Utjecaj fotonaponske proizvodnje električne energije na elektroenergetsku mrežu

Fotonaponska proizvodnja energije, kao novi izvor energije, značajno je pridonijela svakodnevnoj opskrbi električnom energijom, uštedi tradicionalne energije i zaštiti okoliša. U usporedbi s tradicionalnim sustavima za proizvodnju toplinske energije, ima mnoge prednosti, kao što su nedostatak rizika od iscrpljivanja resursa, sigurnost i pouzdanost, nema zagađenja ili štete, nema geografskih ograničenja u distribuciji resursa, visoka kvaliteta energije, kratko vrijeme za dobivanje energije i nema potrebe za velikim ljudskim i materijalnim resursima za izgradnju. Međutim, kao oblik proizvodnje električne energije u nastajanju, fotonaponska proizvodnja energije još uvijek ima određene utjecaje na rad mreže tijekom svoje integracije u mrežu, uglavnom u sljedećim aspektima:

1. Ima određeni utjecaj na rad i kontrolu električne mreže.

Fotonaponski sustavi za proizvodnju električne energije imaju centralizirane i decentralizirane metode povezivanja na mrežu. Centralizirani mrežni priključak odnosi se na izravan prijenos električne energije proizvedene fotonaponskom proizvodnjom energije u električnu mrežu za otpremu i korištenje. Ova metoda je uglavnom prikladna za velike-fotonaponske elektrane, kao što su fotonaponske elektrane za velike-površine autocesta. Decentralizirani mrežni priključak znači da se proizvedena električna energija ne isporučuje izravno u mrežu; proizvedena električna energija se skladišti u opterećenju i otprema mrežom kada je to potrebno. Ovo se obično koristi u urbanim područjima, posebno u fotonaponskim sustavima integriranim u zgrade, kao što su krovni fotonaponski uređaji za proizvodnju električne energije. Nadalje, fotonaponska proizvodnja energije uglavnom koristi sunčevu svjetlost i stoga je pod velikim utjecajem vremenskih prilika, što rezultira nestabilnom proizvodnjom električne energije. Različiti načini povezivanja na mrežu fotonaponskih sustava za proizvodnju električne energije i nestabilnost proizvodnje električne energije povećavaju broj izvora energije u mreži nakon što se električna energija proizvedena fotonaponskim uređajima priključi na mrežu. Štoviše, distribucija i broj ovih izvora energije su nepredvidivi, što povećava poteškoće u upravljanju izvorima energije i radu mreže.

2. Ima određeni utjecaj na ravnomjernost rada elektroenergetske mreže.

Budući da fotonaponski (PV) sustavi za proizvodnju električne energije i tradicionalni sustavi za proizvodnju električne energije koriste različite izvore energije i proizvode električnu energiju na različite načine, vrijeme prekida napajanja nije moguće sinkronizirati. Dok je tradicionalna proizvodnja električne energije u tijeku, PV proizvodnja električne energije možda neće raditi zbog vremenskih uvjeta ili može raditi dok tradicionalna proizvodnja električne energije ima nestanak struje. Prema tome, nema jednoobraznosti između to dvoje. Ako PV sustav za proizvodnju električne energije opskrbljuje električnu energiju u mrežu dok tradicionalna proizvodnja električne energije ne radi, to će stvoriti "efekt otoka", što znači da postaje izolirani izvor energije koji opskrbljuje struju okolnu mrežu. Nakon što mreža ponovno uspostavi napajanje, generirat će veliku udarnu struju, oštećujući električnu opremu i objekte i potencijalno uzrokujući tjelesne ozljede ili smrt osoblja za održavanje koje možda popravlja mrežu.

3. Utjecaj na troškove rada mreže.

Nakon što fotonaponski (PV) uređaji za proizvodnju električne energije prime sunčevu energiju i proizvedu električnu energiju, spajaju se na nacionalnu mrežu putem izmjenjivača. Mrežni sustav mora povećati svoj kapacitet za pohranjivanje i pretvaranje ove energije kako bi se prilagodio fotonaponskoj energiji. U tom smislu, proizvodnja fotonaponske energije povećava potrošnju energije mrežne opreme, čime se povećava ekonomska učinkovitost mreže. Nadalje, priključenje fotonaponskih sustava na mrežu povećava radno opterećenje mreže, zahtijevajući veliki broj tehničkog osoblja za upravljanje mrežom, što također povećava troškove rada mreže.

4. Utjecaj na napon i kvalitetu električne energije

Prije nego što se električna energija koju generiraju fotonaponski (PV) uređaji za proizvodnju električne energije spoje na mrežu, trenutni oblik mreže je jedinstven i stabilan, što olakšava kontrolu. Međutim, nakon što se električna energija koju generiraju PV uređaji spoje na mrežu, trenutni oblik mreže postaje raznolikiji. Nadalje, električna energija proizvedena fotonaponskim uređajima sama je pod utjecajem vremenskih uvjeta, uzrokujući nestabilnu proizvodnju električne energije. Ovaj utjecaj nastavlja se nakon priključenja na mrežu, utječući na struju mreže i čineći je nestabilnom i teškom za kontrolu. Veliki-sustavi za proizvodnju fotonaponske energije generiraju veliku snagu i imaju značajan utjecaj na mrežu; međutim, vremenski uvjeti će neizbježno uzrokovati fluktuacije napona. Osim toga, budući da je električna energija koju generiraju fotonaponski sustavi istosmjerna struja (DC), harmonici će se generirati kada je pretvarač pretvara prije ulaska u mrežu, utječući također na mrežu.

5. Utjecaj na budući razvoj elektroenergetske mreže.

Kako fotonaponska proizvodnja energije bude sazrijevala i širila se područje izgradnje, njezino opterećenje i povratna snaga će se mijenjati, što će postojećoj električnoj mreži otežati zadovoljavanje potražnje. To zahtijeva ponovno planiranje na temelju stvarnih uvjeta i ponovnu-ocjenu rada električne mreže. To povećava kapitalna ulaganja električne mreže, radno opterećenje relevantnog osoblja i operativne troškove.