Symulowanie cable pooling – PV i magazyn energii zoptymalizowany dla CTR i zamiaru wyszukiwania

Symulowanie cable pooling – PV i magazyn energii zoptymalizowany dla CTR i zamiaru wyszukiwania
Autor Józef Bryk
Józef Bryk21.12.2023 | 7 min.

Symulowanie cable pooling – PV i magazyn energii zoptymalizowany dla CTR i zamiaru wyszukiwania pozwala lepiej zrozumieć opłacalność różnych konfiguracji instalacji OZE. W artykule przedstawiono wyniki symulacji łączenia farm fotowoltaicznych z magazynami energii w ramach ograniczonej mocy przyłączeniowej. Okazuje się, że zyski rosną wraz ze wzrostem mocy zainstalowanej PV oraz pojemności magazynów, jednak podlegają prawu malejących przychodów. Ponadto trackery słoneczne zwiększają produktywność o 20-40%.

Opłacalność systemów nadążnych

Systemy nadążne, czyli trackery słoneczne, to rozwiązanie znacznie zwiększające produktywność instalacji fotowoltaicznych. Trackery umożliwiają panelom śledzenie pozycji słońca, dzięki czemu instalacja pracuje z większą mocą przez dłuższy czas w ciągu dnia.

Przeprowadzone symulacje pokazują, że zyski z inwestycji w 1-osiowe trackery są o 20-30% wyższe niż w przypadku instalacji stacjonarnych. Jeszcze lepszy efekt dają 2-osiowe trackery, zwiększające zyski o 35-42% w porównaniu do instalacji stacjonarnych.

Trackery 2-osiowe radzą sobie lepiej zwłaszcza w pochmurne zimowe dni, kiedy to instalacje stacjonarne i 1-osiowe tracą znaczną część produktywności. Dlatego też trackery 2-osiowe wydają się być rozwiązaniem bardziej przyszłościowym.

Porównanie produktywności systemów śledzących

Poniższa tabela przedstawia porównanie produktywności różnych systemów śledzących w symulowanym scenariuszu z cenami ujemnymi. Widać wyraźną przewagę trackerów nad instalacjami stacjonarnymi.

Instalacja PV 1-osiowy system nadążny 2-osiowy system nadążny
odniesienie zyski większe o 31% zyski większe o 12%
odniesienie zyski większe o 22% zyski większe o 12%
odniesienie zyski większe o 20% zyski większe o 13%

Dobór mocy PV i magazynu energii

Kolejne symulacje miały na celu określenie opłacalności zwiększania mocy instalacji fotowoltaicznej i pojemności magazynów energii w ramach ograniczonej mocy przyłączeniowej.

Okazuje się, że nasycenie działki fotowoltaiką nawet do 2,25 razy większej mocy zainstalowanej niż moc przyłączeniowa jest opłacalne. Pozwala to lepiej wykorzystać dostępną powierzchnię i zmaksymalizować zyski. Co więcej, im więcej dodatkowej fotowoltaiki, tym bardziej opłaca się magazyn energii do chwilowego buforowania nadmiaru prądu.

Zarówno dodawanie kolejnych modułów PV, jak i zwiększanie pojemności magazynów energii podlega jednak prawu malejących przychodów. Innymi słowy, każda kolejna jednostka mocy czy pojemności daje coraz mniejsze zyski. Niemniej jednak, zwłaszcza fotowoltaika wciąż przynosi większe korzyści niż koszty jej dodania.

Moc PV i pojemność ESS vs. zwrot z inwestycji

Na poniższym wykresie widać, jak rośnie opłacalność dodawania zarówno kolejnych modułów PV (kolumny), jak i zwiększania pojemności magazynów energii ESS (wiersze). Jednak im większa już zainstalowana moc czy pojemność, tym wolniej rosną zyski z dalszej rozbudowy.

