Сетевая или внесетевая солнечная энергия: какая система подойдет вашему проекту?

Дистрибьютор солнечной энергии готовит ценовое предложение для супермаркета. Электросеть работает большую часть недели, но несколько отключений каждый месяц приводят к остановке охлаждения, кассовых терминалов и освещения. Владелец уже использует дизельный генератор и хочет снизить затраты на электроэнергию, не теряя при этом резервного питания.

Должен ли установщик указать более дешевую сетевую систему, построить полностью независимую автономную систему или добавить батареи и использовать гибридный инвертор?

Это настоящий бизнес-вопрос, связанный с сетевыми и автономными солнечными батареями..

Для покупателей в Латинской Америке ответ зависит не только от солнечного излучения или эффективности инвертора. Тарифы на электроэнергию, частота отключений, потребление дизельного топлива, цикличность работы аккумуляторов, пиковый спрос, стоимость финансирования и местные правила межсетевого соединения могут изменить экономику одного и того же оборудования на разных объектах.

Бразилия уже показывает, насколько большим стал рынок распределенной генерации. EPE сообщила, что мощность микро- и мини-распределенной генерации увеличилась с 36,2 ГВт в 2024 году до 45,0 ГВт в 2025 году, обслуживая около 7,2 миллиона потребителей. По оценкам МЭА и OLADE, в Латинской Америке и Карибском бассейне расходы на возобновляемые источники энергии, сети, энергоэффективность и электрификацию достигнут около 70 миллиардов долларов США в 2025 году.

Для покупателя такой рост не облегчает выбор системы. Реальный вопрос заключается в том, нужна ли электросеть объекту в основном в качестве недорогого резервного источника питания, нужны ли батареи для поддержки при сбоях или вообще необходимо работать без сети.

В сети против солнечной энергии вне сети

Сетевая солнечная система работает с коммунальной сетью. Солнечная энергия в первую очередь обеспечивает местные нагрузки, в то время как сеть покрывает дефицит и может принимать экспортируемую энергию, если это разрешено местным законодательством.

Автономная солнечная система должна работать независимо. Солнечные панели, батареи, инверторная мощность и зачастую генератор должны вместе поддерживать нагрузку, когда энергосистема недоступна или вообще не существует.

Гибридная солнечная система находится между ними. Он сохраняет подключение к сети, добавляя при этом аккумуляторную батарею и возможность резервного копирования.

Правильная конструкция меняется в зависимости от нагрузки и стоимости потери мощности.

Склад с надежным электроснабжением и высоким потреблением энергии в дневное время получает большую отдачу от солнечной энергии, подключенной к сети, без батарей. У удаленного сельскохозяйственного объекта нет практической причины платить за подключение к сети. Супермаркет, который рискует потерять охлажденные запасы во время простоев, оправдывает гибридную систему, даже если ее первоначальные затраты выше.

Как работает сетевая солнечная система

В дневное время фотоэлектрические панели генерируют электричество постоянного тока, а инвертор преобразует его в питание переменного тока для здания. Когда солнечная выработка ниже потребности объекта, разницу покрывает сеть.

Там, где правила и соглашения с коммунальными предприятиями разрешают экспорт, излишки солнечной энергии также могут поступать в сеть.

Вот почему проекты, связанные с сетью, обычно начинаются с более низких капитальных вложений: коммунальное предприятие покрывает дефицит энергии, поэтому покупателю не нужно платить за батарею, достаточно большую, чтобы продержать объект всю ночь или несколько часов при низкой солнечной активности.

Где сетевая солнечная энергия обычно имеет финансовый смысл

Сетевые системы наиболее эффективны, когда у клиента есть:

• Надежный коммунальный сервис

• Высокое потребление электроэнергии в дневное время

• Нет жестких требований к резервному питанию.

• Благоприятная экономика собственного потребления

• Приемлемый местный экспортный или компенсационный механизм

• Ограниченный капитальный бюджет

Завод, работающий в основном с 08:00 до 18:00, может напрямую потреблять большую часть фотоэлектрической энергии, вырабатываемой на крыше. В этом случае каждый солнечный киловатт-час компенсирует электроэнергию, которая в противном случае была бы куплена из сети.

