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光伏與儲能協同運作:可調度式光伏發電
(時間:2019-2-11 10:29:35)
   在美國,越來越多的公共事業電力公司開始針對自帶儲能的光伏發電項目簽署購電協議。實現光伏系統與儲能系統間協同運作的方式多種多樣,而復雜度較高的方案能夠通過先進的系統優化來降低度電成本。
   AC(交流)耦合型光伏儲能發電系統指的是在接入電網前才將光伏儲能相耦合。這種形式的結合如同帶有婚前協議的婚姻,光伏部分和儲能部分的運作擁有較高的獨立性,并且在長期運行過程中如果出現故障,問題的定位以及解決也更容易。另一種設計方案是在逆變器進行直交流變換前就將光伏與儲能聯通,稱為DC(直流)耦合。相較于AC耦合,DC耦合對應更低的度電成本以及更高的能量轉化效率。
   美國第一批大規模光伏儲能項目(PVS)將在2021年投運。我們預測其中有半數的項目開發商會選用AC耦合方案。盡管DC耦合型PVS在系統效率和度電成本上優于AC耦合,但開發商們擔心該系統所選用的新型產品會出現技術問題,并影響項目的可融資性。盡管如此,我們預計兩至三年后,DC耦合會成為行業的標準選擇。
   在可調度性(儲能設備管理的電量在整個系統總發電量中所占的比例)相同的情況下,相較于完全獨立運行的光伏 與儲能項目或AC耦合型PVS,DC耦合型PVS能夠更有效地利用光伏與儲能部分間的協同作用來降低度電成本。預計2021年投運的很多PVS系統都將儲能單元的功率設計為電網接入容量的25%,且儲能時長為4小時。 對于日照條件較好的地域,譬如南加州,這樣的設計應用在優化的DC耦合PVS對應約10.5%的可調度性。按我們對儲能系統成本下降的保守預測來計算,上述的DC耦合PVS對應40美元/MWh的度電成本(LCOE),比可以實現同樣可調度性的獨立運行的光儲項目低9%。當可調度性升至40%時,DC耦合PVS的LCOE比獨立運行的光儲項目低17%。
   一組數據
   50%
   50%的開發商可能會選用DC耦合作為其計劃2021年投產的PVS項目的設計方案
   4%-20%
   較實現同樣可調度性的獨立運行光儲項目,DC耦合型PVS系統的LCOE低4%-20%
   10%-16%
   相較于同時期投運的純光伏項目,2021年建成的可調度性達11%的PVS系統的LCOE高出10%-16%
   鑒于儲能設備供過于求的局面,且儲能技術更新速度也不斷加快,PVS發電系統中儲能單元的價格降幅可能遠超我們之前的預期。在樂觀情境中,2021年一個可調度性達10.5%的PVS發電系統的度電成本為38美元/MWh,僅較純光伏發電系統高10%。
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