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戶用光伏網(wǎng)訊:芬蘭研究人員已經(jīng)證實(shí)了將短期蓄電池儲(chǔ)能與季節(jié)性儲(chǔ)氫相結(jié)合的離網(wǎng)型住宅光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)可行性。建議的模型只適用于北方氣候，因?yàn)槟喜康貐^(qū)太陽(yáng)輻射量較高意味著季節(jié)性儲(chǔ)能需求減少。該發(fā)電系統(tǒng)在芬蘭一棟現(xiàn)有的獨(dú)戶住宅中完成了測(cè)試，該住宅采用一個(gè)21千瓦的屋頂光伏陣列和一臺(tái)6千瓦的地源熱泵。
芬蘭拉普蘭塔理工大學(xué)（LUT）的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，只有在同時(shí)結(jié)合短期蓄電池儲(chǔ)能和季節(jié)性儲(chǔ)氫，且家庭高峰耗電量不太高的情況下，離網(wǎng)型住宅光伏發(fā)電解決方案才具有技術(shù)可行性。
在發(fā)表于《太陽(yáng)能》（Solar Energy）雜志上的《在北方氣候下結(jié)合蓄電池和氫儲(chǔ)能的、基于太陽(yáng)能光伏的離網(wǎng)型家庭能源系統(tǒng)的技術(shù)可行性評(píng)估》一文中，研究小組模擬了芬蘭一棟現(xiàn)有的獨(dú)戶住宅的類似方法，該住宅采用集成在用電系統(tǒng)中的一個(gè)21千瓦的屋頂光伏陣列和一臺(tái)6千瓦的地源熱泵。
他們收集了從2017年1月至2019年12月的三年期間的光伏發(fā)電和用電的每小時(shí)平均功率數(shù)據(jù)。
這座兩層的住宅采用零能耗建筑設(shè)計(jì)，其東西向的光伏系統(tǒng)依靠一臺(tái)16千瓦的逆變器?？茖W(xué)家們表示：“與光伏峰值功率容量相比，減少逆變器的負(fù)載對(duì)北方地區(qū)發(fā)電設(shè)施而言在經(jīng)濟(jì)上更可取?！彼麄冞M(jìn)一步解釋道：“光伏系統(tǒng)的容量已經(jīng)到了無法通過增加光伏峰值功率來進(jìn)一步提高自給自足率的程度了?！鼻已a(bǔ)充說這座住宅的自給自足率為36.81%，這與所有北歐國(guó)家的數(shù)值都相符。年均剩余光伏電力估計(jì)在200%左右。
在他們的模擬中，學(xué)者們使用電池組進(jìn)行短期儲(chǔ)能并控制峰值需求，并使用與水電解槽和燃料電池相連的儲(chǔ)氫罐進(jìn)行季節(jié)性儲(chǔ)能。剩余光伏電力主要用來為蓄電池充電，且只有在給蓄電池充滿電時(shí)才用來為電解槽供電。另一方面，過度需求始終首先由蓄電池來滿足。他們還指出：“通過根據(jù)蓄電池的充電狀態(tài)來限制其輸出功率，可以最大限度地減少不必要的燃料電池突然啟動(dòng)和關(guān)閉?！?/p>
通過敏感度分析和功率平衡分析，該芬蘭研究小組順利收集到在儲(chǔ)能階段后未滿足的電力需求以及年度氫消耗總量和產(chǎn)量相關(guān)的數(shù)據(jù)。研究報(bào)告的作者總結(jié)道：“根據(jù)模擬結(jié)果，很明顯單獨(dú)的蓄電池或氫儲(chǔ)能系統(tǒng)都不足以在北方氣候和日照條件下維持全年的離網(wǎng)運(yùn)行?！彼麄兊难芯拷Y(jié)果表明，如果僅使用蓄電池，則這樣一個(gè)項(xiàng)目將需要一套“不切實(shí)際”的大型系統(tǒng)，而單單產(chǎn)氫又會(huì)由于低能量轉(zhuǎn)
換效率而造成浪費(fèi)。但是，結(jié)合這兩種技術(shù)使得離網(wǎng)型住宅太陽(yáng)能成為了一種可行的解決方案，盡管限制高峰值功效仍然至關(guān)重要。
建議的系統(tǒng)只能使用最小儲(chǔ)能容量為20千瓦時(shí)的蓄電池以及裝機(jī)容量至少為4至7千瓦的燃料電池和電解槽來運(yùn)行?！霸诙荆瑸榱司S持系統(tǒng)運(yùn)行，儲(chǔ)氫容量需要達(dá)到大約170至190公斤。因此，除非使用額外的壓縮機(jī)，否則住宅中需要留出相對(duì)較大的物理儲(chǔ)氫面積?！笨茖W(xué)家們肯定道。
研究小組接著表示，這些研究結(jié)果的有效性僅限于北方氣候，因?yàn)槟戏降貐^(qū)的太陽(yáng)輻射量更高意味著季節(jié)性儲(chǔ)能需求減少。