Для коммерческого покупателя это непосредственное потребление часто имеет большее значение, чем максимальное количество установленных панелей.

Что происходит во время отключения сети?

Один момент вызывает неоднократную путаницу в цитатах: солнечные панели на крыше не означают автоматически, что в здании есть резервное питание.

Стандартная фотоэлектрическая система, подключенная к сети, обычно не может продолжать подавать питание в местную электрическую систему после выхода из строя коммунальной сети. Защита от изолирования предназначена для предотвращения непреднамеренного повторного включения обесточенной распределительной цепи распределенной генерации.

Таким образом, здание может иметь солнечные панели под полным полуденным солнцем и при этом терять электроэнергию во время отключения электроэнергии.

Для работы в резервном режиме требуется архитектура, предназначенная для изолированной работы, обычно с использованием подходящего гибридного инвертора, аккумуляторной батареи, передающего оборудования и определенной схемы резервной нагрузки.

Если заказчик ожидает, что холодильное, осветительное, контрольное или ИТ-оборудование будет оставаться в сети во время сбоя, в ценовом предложении должна быть четко указана операция резервного копирования, а не рассматриваться как стандартный сетевой инвертор в качестве резервного устройства.

Как работает автономная солнечная система

Автономная система не может полагаться на коммунальные услуги, когда выработка солнечной энергии падает ниже уровня потребления.

Он должен сбалансировать четыре вещи:

1. Производство фотоэлектрических систем

2. Энергия аккумулятора

3. Инверторная мощность

4. Требуемая нагрузка

Также может быть включен резервный генератор на случай длительных плохих погодных условий, сезонного роста нагрузки или нештатных условий эксплуатации.

Это означает, что аккумулятор — это не просто дополнительная позиция. Он определяет, как долго может работать объект, насколько глубоко система работает каждый день и какой резерв остается, когда производство солнечной энергии оказывается ниже ожидаемого.

Батареи меняют экономику

Благодаря подключенной к сети солнечной энергии коммунальное предприятие эффективно компенсирует несоответствие между производством фотоэлектрических систем и спросом.

При использовании автономной солнечной энергии это несоответствие должно устраняться локально.

Если объект потребляет 80 кВтч после захода солнца, проблему невозможно решить, установив только инвертор мощностью 20 кВт. Системе требуется достаточно энергии аккумулятора, чтобы поддерживать эти нагрузки в течение необходимого периода.

Затраты на хранение упали достаточно, чтобы изменить некоторые расчеты проекта. IRENA сообщила о значительном снижении затрат на установленные аккумуляторы в период с 2010 по 2024 год, при этом в 2024 году стоимость систем коммунального масштаба достигнет около 192 долларов США за кВтч. Этот ориентир не является ценой для жилых домов или коммунальных услуг, но он помогает объяснить, почему покупатели теперь спрашивают об батареях в проектах, которые раньше были указаны только как солнечные.

В Бразилии компания EPE пошла еще дальше и смоделировала экономику хранения без учета счетчиков. Анализ PDE 2035 показывает, что хранение энергии может стать финансово привлекательным в некоторых приложениях при цене ниже примерно 2000 реалов/кВтч, включая случаи, когда батареи заменяют использование дизельного топлива в периоды пиковой нагрузки.

Профиль нагрузки имеет большее значение, чем мощность, указанная на паспортной табличке инвертора

Распространенной ошибкой при покупке является выбор инвертора из общего количества подключенного оборудования в здании.

Предположим, что ферма имеет:

• 3 кВт освещения

• Насос мощностью 5 кВт

• 2 кВт охлаждения

• 4 кВт оборудования мастерской

Сложение номиналов дает 14 кВт, но эти нагрузки могут работать не одновременно.

В то же время при запуске двигателя насосу может потребоваться гораздо большая мощность.

