Фотоэлектрическая электростанция на крыше

Фотоэлектрическая электростанция на крыше или система PV на крыше – это фотогальваническая система, которая имеет свои электрогенерирующие солнечные батареи, установленные на крыше жилого или коммерческого здания или сооружения. Различные компоненты такой системы включают в себя фотоэлектрические модули, монтажные системы, кабели, солнечные инверторы и другие электрические принадлежности.

Системы на крыше невелики по сравнению с наземными фотоэлектрическими электростанциями с пропускной способностью мегаваттного диапазона. На крышах PV-систем на жилых зданиях обычно имеется мощность от 5 до 20 киловатт (кВт), а те, которые установлены на коммерческих зданиях, часто достигают 100 киловатт или более.

Монтаж
Городская среда обеспечивает большое количество пустых пространств на крыше и может по своей сути избегать потенциального использования земли и экологических проблем. Оценка солнечной инсоляции на крыше является многогранным процессом, так как на значениях инсоляции на крышах влияют следующие:

Время года
широта
Погодные условия
Наклон крыши
Аспект крыши
Затенение из смежных зданий и растительности
Существуют различные методы расчета потенциальных солнечных систем крыши PV, включая использование лидара и ортофотос. Сложные модели могут даже определять потери затенения на больших площадях для развертывания PV на муниципальном уровне.

Тарифный механизм подачи
В сетке, подключенной к фотоэлектрической электростанции на крыше, генерируемое электричество иногда может быть продано обслуживающей электрической утилите для использования в другом месте сетки. Эта договоренность обеспечивает окупаемость инвестиций инсталлятора. Многие потребители со всего мира переключаются на этот механизм из-за доходов. Комиссия по коммунальным услугам обычно устанавливает ставку, которую коммунальная компания платит за это электричество, которое может быть в розничной ставке или более низкой оптовой ставке, что значительно влияет на спрос на окупаемость и установку солнечной энергии.

FIT, как известно, привел к расширению солнечной фотоэлектрической промышленности во всем мире. Благодаря этой форме субсидий были созданы тысячи рабочих мест. Однако он может создавать эффект пузырьков, который может лопнуть при удалении FIT. Он также увеличил возможности локализованного производства и встроенного поколения, снижая потери передачи по линиям электропередач.

Гибридные системы
Фотоэлектрическая электростанция на крыше (либо на сетке, либо вне сети) может использоваться в сочетании с другими силовыми компонентами, такими как дизель-генераторы, ветряные турбины, батареи и т. Д. Эти солнечные гибридные энергосистемы могут обеспечивать непрерывный источник энергии.

преимущества
Установщики имеют право подавать солнечное электричество в общественную сеть и, следовательно, получать разумный премиальный тариф за каждый генерируемый кВтч, отражающий преимущества солнечного электричества, чтобы компенсировать текущие дополнительные затраты на электрическую энергию PV.

Недостатки
Система электропитания, содержащая 10-процентный вклад от PV-станций, потребует 2,5% -ного увеличения мощности управления частотой нагрузки (LFC) по сравнению с обычной системой [жаргон] – в вопросе, которой может быть противопоказано использование синхронных преобразователей в цепи постоянного / переменного тока системы PV. Стоимость безубыточности для производства энергии PV в 1996 году оказалась относительно высокой для уровней вклада менее 10%. Более высокие пропорции выработки электроэнергии PV дают более низкие затраты на разрыв, но экономические и LFC-соображения налагают верхний предел около 10% на вклад PV на общие энергетические системы.

Технические проблемы
Существует множество технических проблем для интеграции большого количества PV-систем на крыше в энергосистему. Например:

Обратный поток мощности
Электрическая сеть не была рассчитана на двухсторонний поток мощности на уровне распределения. Распределительные фидеры обычно проектируются как радиальная система для одностороннего потока мощности, передаваемого на большие расстояния от крупных централизованных генераторов к нагрузкам заказчика в конце распределителя. Теперь с локализованной и распределенной солнечной фотоэлектрической генерацией на крышах обратный поток приводит к переходу мощности на подстанцию ​​и трансформатор, что вызывает значительные проблемы. Это оказывает неблагоприятное воздействие на координацию защиты и регуляторы напряжения.

