家用太阳能发展目前存在哪些挑战,如何克服这些难题?

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太阳能是一种清洁、可再生的电力来源,有可能在满足世界能源需求方面发挥重要作用,但在充分利用这一潜力方面仍存在一些挑战。研究人员研究了一些阻碍太阳能利用的问题,并提出了不同的政策来鼓励使用这种技术。


近年来,安装太阳能电池板以抵消能源成本和减少对环境的影响,越来越受到业主的欢迎。在全球范围内,越来越多的国家同样鼓励在住宅楼安装太阳能光伏发电,以增加可再生能源在其能源结构中的比例,加强能源安全。尽管这种发电方式具有良好的优势,但仍有一些挑战需要克服。

家用太阳能发展目前存在哪些挑战,如何克服这些难题?

储存多余电力的电池


太阳能光伏发电在白天电力需求低迷时达到高峰,导致生产过剩,尤其是在工作日人们通常不在家的时候。目前,这些过剩的电力供应通常被输出到中央电网,但理想的情况是,拥有太阳能电池板的家庭应该能够将过量生产的太阳能电力储存起来,例如使用电池,并在晚上需求量大、没有太阳能发电的时候消耗掉。问题是,目前电池的投资成本相当高,这使得消费者将太阳能光伏与电池搭配使用的方式在经济上并不划算。在他们发表在《应用能源》杂志上的新研究中,来自IIASA、英国伦敦大学学院和芬兰阿尔托大学的研究人员研究了这一挑战,并提出了不同的政策来鼓励居民电力消费者将太阳能光伏与电池储能配对。


"我们想确定在目前的市场条件下,投资住宅太阳能光伏与电池储能结合是否可以为住宅消费者带来盈利,以及可以通过什么样的支持政策来提高独立电池或光伏+储能系统的盈利能力。除此之外,我们还想比较每项光伏电池政策的系统(或监管)成本,以及该政策对投资这些技术的居民消费者的好处。"主要作者Behnam Zakeri解释说,他是IIASA能源、气候和环境项目的研究员。

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使用电池存储的好处


研究表明,如果没有蓄电池,业主只能使用太阳能光伏板30%-40%的电力,其余的电力则被输出到电网,对业主来说几乎没有任何好处。而如果安装了家用蓄电池,楼内太阳能光伏的自耗电量几乎增加了一倍,使居民从电网进口的电力减少了84%,从而可以帮助业主减少对电网和电价的依赖。此外,研究人员还发现,虽然目前光伏电池对居民用户来说并没有真正的利润,但只要实施稍微不同的政策和法规,即使在太阳能辐照相对较低的高纬度国家,光伏发电也可以变得有利可图。

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分散式能源系统的能源政策


作者提出了一些新的储能政策,根据政策的不同,住宅光伏电池储能的投资回报率在40%到70%之间。其中包括,国家可再生能源政策应采取更多创新的激励措施,根据这些系统对电网的贡献,提高分散式绿色能源解决方案的经济盈利能力。结果表明,这一点很容易实现,例如,奖励消费者在现场使用其太阳能光伏发电,而不是鼓励他们将其生产的多余太阳能出口到电网。


研究人员进一步认为,目前公用事业公司和配电公司的创收方式本身就可能成为促进建筑自用可再生能源的障碍,因为这些公司通常会对消费者从电网进口的每单位电力收取费用。如果消费者因此独立于电网,电网运营商和公用事业公司将失去很大一部分收入。这样的情况下,需要新的商业模式和运营模式来保证中央公用事业公司不会将分散式解决方案视为对其收入的威胁。


在如今的可再生能源发电环境下,资本补贴是为电池投资支付部分费用的一种选择。研究指出,这些政策对系统来说成本很高,而且可能不会自动带来系统层面的收益,因为它们并没有奖励电池的最佳使用。为此,Zakeri和他的同事提出了一种 "存储政策",奖励住宅电池所有者在系统需要时随时存储和放电。当然,光伏-电池系统的盈利能力还取决于系统中零售定价机制的类型。研究结果表明,在用户端实行动态电价,比如按小时计算的电价,加强非高峰期和高峰期电价之间的差距,将鼓励消费者使用家用电池,在低价时段充电,在电价高时放电,从而获得收益。这种家用电池的运行方式有助于减轻高峰期电网的压力,对系统有很大好处。


"传统的集中式能源结构正在向基于分散式可再生能源解决方案的新系统过渡。这需要更加灵活、现代、有效的政策,以保证能源转型的社会效益和经济效益。我们希望我们的分析有助于更好地理解一些能源政策的作用,可以促进分散式能源解决方案的发展。"Zakeri总结道。


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