Таким образом, проектировщику необходимы как непрерывная рабочая нагрузка , так и кратковременные импульсные нагрузки . Инвертор, который может обеспечить среднюю нагрузку, но не может запустить насос, имеет недостаточные размеры. Инвертор большего размера в сочетании с батареей меньшего размера — не лучшая конструкция.

В сети против солнечной энергии вне сети

Самая низкая цена на оборудование не всегда является самой дешевой системой. Покупатель также платит за простои, топливо, замену батареи, посещение сервисных центров и финансирование.

Капвложения

Для сетевой солнечной энергии обычно требуется меньше компонентов, поэтому первоначальные инвестиции, как правило, ниже.

Автономные системы увеличивают емкость аккумулятора, защиту аккумулятора, управление зарядом и часто интеграцию генератора.

Гибридные капитальные затраты могут сильно различаться, поскольку батарея не обязательно должна обеспечивать питание всего здания. Стоимость зависит от того, что на самом деле нужно клиенту для поддержания онлайн.

Резервное копирование всего коммерческого здания сильно отличается от резервного копирования только:

• охлаждение

• системы безопасности

• POS-терминалы

• серверы

• аварийное освещение

• коммуникации

Уменьшение резервной нагрузки может существенно снизить требования как к инвертору, так и к аккумулятору.

Эксплуатационные расходы

Для автономных проектов бюджет должен включать в себя то, что происходит после ввода в эксплуатацию, а не только счет за инвертор и батарею.

Замена аккумулятора, обслуживание генератора, топливо, охлаждение, воздушные фильтры, мониторинг, запасные части и командировки технических специалистов могут повлиять на стоимость жизненного цикла.

На удаленном объекте неисправный блок может означать длительную поездку технического специалиста, потерю рабочего времени и аварийное использование генератора. Эти затраты могут перевесить небольшую разницу в эффективности инвертора.

Более дешевый инвертор, требующий повторных посещений технического специалиста, может привести к более высоким затратам в течение срока службы, чем более подходящий блок с локальным контролем и правильно рассчитанной импульсной мощностью.

Время простоя и стоимость дизельного топлива

Для многих коммерческих объектов в Латинской Америке использование батарей легче оправдать, если включить в них стоимость отключения электроэнергии. Стоимость может быть меньше от арбитража электроэнергии и больше от поддержания работоспособности холодильного оборудования, производственного оборудования или бизнес-систем.

Двухчасовое отключение электроэнергии имеет разные экономические последствия для офиса и холодильного склада.

Офис может отложить некоторые работы.

Холодное хранение может привести к порче инвентаря, проблемам с перезапуском компрессора и расходу топлива генератора.

Завод может потерять производительность, рабочее время и время перезапуска, даже если само электричество будет стоить всего несколько долларов.

В таких случаях модель рентабельности инвестиций должна включать:

избежать затрат на электроэнергию + избежать платы за потребление + избежать затрат на дизельное топливо + избежать простоев

а не только экономия электроэнергии.

Стоимость финансирования также имеет значение

Латиноамериканские проекты не могут напрямую копировать показатели окупаемости из Европы, Китая или США.

МЭА и OLADE сообщают, что затраты на финансирование проектов возобновляемой энергетики и аккумуляторных батарей в Бразилии и Мексике могут быть в два-три раза выше, чем в странах с развитой экономикой.

Проект хранилища может работать технически, но при этом потерпеть неудачу с финансовой точки зрения, если модель окупаемости предполагает условия финансирования, которые клиент не может получить.

Когда гибридная солнечная энергия имеет больше смысла, чем любой экстремальный вариант

Многим проектам не нужно выбирать между «только сетью» и «полностью независимым». Гибридный инвертор позволяет объекту оставаться подключенным к электросети, сохраняя при этом емкость аккумулятора на случай сбоев или периодов дорогостоящей эксплуатации.

Для домов, торговых объектов и небольших объектов управления и контроля этого может быть достаточно: используйте солнечную энергию при наличии сети, а затем оставляйте включенными только выбранные резервные нагрузки в случае сбоя сети.

