Den ökande medvetenheten om klimatförändringarna och dess risker har avsevärt minskat mängden nya kol- eller naturgaskraftverk som byggs. Den globala PV-sektorn växer i allt snabbare takt. Regeringar sätter ambitiösa förnybara energimål och gynnsamma incitament för att uppnå nationell nettonollutsläpp. Dock sjunker feed-in-tariffen (FiT) eftersom det verkar vara olika regeringars svar på sjunkande kostnader för PV-system. Med lägre FiT blir solenergisystemutvecklare allt mer oroliga för LCOE. Den höga penetrationen av PV-anläggningar medför också utmaningar för nätstabiliteten på grund av solstrålningens intermittent natur.

Med tanke på ständiga förändringar när det gäller teknik, pris och politik kommer denna artikel att citera tre typiska projekt som antyder tre utvecklingsperioder för PV-sektorn och ger insikter till prognosen för industrin.

Maximera elproduktion utan att ta hänsyn till nätstabiliteten

Fig. 1 Effektkurva för en 100MW PV-anläggning på tre dagar

Ovanstående fig.1 visar kraftproduktionskurvan för ett 100MW kraftverk under tre dagar. Kraftverket är utformat med ett DC/AC-förhållande på 1. Dess kraftutmatning är nära 100 % vid middagstid medan den inte är fullt utnyttjad under resten av tiden. Särskilt fluktuerar kraftproduktionen dramatiskt på grund av väderförhållanden.

Avkastningen på investeringen (ROI) kommer att minskas på grund av den låga utnyttjandegraden av växelströmsutrustning, som omvandlare och transformatorer, orsakad av den korta fullbelastningstiden som direkt ökar anläggningens LCOE.

Kraftutbytet fluktuerar betydande, vilket gör det svårare att säkerställa noggrannheten i PV-kraftutmatningsprognoser och nätverksdrift och schemaläggning. Projektägarna kan bli straffade på grund av felaktiga kraftprognoser.

Öka DC/AC-förhållandet för en optimerad LCOE

Fig. 2 Effektkurva för en 200MW PV-anläggning under tre dagar

Ovanför fig.2 visar produktionskurvan för ett 200 MW kraftverk under tre dagar. Med ett DC/AC-förhållande på 1,42 och spårningssystemet kan omvandlaren arbeta med full effekt från 08:00 till 17:00. I ett sådant scenario tenderar kurvan att vara en fyrkantsvåg, även om solstrålningen fluktuerar, vilket innebär att omvandlarens uteffekt levereras med mindre förändringar, och därmed är kraftverkets produktion mer stabil.

LCOE optimeras med ökad avkastning, även om det finns solenergibegränsning, vilket gör projektet mer lönsamt. Dessutom visar effektkurvan, som inte längre fluktuerar, en jämnare och mer styrbar effektutmatning, vilket avsevärt förbättrar nätstabiliteten. Särskilt noterbart är att inverteraren från Sungrow är utrustad med reaktiv effektfunktion utan överdriven utrustning, vilket möjliggör förbättrad kraftsystemstabilitet, minskade energiförluster och överensstämmelse med de mest krävande lokala elkvalitetsstandarderna och nätkoder, vilket sparar stora investeringar.

Sol-plus-lagringslösningar mot 24 timmars kontinuerlig effektproduktion.

Fig. 3 Effektkurva för ett sol-plus-lagringsprojekt på tre dagar

Fig. 3 illustrerar kraftproduktionskurvan för ett sol-plus-lagringsprojekt under tre dagar. Anläggningen använder en påfallande DC/AC-förhållande på 7 och ett DC-kopplat system, vilket garanterar 24 timmars kontinuerlig kraftproduktion, som helt löser problemen med PV-begränsning och effektfluktuationer, och säkerställer maximal avkastning och nätpålitlighet.

Fig. 4 Väg för PV-utveckling

De ovanstående tre effektgenereringskurvorna innebär tre perioder av PV-effektgenerering, som utvecklas från att maximera effektgenerering utan att ta hänsyn till nätstabiliteten, ökande DC/AC-förhållande för en optimerad LCOE, till 24 timmars kontinuerlig effektproduktion genom att använda sol-plus-lagringslösningar.

Utmaningar finns fortfarande på vissa marknader, som osäkerhet över framtida investeringspolicyer och ökad konkurrens från andra alternativa bränslekällor, infrastruktur och administrativa processer som måste hanteras för att fullt ut dra nytta av den regionala solenergipotentialen. De flesta länder är i den andra perioden medan vi ser en massiv våg av PV-anläggningar som går mot den tredje perioden med hänsyn till insatsavgift, statligt stöd och investeringar över hela värdekedjan, samt ökande effektefterfrågan.

Tydligen ger sol- och lagringslösningar för 24 timmars kontinuerlig kraft inte bara fördelar för intressenterna med betydande ROI, utan gör också den förnybara energin tillgänglig dag och natt, vilket underlättar solenergiproduktionens framsteg och leder till en hållbar och blomstrande framtid.