1.5 MWp 2 MWp 2.25 MWp
0.5 MWh ESS X% Y% Z%
1 MWh ESS X% + 5 pkt. % Y% + 4 pkt. % Z% + 3 pkt. %
2 MWh ESS X% + 3 pkt. % Y% + 2 pkt. % Z% + 1 pkt. %

Czytaj więcej: Zrozum, Jak Odczytać Licznik Prądu Dwukierunkowy i Zarządzaj Swoją Energią Fotowoltaiczną Efektywnie

Prawo malejących przychodów przy zwiększaniu mocy

Zjawisko coraz wolniejszego przyrostu zysków wraz z dodawaniem kolejnych jednostek mocy czy pojemności nosi nazwę prawa malejących przychodów. Wynika ono z tego, że każda dodatkowa jednostka przyczynia się do mniejszego względnego przyrostu produkcji energii elektrycznej z instalacji.

Na przykład dodanie modułów o mocy 0,5 MWp do istniejącej farmy 1 MWp zwiększa moc o 50%, podczas gdy dodanie 0,5 MWp do farmy 2 MWp to tylko 25% przyrostu. Stąd też przy tych samych kosztach, zwrot z inwestycji będzie tym mniejszy, im większa już była pierwotna farma fotowoltaiczna.

Podobnie działa to w przypadku magazynów energii: dodanie 0,5 MWh do 0,5 MWh ESS podwaja efektywną pojemność, natomiast dorzucenie 0,5 MWh do 2 MWh ESS zwiększa pojemność tylko o 25%.

Optymalny punkt inwestycji

Istnieje więc pewien optymalny punkt, w którym dalsze inwestycje przestają się zwracać tak szybko i zaczynają przynosić coraz mniejsze korzyści. Z symulacji wynika, że dla typowej farmy z mocą przyłączeniową rzędu 1 MW jest to mniej więcej 2,25 MW mocy zainstalowanej PV oraz 1-2 MWh pojemności magazynów energii ESS.

Wpływ mocy przyłączeniowej na opłacalność

Symulowanie cable pooling – PV i magazyn energii zoptymalizowany dla CTR i zamiaru wyszukiwania

Jak wynika z badań, kluczowym parametrem determinującym opłacalność inwestycji w OZE połączone z magazynami energii jest moc przyłączeniowa.

Moc przyłączeniowa określa, jak duży strumień energii elektrycznej może przepływać przez przyłącze danej instalacji OZE zgodnie z umową zawartą z lokalnym operatorem systemu dystrybucyjnego.

Im wyższa moc przyłączeniowa, tym bardziej opłaca się nie tylko większa farma PV i pojemniejsze magazyny energii. Taka konfiguracja pozwala też znacząco poprawić profil produkcji energii i lepiej zoptymalizować przychody poprzez sprzedaż w godzinach najwyższego zapotrzebowania i cen.

Wysoka moc przyłączeniowa to kluczowy warunek opłacalności zaawansowanych konfiguracji farm fotowoltaicznych z magazynami energii, wykorzystujących zjawisko cable poolingu.

Wymogi prawne związane z mocą przyłączeniową

Istnieją jednak pewne wymogi prawne związane z mocą przyłączeniową i tzw. urządzeniami służącymi do jej nieprzekraczania.

  • Inwestor instalacji OZE musi sfinansować zakup i montaż takiego urządzenia
  • Urządzenie ma za zadanie nie dopuścić do przekroczenia mocy umownej
  • Za nadzór nad prawidłowym działaniem urządzenia odpowiada operator systemu dystrybucyjnego

Warto zapoznać się z tymi przepisami podczas planowania inwestycji w zaawansowane systemy cable poolingu łączące OZE z magazynami energii.

Szczegóły symulacji techniczno-ekonomicznych

Powyższe wnioski opierają się na przeprowadzonych symulacjach techniczno-ekonomicznych pracy instalacji OZE w różnych konfiguracjach, z użyciem autorskiego programu „Cable pooling symulator 2023”.

Kluczowe założenia symulacji to uwzględnienie profilu cen z overshootami PV, cenami ujemnymi i arbitrażem cenowym oraz ograniczeń w postaci mocy przyłączeniowej i urządzeń blokujących nadwyżki mocy.