МЭА ожидает, что распределенная солнечная энергия в жилых, коммерческих, промышленных и автономных сетях будет составлять 42% глобального расширения фотоэлектрической энергетики, и отмечает, что распределенная солнечная энергия в сочетании с накопителями растет на рынках с ненадежными электрическими сетями.

Резервное копирование только той нагрузки, которая имеет значение

Рассмотрим иллюстративный коммерческий сайт с:

• Общая мощность подключенного оборудования 45 кВт

• 25 кВт нормальная рабочая нагрузка

• Критическая нагрузка 10 кВт

• Цель резервного копирования на 3 часа

Проектирование батареи для полной подключенной нагрузки мощностью 45 кВт не имело бы смысла, если бы в сети оставалось только 10 кВт.

Критическая нагрузка требует:

10 кВт × 3 часа = 30 кВтч энергии переменного тока

Фактическая батарея должна иметь емкость более 30 кВтч, поскольку инженер должен учитывать потери преобразования, допустимую глубину разряда, запас батареи, температуру, старение и будущие изменения нагрузки.

Снижение пиков может добавить еще один источник дохода

Аккумуляторные батареи также можно использовать для сокращения пиков спроса, когда за них взимается местный тариф.

Для объекта, счета которого частично оплачиваются по максимальному потреблению, снижение кратковременного всплеска спроса может привести к экономии, превышающей обычное самопотребление солнечной энергии.

Тариф решает, стоит ли использовать эту стратегию. Если клиент платит только фиксированный тариф на электроэнергию и не имеет платы за потребление или разницы во времени использования, снижение пиковой нагрузки может принести лишь небольшую финансовую выгоду или вообще не принести ее вообще.

Всегда моделируйте реальный счет.

Совет инженера по солнечной энергии SNADI/SNAT:

Прежде чем выбирать оборудование, разделите список нагрузок на три группы: обязательные нагрузки, гибкие нагрузки и нерезервные нагрузки. Подберите резервный инвертор и батарею из первой группы, затем проверьте пусковые токи двигателя и последовательность нагрузки. Это часто обеспечивает лучший коммерческий дизайн, чем определение размера хранилища на основе основного выключателя здания.

Что покупатели должны проверить перед выбором системы

Прежде чем предлагать инвертор, запросите эксплуатационные данные, которые будут определять размер инвертора и батареи.

1. Загрузить профиль

Если таковые имеются, запрашивайте интервальные данные, а не только ежемесячные кВтч.

Ежемесячное потребление говорит об объеме энергии. Он не показывает пиковую мощность или время использования электроэнергии.

2. История сбоев

Записывать:

• Отключения в месяц

• Типичная продолжительность

• Самое продолжительное за последнее время отключение

• Возникают ли сбои в рабочее время

• Какое оборудование должно оставаться в сети

3. Тариф на электроэнергию

Проверьте плату за электроэнергию, плату за спрос, периоды использования, экспортную компенсацию и налоги.

Система хранения, рассчитанная на неправильный тариф, может привести к циклическому использованию батарей, не принося достаточной финансовой выгоды.

4. Работа генератора

Для объектов, уже использующих дизельное топливо, соберите:

• Рейтинг генератора

• Расход топлива

• Время выполнения в месяц

• Цена топлива

• Стоимость обслуживания

• Минимальные ограничения по загрузке

На некоторых объектах реальным сравнением является стоимость батареи со временем работы дизельного двигателя, а не стоимость батареи с электроэнергией из сети.

5. Электрическая архитектура

Подтверждать:

• Однофазный или трехфазный

• Номинальное напряжение

• Частота

• Расположение трансформатора

• Панель критической нагрузки

• Моторные нагрузки

• Пусковой ток

• Существующее фотоэлектрическое оборудование

6. Среда установки

Жара, пыль, влажность, воздействие соли и высота над уровнем моря могут изменить требования к корпусу, охлаждению и снижению характеристик.

Защищенное внутреннее электротехническое помещение и наружная сельскохозяйственная установка не должны автоматически иметь одинаковый корпус или тепловую конструкцию.

