가정용 배터리 에너지 저장은 여전히 태양 '오리 곡선 '문제에 대한 최상의 솔루션입니다.

지붕에서 태양 에너지의 성장으로 인한 전력 불균형은 낮 동안의 전력 운영 수요를 줄입니다. 날씨가 좋고 태양이 설정되면 지붕의 발전이 빠르게 감소하여 전통적인 화석 연료 발전기가 출력 전력을 빠르게 증가시켜야합니다. 현재 전력망 안정성 문제가 나타납니다.

밤에는 가계 전기 수요가 증가함에 따라 문제가 악화됩니다. 오리 곡선에 가장 간단한 솔루션은 단일 가정용 태양계에 배터리 에너지 저장을 추가하여 순 전력 곡선을 부드럽게하는 것입니다.

위의 솔루션은 대중에게 알려져 있지만 대안을 평가할 수있는 정보는 거의 없습니다. 따라서이 기사에서는 가정용 배터리가 가계 및 그리드 전력 성능에 미치는 영향을 결정하는 연구 결과에 근거하여 논의 할 것입니다.

그림 1은 가족의 문제를 보여줍니다. 

곡선 (a)은 전형적인 패밀리의 일일 부하 곡선을 보여줍니다. 호주 가정의 일일 전기 소비량은 약 20kWh이며 아침과 저녁에는 피크 부하가 있습니다. 전기 소비는 낮과 늦은 밤에 가장 적은 것입니다.

곡선 (b)은 서호주 퍼스의 화창한 봄날에 집에 4kWP 지붕 태양열 어레이가 제공하는 태양 전력의 계산 결과를 보여줍니다. 정오에 태양 광 발전이 절정에 이르면 전기가 거의 쓸모가 없었습니다.

이 화창한 날 동안, 가족은 하중과 공급 곡선 사이의 불일치로 인해 이용 가능한 태양 광 발전의 38% 만 사용했습니다. 낮에는 전력 가정을 초과하는 부하가 그리드에 입력됩니다.

곡선 (c)은 집 안팎으로 순 전력 흐름을 보여줍니다 (음수 값은 출력 전력입니다). 가족의 오리 곡선입니다. 정오에 태양열 출력은 전력망의 운영 수요를 줄입니다.

옥상 태양 광 발전의 감소와 가계 부하의 증가는 오후에 순 전기를 증가시키기 시작했습니다. 가계 전력의 비동기 공급과 수요로 인해 그리드는 오후에 증가하는 부하를 충족시키기 위해 백업 전력을 제공해야합니다.

가계 전류에 10kWh 배터리를 추가하는 효과는 그림 2의 곡선 (b)에 표시됩니다.

주간 에너지 저장은 전력 출력을 17.5kWh로 7.5kWh로 감소 시켰으며, 이는 60%이상 떨어졌습니다. 전기는 야간 부하 수요를 충족시켜 가계 태양 에너지의 자급 자족 속도를 38%에서 82%로 증가시킵니다.

곡선 (C)에 표시된 바와 같이, 또 다른 10kWh의 에너지 저장 (총 20kWh)을 추가하면 곡선을 완전히 매끄럽게 만들고 하루의 가정용 전력 소비를 실현할 수 있습니다. 또한 4kWh의 전기는 오후 8시에 그리드로 전송하기 위해 배터리에 예약되어 있습니다.

그림 3은 그림 2에 표시된 가구 전력이 Western Australia Power Grid의 현재 배경 아래에 놓이는 상황을 보여줍니다. 그림 3 (a)는 2020 년 10 월 20-24 일 주 동안의 작동 및 기본 전기 수요 곡선을 보여줍니다.

운영 수요 곡선에는 지붕 태양 에너지를 제외한 모든 형태의 발전이 포함됩니다. 모든 날은 화창하고 최대 전력 수요는 약 2500MW입니다. 옥상 태양 광 발전은 정오에 정오에 약 1100MW의 전기를 제공 할 수 있으며, 이는 피크 수요의 45%에 해당합니다.

