Energiespeichertechnologien tragen dazu bei, Stromabschaltungen in Photovoltaikprojekten zu reduzieren und die großflächige Netzintegration von PV-Systemen zu gewährleisten. Unter den ausgereiften und kommerziell erhältlichen Energiespeichertechnologien eignet sich die elektrochemische Energiespeicherung aufgrund ihrer Vorteile wie Unabhängigkeit von natürlichen Bedingungen, schneller Reaktionszeit und langer Lebensdauer besonders gut für die Integration in PV-Projekte.
I. Photovoltaiksystem
Die photovoltaische Stromerzeugung, auch als solare Photovoltaik-Stromerzeugung bekannt, ist eine Technologie, die Lichtenergie mithilfe des photoelektrischen Effekts an der Halbleitergrenzfläche in elektrische Energie umwandelt. Sie besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten: Solarmodulen (PV-Modulen), Ladereglern und Wechselrichtern.
Photovoltaik-Kraftwerke lassen sich grob anhand der Anordnung ihrer Komponenten in zwei Kategorien einteilen: zentrale Photovoltaik-Kraftwerke und dezentrale Photovoltaik-Kraftwerke.
Zentrale Photovoltaik-Kraftwerke: Hierbei handelt es sich um großflächige Photovoltaik-Kraftwerke, die in weitläufigen Gebieten wie Wüsten errichtet werden. Der erzeugte Strom wird direkt in das öffentliche Stromnetz eingespeist und über das Hochspannungsübertragungssystem an entfernte Verbraucher angeschlossen. Sie sind häufig in Regionen wie Qinghai, Ningxia, Gansu und Xinjiang anzutreffen.
Dezentrale Photovoltaik-Kraftwerke: Diese Anlagen werden auf oder in der Nähe des Grundstücks des Nutzers errichtet und betrieben, primär zur Eigenversorgung. Überschüssiger Strom wird ins öffentliche Netz eingespeist. Typischerweise werden Dächer, Carports und andere dezentrale Flächen für den Bau von Photovoltaik-Kraftwerken genutzt. Sie sind in Süd- und Nordchina weit verbreitet. Die Entwicklung dezentraler Photovoltaik stand aufgrund der Skalierungsrichtlinien zunächst vor Herausforderungen. Durch die Förderung von Pilotprojekten für flächendeckende dezentrale Photovoltaik hat sie sich jedoch zu einem wichtigen Thema in der Branche entwickelt.
II. Integrationsmethoden von Energiespeichersystemen
PV-Kraftwerke können zwei technische Ansätze verfolgen: zentrale Integration auf der Wechselstromseite und dezentrale Integration auf der Gleichstromseite.
Zentrale Integration auf der Klimaanlagenseite:
Bei diesem Ansatz befindet sich der Energiespeicher-Akkumulator zentral in der Umspannstation des Kraftwerks. Der Gleichstrom wird invertiert und verstärkt, bevor er an den Wechselstrombus der Umspannstation angeschlossen wird. Der Leistungsaustausch zwischen Energiespeicher und Stromnetz wird von der Leitstelle gesteuert. Dieses Verfahren erfordert die Konfiguration mehrerer Leistungsumwandlungssysteme (PCS) für den Parallelbetrieb sowie den Einsatz von Aufwärtstransformatoren und Verteilgeräten.
DC-seitige verteilte Integration:
Bei dieser Methode werden Energiespeichereinheiten auf verschiedene PV-Teilanlagen verteilt, wobei jede Teilanlage mit einem eigenen Energiespeichergerät ausgestattet ist, das im Wesentlichen aus einem PV-Wechselrichter, einem Aufwärtstransformator, einem DC/DC-Wandler und einer Speicherbatterie besteht. In diesem verteilten Energiespeichersystem kann die Kommunikation zwischen dem DC/DC-Wandler und dem PV-Wechselrichter die Ausgangsleistung glätten, jedoch kann überschüssige Energie nicht auf der Wechselstromseite gespeichert werden. Um einen bidirektionalen Leistungsfluss zu erreichen, muss der unidirektionale PV-Wechselrichter durch ein bidirektionales Leistungsumwandlungssystem (PCS) ersetzt werden.
Bei bestehenden PV-Kraftwerken stößt die Methode der dezentralen Integration auf der Gleichstromseite an ihre Grenzen, da der Platz für die Aufstellung der Geräte begrenzt ist und umfangreiche Änderungen an der elektrischen Verkabelung erforderlich sind, die lange Stromausfälle für die Nachrüstung und somit höhere Kosten verursachen.
Der Einsatz elektrochemischer Energiespeichersysteme in Photovoltaikprojekten gewährleistet die Qualität und Netzverträglichkeit des erzeugten Stroms und erfüllt die von den Netzbetreibern geforderten Energiespeicher. Zudem trägt er zur Lösung des Problems der Lichtabschaltung bei und reduziert Ressourcenverschwendung.