7. Стратегия использования батареи

Определите необходимое время резервного копирования, частоту циклов, полезную емкость, протокол связи и план расширения.

Текущее портфолио SNADI/SNAT Solar включает линейку гибридных и автономных инверторов, а также аккумуляторов LiFePO4 для жилых и коммерческих помещений.

8. Правила локальной сети

Требования к межсетевому соединению, экспортной компенсации и батареям различаются в зависимости от страны и коммунального предприятия.

Какая система подходит для распространенных приложений в Латинской Америке?

Городское жилье с надежной электросетью:
сетевая солнечная энергия может предложить более простую экономику, если целью является сокращение счетов, а резервное питание имеет небольшую ценность.

Жилье с периодическими отключениями электроэнергии:
гибридный инвертор со скромной батареей может обеспечить работу освещения, охлаждения, Интернета и некоторых приборов, не платя за полную автономную автономность.

Удаленная ферма:
автономная солнечная энергия может быть уместна там, где расширение сети обходится дорого. Пусковой ток насоса, сезонная потребность в орошении и резервный генератор должны быть тщательно проверены.

Небольшой супермаркет:
Гибридная солнечная энергия может быть привлекательной, когда холодильное и кассовое оборудование должно выдерживать сбои. Разделение критических цепей может снизить капитальные затраты на хранение.

Гостиница или коммерческое здание:
ответ зависит от занятости в дневное время, нагрузки на кондиционирование воздуха, платы за потребление электроэнергии и стоимости простоев. Самопотребление солнечной энергии может в первую очередь оправдать использование фотоэлектрических систем, в то время как хранение добавляется только там, где это поддерживают тарифы или соображения устойчивости.

Небольшой завод или мастерская:
трехфазные нагрузки, двигатели и простои производства становятся основными факторами проектирования. Батарея, рассчитанная только на основе среднего потребления кВтч, может не поддерживать события запуска.

Для коммерческих проектов SNADI/SNAT Solar в настоящее время поставляет инверторы и накопители LiFePO4 для снижения пиковых нагрузок, самостоятельного потребления солнечной энергии и резервного копирования, включая модульные системы C&I.

Окончательное решение: подключение к сети, автономная сеть или гибрид?

Ответ на вопрос о солнечной энергии в сети или вне сети должен исходить из эксплуатационных проблем объекта, а не из спецификации инвертора.

Если у клиента надежная сеть, высокий уровень потребления в дневное время и он хочет минимальных первоначальных инвестиций, сетевая солнечная энергия часто заслуживает первого рассмотрения.

Если электроснабжение недоступно или расширение сети слишком дорого, практичным выбором может быть автономная сеть. В этом случае необходимо учитывать автономность аккумулятора, запуск двигателя, сезонное производство солнечной энергии и резервный генератор.

Если сеть доступна, но ненадежна, запустите гибридный вариант отдельно. Покупателю, возможно, будет выгоднее большую часть времени использовать сеть и платить за достаточную емкость аккумулятора, чтобы защитить только те нагрузки, которые не могут позволить себе остановиться.

Поэтому для дистрибьюторов, установщиков и коммерческих покупателей вопрос о покупке должен измениться с:

«Какой инвертор дешевле?» до «Какое сочетание мощности инвертора, емкости аккумулятора и стратегии эксплуатации обеспечивает наименьшую приемлемую стоимость жизненного цикла и эксплуатационный риск?»

Заключение:

SNADI/SNAT Solar поставляет гибридные и автономные инверторы, аккумуляторы LiFePO4, бытовое и коммерческое оборудование для хранения энергии для жилых, , малых коммерческих предприятий и C&I . Начните проект с пяти входных данных: профиль нагрузки, состояние сети, необходимое время резервного питания, напряжение на объекте и условия установки. Выбор продукта должен происходить после того, как эти цифры станут ясными.

✉️ Электронная почта : marketing@snadi.com.cn

Веб-сайт :

www.snatsolar.com

www.snadisolar.com

☎️ WhatsApp/WeChat : +86 1803929353