Het toenemende bewustzijn over klimaatverandering en de risico's ervan heeft de hoeveelheid nieuwe kolen- of aardgascentrales die worden gebouwd aanzienlijk verminderd. De wereldwijde PV-sector groeit in een steeds sneller tempo. Regeringen stellen ambitieuze hernieuwbare energiedoelen en gunstige stimulansen vast om de nationale netto-nulemissie te halen. Echter, de feed-in tariff (FiT) wordt lager omdat het lijkt te zijn dat verschillende regeringen reageren op de daling in de kosten van het PV-systeem. Gezien de lagere FiT, worden ontwikkelaars van zonne-PV-systemen steeds meer bezorgd over de LCOE. De hoge penetratie van PV-planten brengt ook uitdagingen met zich mee voor de netstabiliteit vanwege het intermitterende karakter van zonnestraling.

Vanwege de constante veranderingen in technologie, prijzen en beleid, zal dit artikel drie typische projecten aanhalen die drie ontwikkelingsperiodes van de PV-sector vertegenwoordigen en inzichten bieden voor de voorspelling van de industrie.

Maximaliseren van stroomopwekking zonder rekening te houden met de netstabiliteit

Fig. 1 Stroomcurve van een 100MW PV-plant in drie dagen

De bovenstaande fig.1 toont de stroomopwekkingcurve van een 100MW energiecentrale voor drie dagen. De centrale is ontworpen met een DC/AC-verhouding van 1. De vermogensoutput is bijna 100% op het middaguur terwijl deze niet volledig wordt gebruikt voor de rest van de tijd. In het bijzonder fluctueert de stroomopwekking dramatisch door weersomstandigheden.

Het rendement op investering (ROI) wordt verlaagd vanwege de lage benutting van wisselstroomapparatuur, zoals omvormers en transformatoren, veroorzaakt door de korte vollastduur, die de LCOE van de installatie direct verhoogt.

Het vermogen fluctueert aanzienlijk, waardoor het moeilijker is om de nauwkeurigheid van de PV-vermogensvoorspelling en het netwerkbedrijf en -dispatchschema te waarborgen. Projecteigenaren lopen het risico op boetes vanwege onnauwkeurige stroomvoorspellingen.

Het verhogen van de DC/AC-verhouding voor een geoptimaliseerde LCOE

Fig. 2 Vermogenscurve van een 200MW PV-installatie in drie dagen

Boven figuur 2 toont de stroomopwekkingcurve van een 200 MW energiecentrale voor drie dagen. Gegeven een DC/AC-verhouding van 1.42 en het volgsysteem, kan de omvormer op vol vermogen werken van 8 uur 's ochtends tot 5 uur 's middags. In zo'n scenario neigt de curve een blokgolf te zijn, zelfs als de zonnestraling fluctueert, wat betekent dat het uitgangsvermogen van de omvormer met kleine veranderingen wordt geleverd, en als gevolg daarvan is de stroomopwekking van de centrale stabieler.

De LCOE wordt geoptimaliseerd met verhoogde opbrengst, hoewel er zonne-energiebeperking bestaat, wat het project winstgevender maakt. Bovendien toont de stroomopwekkingscurve, die niet meer fluctueert, een gladder en meer afroepbaar stroomuitvoer, wat de stabiliteit van het net aanzienlijk verbetert. Opmerkelijk is dat de omvormer van Sungrow is uitgerust met een blindvermogenfunctie zonder overmatige apparatuur, waardoor de stabiliteit van het energiesysteem wordt verbeterd, energieverliezen worden verminderd en wordt voldaan aan de meest veeleisende lokale stroomkwaliteitsnormen en netcodes, wat op grote schaal investeringen bespaart.

Zonne-plus-opslagoplossingen voor 24 uur continue stroomopbrengst

Fig. 3 Vermogenscurve van een zonne-plus-opslagproject in drie dagen

Fig. 3 toont de stroomopwekkingscurve van een zonne-plus-opslagproject voor drie dagen. De installatie neemt een opvallende DC/AC-ratio van 7 en een DC-gekoppeld systeem aan, wat 24 uur continue stroomopbrengst garandeert, waardoor problemen van PV-beperking en uitgangsvermogenschommelingen volledig worden aangepakt en maximale opbrengst en netbetrouwbaarheid worden gewaarborgd.

Fig. 4 Pad van PV-ontwikkeling

De bovenstaande drie stroomopwekkingscurven impliceren drie periodes van PV-stroomopwekking, evoluerend van het maximaliseren van stroomopwekking zonder rekening te houden met de netstabiliteit, het verhogen van de DC/AC-verhouding voor een geoptimaliseerde LCOE, tot 24 uur continue stroomopbrengst door gebruik te maken van zonne-plus-opslagoplossingen.

Uitdagingen zijn er nog steeds in sommige markten, zoals onzekerheid over toekomstig investeringsbeleid en toenemende concurrentie van andere alternatieve brandstofbronnen, infrastructuur en administratieve processen die moeten worden aangepakt om volledig te profiteren van regionaal zonne-energiepotentieel. De meeste landen bevinden zich in de tweede periode, terwijl we een enorme golf van PV-centrales zien die naar de derde periode gaan, gegeven de feed-in tarief, overheidssteun en investeringen in de waardeketen, evenals prolifererende stroomvraag.

Blijkbaar leveren de zonne-plus-opslagoplossingen voor 24 uur continue stroom niet alleen voordelen op voor de belanghebbenden met aanzienlijk rendement op investering, maar maken ze ook hernieuwbare energie dag en nacht toegankelijk, wat de sprong in de implementatie van zonne-energie vergemakkelijkt en leidt naar een duurzame en welvarende toekomst.