Расценки
Быстрые колебания генерации из фотоэлектрических систем из-за прерывистых облаков вызывают нежелательные уровни изменчивости напряжения в распределительном питателе.При высоком проникновении PV на крыше эта изменчивость напряжения уменьшает устойчивость сетки из-за переходного дисбаланса в нагрузке и генерации и вызывает превышение напряжения и частоты, если они не контролируются силовым управлением. То есть, централизованные генераторы не могут работать достаточно быстро, чтобы соответствовать изменчивости PV-систем, вызывающих частотное несоответствие в соседней системе. Это может привести к отключению электроэнергии. Это пример того, как простая локализованная система PV на крыше может влиять на большую энергосистему. Проблема частично смягчается путем распределения солнечных панелей на широкой территории и путем добавления хранилища.

Стоимость
Цены на жилую PV-систему (2013)

Страна Стоимость ($ / W)
Австралия 1,8
Китай 1,5
Франция 4,1
Германия 2,4
Италия 2,8
Япония 4,2
Великобритания 2,8
Соединенные Штаты 4,9
Для жилых систем PV в 2013 году

Цены на коммерческую систему PV (2013)

Страна Стоимость ($ / W)
Австралия 1,7
Китай 1.4
Франция 2,7
Германия 1,8
Италия 1,9
Япония 3,6
Великобритания 2,4
Соединенные Штаты 4.5
Для коммерческих фотоэлектрических систем в 2013 году

В середине 2000-х годов солнечные компании использовали различные планы финансирования для таких клиентов, как договоры аренды и соглашения о покупке электроэнергии. Клиенты могли оплачивать свои солнечные батареи в течение нескольких лет и получать помощь при оплате за счет кредитов от программ чистого учета. По состоянию на май 2017 года установка солнечной системы на крыше стоит в среднем 20 000 долларов.Раньше это было дороже.

Utility Dive писал: «Для большинства людей добавление солнечной системы поверх других счетов и приоритетов – это роскошь» и «солнечные солнечные компании на крыше обслуживают более богатые части американского населения».

Большинство домохозяйств, которые получают солнечные батареи, являются «средним уровнем дохода». Средняя зарплата домохозяйства для солнечных потребителей составляет около 100 000 долларов США.

Однако «удивительное количество клиентов с низким доходом» появилось в исследовании доходов и покупок солнечной системы. «Основываясь на результатах исследования, исследователи GTM оценивают, что четыре солнечных рынка включают более 100 000 установок в свойствах с низким доходом».

В докладе, опубликованном в июне 2018 года Альянсом потребителей энергии (CEA), в котором анализировались солнечные стимулы США, было показано, что сочетание федеральных, государственных и местных стимулов наряду с снижением себестоимости установки систем PV привело к большему использованию солнечной энергии на крыше по всей стране. По данным Daily Energy Insider, «в 2016 году жилая солнечная емкость PV увеличилась на 20 процентов по сравнению с предыдущим годом, говорится в отчете. Средняя установленная стоимость жилых солнечных батарей, тем временем, снизилась на 21 процент до 2,84 доллара за ватт-бар в первом квартале 2017 против первого квартала 2015 года ».Фактически, в восьми штатах, которые изучала группа, общие государственные стимулы для установки солнечной солнечной фотоэлектрической системы на крыше фактически превышали затраты на это.

Будущие перспективы
Национальная солнечная миссия Jawaharlal Nehru индийского правительства планирует установить солнечные фотогальванические системы с подключением к сети, включая солнечные фотоэлектрические системы на крыше с общей мощностью до 100 гигаватт к 2022 году.