도 2에 도시 된 바와 같이, 정오에 가족의 4kWP 지붕 어레이의 피크 출력 전력 흐름은 약 3kW이다. 그리드의 전력 레벨과 비교할 때 이것은 매우 적은 숫자 인 것 같습니다.

그러나 옥상 태양열이 있고 그리드에 연결된 서호주 주택의 수가 전력 (KW)에 추가되면이 숫자가 상당합니다. 서호주에서는 옥상 태양열이 가장 큰 그리드 전기 공급원입니다.

서호주의 약 110 만 주택의 약 33%가 옥상 태양 광 발전을 보유한 것으로 추정됩니다. 이 주택이 정오에 그리드에 3kW 전력을 출력하면 총 전력은 약 1.1GW에 도달 할 수 있으며 이는 AEMO 데이터와 상당히 일치합니다.

도 3 (a)에 도시 된 바와 같이, 지붕 태양 에너지의 공급은 오후에 빠르게 0으로 돌아옵니다. 밤에 증가하는 피크 하중을 충족하는 동안 사용 가능한 예약 가능한 전력을 빠르게 증가 시켜이 전력 손실을 보충해야합니다.

그림 3 (b)는 각 지붕에 10kWh의 태양 에너지 저장을 추가하는 효과를 보여줍니다. 도 3 (a)와 비교하여, 에너지 저장이 증가한 후, 그리드에 대한 지붕 태양 에너지의 전원 공급은 57.2GWH에서 7.5GWH로 감소하며 하루 평균 87% 감소 함을 알 수있다.

전기는 오후 3시 이후에 가구의 저녁 부하 수요를 충족시키기 위해 저장됩니다. 결과적으로, 오후 부하를 충족시키는 데 필요한 일일 그리드 전력은 약 1050MW에서 약 460MW로 감소하여 56%감소했습니다. 20kWh 에너지 저장을 설치 한 후 모든 지붕 태양 광 발전은 자체 사용을위한 것입니다. 이 전원 전송은 사용자 측에서 발생합니다.

현재, 간헐적 지붕 태양 광 발전으로 인한 전력망 불안정성을 해결하기위한 전략은 주로 하향식 방법을 채택하여 지붕 및 유틸리티 태양열 발전을 제한하고 제어하여 전력망 안정성을 향상시키는 데 중점을 둡니다.

이러한 방법에는 태양 광 발전소의 출력을 제한하고 그리드 가격을 줄이거 나 폐지하고 가계 인버터의 크기를 제한하고 대형 배터리 사용이 포함됩니다. 전원 그리드에 큰 배터리를 추가하면 안정성 문제를 해결할 수 있습니다.

설치되거나 설치 될 거의 모든 대형 배터리는 주파수 제어 또는 버퍼 단기 전압 변동을 제공하는 데 사용됩니다. 주간 운영 수요 감소로 인한 이러한 문제는 가계 배터리 에너지 저장의 출현과 함께 사라져서 가계 생산량을 그리드 및 가구 부하 수요에 최소화 할 수 있습니다.

기존 및 새로운 옥상 태양계에 가정용 배터리를 추가하는 간단하고 상향식 프로세스는 태양 에너지의 자체 활용률을 크게 향상시킬뿐만 아니라 전력 전송 및 인프라 비용을 최소화합니다.

배터리가 사용자쪽에 설치되므로 추가 인프라가 필요하지 않습니다. 이 방법은 빠르게 구현해야합니다. 그리드 수준에서는 가계 전력 수요가 하루 만에 감소하고 안정화 될 것임이 분명합니다.

'Duck Curve '문제는 단일 가족의 지붕에서 유래하기 때문에 사용자 측 에서이 문제를 해결하는 것이 합리적입니다.

현재 가계 배터리 비용은 대형 배터리 비용보다 낮았습니다.