (par exemple, moins de 30% des toits éligibles dans l'anneau intérieur de Shanghai).

Aesthésie et litiges de conformité: certaines communautés ou bâtiments historiques restreignent l'installation photovoltaïque (par exemple, la France stipule que les modules photovoltaïques doivent être coordonnés avec la couleur et le matériau du toit), ce qui augmente la difficulté de la mise en œuvre du projet.

5. Exigences de gestion de la maintenance et du cycle complet

Un entretien régulier est nécessaire: l'accumulation de poussière du module, la rupture de verre, la défaillance de l'onduleur, etc. nécessitent des inspections régulières (recommandées une fois par quart). Le nettoyage peut augmenter la production d'électricité de 5% -10%, mais les coûts de main-d'œuvre augmentent avec l'échelle du projet (par exemple, les frais de maintenance annuels pour un projet de 1MW sont d'environ 6 $ US, 850-10, 960).

Élimination des composants à la retraite: Après 25 ans, l'efficacité des composants baisse en dessous de 80% et un recyclage standardisé est nécessaire (le taux de recyclage mondial n'est actuellement que de 15%. Bien que la Chine ait émis les "spécifications techniques pour le recyclage des modules photovoltaïques", la chaîne industrielle n'est pas encore mature).

6. Incertitude des politiques et de l'environnement du marché

Le risque de réduction des subventions: les subventions à PV dans divers pays sont progressivement réduites (par exemple, les subventions à PV distribuées en Chine en 2023 baisseront de 50% par rapport à 2020), et les revenus des projets qui reposent sur les subventions peuvent rétrécir.

Le processus de connexion de la grille est lourde: dans certaines régions, le cycle d'approbation pour l'accès à la grille est long (par exemple, le Brésil prend 6-12}), et il peut nécessiter le prépaiement des frais de mise à niveau de la grille (par exemple, le Chili facture des frais de connexion de 100 $ américains, 000} à nous 200 $, {4}} pour les projets MW-level).

Les avantages de la production d'électricité photovoltaïque distribuée sont particulièrement importants dans les zones de prix à haute électricité, la consommation d'électricité stable et les scénarios de charge concentrés (tels que l'industrie, le commerce et les bâtiments publics), tandis que les inconvénients sont plus importants dans les scénarios avec des grilles d'énergie faibles, des subventions insuffisantes et des conditions d'installation difficiles.

Chemin d'optimisation:

Niveau technique: Promouvoir le couplage "photovoltaïque + stockage d'énergie" (sortie lisse, augmenter l'autosuffisance à 80% +), développer des composants à haute efficacité (tels que TopCon, HJT, réduire l'empreinte de la capacité unitaire).

Niveau de politique: améliorer les normes de connexion du réseau (simplifier les processus), établir des systèmes de recyclage des composants et explorer les mécanismes de compensation d'agrégation "Virtual Power Slant" (tels que l'Allemagne permet aux photovoltaïques distribués de participer à la régulation de la fréquence du réseau et d'obtenir des avantages de service auxiliaires).

Modèle commercial: développer la «location photovoltaïque» (réduire l'investissement initial des utilisateurs) et les «contrats de gestion de l'énergie» (modèle EMC, les propriétaires partagent des avantages avec un investissement zéro).

À l'avenir, avec les progrès technologiques (réduction des coûts) et la mise à niveau intelligente du réseau électrique, les lacunes du photovoltaïque distribué s'affaibliront progressivement et deviendront le porte-cœur de la «décentralisation» et du «réseau électrique résilient» dans la transformation énergétique.