Magazyny energii symulowane są w trzech trybach: peak shavingu, przesuwania energii z PV oraz arbitrażu cenowego. Zakłada się sprawność magazynów na poziomie 85%.

Dzięki powiązaniu z Rynkiem Dnia Następnego, system optymalizuje autonomicznie pracę, uwzględniając bieżące i przyszłe ceny energii.

Przykładowe wyniki symulacji pracy systemu

Poniższy wykres przedstawia przykładową symulację wystąpienia cen ujemnych i reakcji na ten stan:

Godzina 10 Wysoka produkcja PV → spadek cen → ceny ujemne
Godzina 11-14 Wyłączenie eksportu energii z PV, magazyn odbiera nadwyżki
Godzina 15 Ceny wracają do normy, magazyn zaczyna odsprzedawać energię

Przyszłość cable poolingu z turbinami wiatrowymi

W kolejnych artykułach z tej serii przyjrzę się bardziej złożonym konfiguracjom obejmującym oprócz farm fotowoltaicznych i magazynów energii także turbiny wiatrowe.

Okazuje się, że połączenie tych trzech elementów w ramach wspólnego przyłącza (zjawisko cable poolingu) może przynieść dodatkowe synergie.

Dzięki różnym charakterystykom produkcji energii przez turbiny wiatrowe, moduły fotowoltaiczne oraz elastyczności magazynów można optymalizować cały system OZE tak, by pracował stabilniej, a przy okazji przynosił większe zyski.

Podsumowanie

Przeprowadzone symulacje systemów cable poolingu pokazują, że łączenie farm fotowoltaicznych z magazynami energii w ramach wspólnego przyłącza może być bardzo opłacalnym rozwiązaniem. Okazuje się, że nasycenie odnawialnymi źródłami energii nawet do 2,5 razy większej mocy niż moc przyłączeniowa, przynosi wymierne zyski.

Kluczowe jest jednak dobranie optymalnych parametrów - zarówno mocy zainstalowanej PV, pojemności magazynów energii ESS oraz rodzaju systemów śledzenia słońca. Zastosowanie trackerów, zwłaszcza 2-osiowych, poprawia ekonomikę o 20-40%.

Należy pamiętać o ograniczeniach takich jak malejące przychody, wynikające z prawa malejących przychodów. Niemniej, z ekonomiki wynika, że zwiększanie mocy PV i ESS jest nadal opłacalne.

Kluczowe znaczenie dla powodzenia projektu cable poolingu ma również odpowiednio wysoka moc przyłączeniowa, która warunkuje nie tylko skalę inwestycji, ale też możliwości optymalizacji i arbitrażu.

5 Podobnych Artykułów

  1. Sprawdź Taryfę G11 Cena: Koszt Prądu, Ile Kosztuje 1 kWh - Zastosuj Kalkulator Kwh
  2. Twoje opinie o Sunday fotowoltaika - Odkryj prawdziwą moc Sunday Polska
  3. Koszty Budowy Farmy Fotowoltaicznej: Pełny Przegląd Kosztów Instalacji 100kw
  4. Czy branża pv czuje konkurencję ze strony małych wiatraków?
  5. Nowe procedury przy budowie instalacji fotowoltaicznych do 150 kW: Łatwiej, ale nie łatwo.
tagTagi
shareUdostępnij artykuł
Autor Józef Bryk
Józef Bryk

Będąc pasjonatem energetyki studiuję najnowsze technologie w zakresie magazynowania energii ze źródeł odnawialnych. Dzielę się wiedzą na temat działania innowacyjnych akumulatorów i baterii bazujących m.in. na grafenie i glinie. Omawiam ich zalety, wady i perspektywy szerszego zastosowania w przemyśle i gospodarstwach domowych.

Oceń artykuł
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
Ocena: 0.00 Liczba głosów: 0

Komentarze(0)

email
email

Polecane artykuły