Исследование энергетической и экономической эффективности фотоэлектрических систем

- Системы накопления энергии общего пользования 
Эффективным с точки зрения повышения коэффициента самопотребления 
ФЭС может быть объединение домохозяйств в локальную изолированную 
микроэнергосистему с единой системой НЭЭ, в которой обмен энергией 
происходит внутри этой группы потребителей.
При этом использование таких так 
называемых коммунальных систем НЭЭ наиболее актуально в случае 
динамического ценообразования на рынке электроэнергии (когда стоимость 
потребленной энергии зависит от часа суток), а также при наличии запрета выдачи 
электроэнергии в сеть в ночное время [52], в то время как использование такого 
подхода при «плоском» тарифе (когда величина тарифа на ЭЭ одинакова в течение 
суток) зачастую не дает ощутимого экономического эффекта.
Потенциал использования системы НЭЭ общего пользования для 
сглаживания пика энергопотребления на уровне района сильно чувствителен к 
величине емкости накопителя. Кроме того, аккумулятор малой емкости с большой 
долей вероятности будет иметь меньший срок службы из-за ограниченного ресурса 
циклов заряда/разряда, в то время как батарея большой емкости позволит сократить 
количество циклов и глубину разряда, и, соответственно, увеличить срок службы 
батареи [53, 54]. Наращивание мощности системы НЭЭ, в свою очередь, сопряжено 
с ростом капитальных затрат [55, 52]. 
В связи с этим, актуальным вопросом является разработка подходов и 
методов определения оптимальной энергоемкости системы НЭЭ для систем 
энергоснабжения единичных потребителей или групп потребителей. 
В отечественных и зарубежных публикациях методики проектирования и 
оптимизации энергоустановок на основе ВИЭ, в частности, ФЭС, представлены 
достаточно широко [56 57]. Анализ результатов ряда исследований, направленных 
на поиск оптимальной емкости системы НЭЭ, показал, что: 

---

32 
– для решения задачи сглаживания пика энергопотребления по критериям 
баланса между коэффициентами самопотребления и самодостаточности и 
величины чистой приведенной стоимости [58, 59] в среднем оптимальная 
мощность системы хранения рассчитывается из соотношения 0,75…1 кВт∙ч на 1 
МВт∙ч годового энергопотребления. При этом отмечается, что наибольшего 
эффекта можно достигнуть, используя НЭЭ в сочетании с массивом ФЭМ, 
мощность которого подбирается из соотношения 1 кВт
пик
на 1 МВт∙ч годового 
энергопотребления. При таком соотношении можно добиться снижения количества 
потребленной из сети энергии на 20…50% в зависимости от используемых 
стратегий управления системой НЭЭ (максимальный эффект достигается с 
использованием эвристических алгоритмов управления при условии близкого к 
идеальному прогнозирования перетоков энергии в системе (профилей генерации и 
потребления)). 
- Батареи электротранспорта 
Активное распространение электрических и гибридных автомобилей, 
использующих аккумуляторные батареи высокой энергоемкости, открывает 
дополнительные возможности по увеличению самопотребления систем 
микрогенерации. Результаты ряда исследований [60, 61, 62] демонстрируют 
очевидные преимущества «умного» заряда электромобилей, заключающегося в 
подстраивании под профиль солнечной генерации: это позволяет не только 
значительно увеличить коэффициент самопотребления (в некоторых случаях – до 
90%), но и снизить величину пикового потребления мощности на 30…70%, что 
может дать значительный экономический эффект при работе в ценовых категориях 
электроэнергии, предусматривающих динамическое ценообразование и(или) плату 
за мощность. 
Интересным 
решением, 
позволяющим 
также 
увеличить 
долю 
использованной на месте сгенерированной энергии и снизить потребление из сети 

---

33 
в пиковые часы, является использование в жилых помещениях отработавших 
ресурс автомобильных батарей [63]. 
Стоит подчеркнуть, что эффективность применения любой из 
рассмотренных выше технологий накопления электрической энергии зависит во 
многом от выбранного алгоритма управления НЭЭ. Например, стандартный 
алгоритм, при котором НЭЭ заряжается только при наличии избытка солнечной 
генерации и разряжается в часы вечернего сетевого пика, тоже может быть 
достаточно эффективным, однако могут быть использованы и другие, более 
сложные алгоритмы, позволяющие минимизировать обмен энергией с сетью. 
Например, возможность заряда НЭЭ не только от массива ФЭМ, но и от сети в 
ночное время для покрытия утреннего пика электропотребления [35].