电池和氢气使住宅离网光伏技术可行

来源： 2020-12-21 17:12:03

芬兰拉彭兰塔理工大学(LUT)的科学家发现，只有在与短期电池存储和季节性氢存储同时进行，并且家庭的峰值能耗不达标的情况下，在北部气候下，住宅离网光伏解决方案在技术上才可行太高。

在发表于《太阳能》杂志上的论文“在北方气候中基于太阳能光伏的离网式家用能源系统的电池和氢能存储的技术可行性评估”中，研究团队模拟了一个类似方法的模型，该模型适用于加拿大现有的单户住宅芬兰拥有21 kW屋顶阵列和6 kW地源热泵，用于加热，这被纳入了电力消耗。

从2017年1月至2019年12月的三年中，收集了光伏发电和用电量的每小时平均功率数据。

这栋两层楼的房屋设计为零能耗建筑，其光伏系统面向南方和东西方向。它由一个10.4系统组成，该系统带有一个朝南的9 kVA串逆变器和一个10.7 kW的阵列，带有一个东西向的7 kVA逆变器。

科学家说：“相比于光伏峰值功率，将逆变器小型化对于北方地区的安装在经济上是可取的。”他们进一步解释说：“通过增加光伏峰值功率，光伏系统的容量已定到不能进一步改善自给自足的程度，”他们进一步解释说，并发现房屋的自给率为36.81%，即符合所有北欧国家的价值观。估计每年的平均剩余光伏发电量约为200%。

在他们的模拟中，学者们使用电池组来存储短期能量并控制峰值需求，并使用一个与水电解池和燃料电池连接的氢气罐进行季节性存储。多余的PV电主要用于给电池充电，只有在充电后才用于为电解槽供电。另一方面，电池总是会首先满足需求。他们还指出：“通过基于电池的充电状态限制燃料电池的输出功率，可以最大程度地减少不必要的突然打开和关闭燃料电池的电源。”

通过敏感性分析和功率平衡分析，芬兰小组能够收集有关存储阶段后未满足的电力需求以及年度氢气总消耗量和生产量的数据。该研究的作者总结道：“基于仿真结果，很明显，仅靠电池和氢能存储系统都不足以在全年的北方气候和日照条件下维持全年的离网运行。”根据他们的发现，仅使用电池将需要“不切实际”的大型系统来进行此类项目，仅氢生产将因其往返效率低而造成浪费。但是，如果将两者结合在一起，这两种技术可以使住宅离网太阳能成为可行的解决方案，尽管限制高峰值功耗将至关重要。

提出的系统只能通过使用最小存储容量为20 kWh的电池以及燃料电池和电解池的安装容量至少为4到7 kW的系统才能工作。科学家们说：“为了在冬季维持系统运行，需要约170kg至190kg的氢气存储量，因此，除非使用额外的压缩机，否则在住宅中需要相对较大的空间进行氢气的物理存储。”肯定的。

研究小组继续说，这些发现的有效性仅限于北部气候，因为在更南部的位置更高水平的太阳辐射将意味着对季节性存储的需求减少。

电池和氢气使住宅离网光伏技术可行

芬兰拉彭兰塔理工大学(LUT)的科学家发现，只有在与短期电池存储和季节性氢存储同时进行，并且家庭的峰值能耗不达标的情况下，在北部气候下