Что такое Utility Scale Solar?

Проекты по установке солнечных батарей коммунального масштаба варьируются по размеру от нескольких мегаватт (МВт) до нескольких сотен МВт. Обычно 1 МВт генерирующей мощности достаточно для питания около 200-300 домов в США. Проекты коммунального масштаба часто превышают 10 МВт, а многие могут достигать 100 МВт и более.

Что такое солнечная энергия промышленного масштаба?

Солнечная энергия промышленного масштаба относится к крупным солнечным электростанциям, которые вырабатывают электроэнергию в первую очередь для сети, обслуживая коммунальные предприятия и коммерческие организации, а не отдельные дома. Эти солнечные фермы предназначены для производства значительных объемов электроэнергии — часто в диапазоне от десятков до сотен мегаватт — с помощью солнечных фотоэлектрических (PV) панелей или технологий концентрированной солнечной энергии (CSP). Затем вырабатываемая электроэнергия передается по линиям электропередач в более широкую электрическую сеть, снабжая электроэнергией города, поселки или даже целые регионы.

Основные характеристики солнечной энергетики промышленного масштаба:

1. Большой размер: Эти солнечные установки занимают большие участки земли, часто в сельских или пустынных районах, где они могут максимально эффективно использовать солнечную энергию.

2. Сеточная интеграция: Вырабатываемая электроэнергия подается непосредственно в сеть, помогая коммунальным компаниям удовлетворять спрос потребителей на электроэнергию.

3. Высокая эффективность: Проекты по солнечной энергетике коммунального масштаба разрабатываются с расчетом на высокую эффективность, часто с использованием передовых технологий, таких как системы слежения которые регулируют угол наклона солнечных панелей в соответствии с направлением солнца для оптимальной выработки энергии.

4. Экономия от масштаба: Из-за размера и объема вырабатываемой энергии, Солнечные фермы коммунального масштаба получить выгоду от более низких затрат на единицу электроэнергии по сравнению с небольшими солнечными установками для жилых помещений.

Типы солнечной энергии промышленного назначения

В основном используются два типа технологий: солнечная энергия коммунального масштаба проекты: Фотогальванический (PV) и Концентрированная солнечная энергия (CSP).

Фотоэлектрическая (PV) солнечная энергия

Фотоэлектрическая солнечная энергия является наиболее широко используемой технологией для производства солнечной энергии в масштабах коммунального обслуживания. Она работает по принципу преобразование солнечного света непосредственно в электричество использование полупроводниковых материалов в солнечных панелях.

Как это работает:

• Солнечные панели: Они состоят из отдельных солнечных элементов, обычно из кремния, которые генерируют постоянный ток под воздействием солнечного света.
• Инверторы: Поскольку большинство сетевых систем используют переменный ток (AC), инверторы используются для преобразования постоянного тока, вырабатываемого панелями, в переменный ток.
• Подключение к сети: Электроэнергия переменного тока подается в сеть для распределения потребителям.

Ключевые особенности:

• модульная: Фотоэлектрические системы обладают высокой масштабируемостью, что делает их подходящими для крупномасштабных установок. Тысячи панелей могут быть соединены для формирования огромной коммунальной солнечной фермы.
• Эффективность: Современные фотоэлектрические системы могут достичь КПД 15-22%, и продолжающиеся исследования увеличивают это число.
• Простая установка: В отличие от систем CSP, фотоэлектрические системы не требуют сложной инфраструктуры, такой как зеркала или трекеры, что упрощает их развертывание в больших масштабах.

Преимущества:

• Масштабируемость: Может быть развернут в различных размерах, от небольшие массивы на крыше до крупных солнечных электростанций.
• Экономически эффективным: За последнее десятилетие стоимость фотоэлектрических панелей резко снизилась, что делает их экономически выгодным вариантом для крупномасштабной генерации.
• Надежный: Фотоэлектрические системы надежны и не требуют особого обслуживания, имеют длительный срок службы (обычно 25 лет или больше).

Концентрированная солнечная энергия (CSP)

CSP использует зеркала или линзы для концентрации солнечного света на небольшом, высокоэффективном приемнике для генерации тепла. Это тепло затем используется для производства электроэнергии, как правило, через паровую турбину или другой генератор, работающий на тепле.

Типы технологий CSP:

• Параболический корыто: Изогнутые зеркала концентрируют солнечный свет на трубке приемника, заполненной теплопоглощающей жидкостью. Эта жидкость нагревается до высоких температур и используется для производства пара для выработки электроэнергии.
• Солнечная электростанция (центральный приемник): Поле зеркал (гелиостатов) фокусирует солнечный свет на центральной башне, где поглощающий тепло материал, например расплавленная соль, нагревается для получения пара.
• Блюдо Стерлинг: Параболическое зеркало-тарелка фокусирует солнечный свет на приемник, который затем использует двигатели Стирлинга для выработки электроэнергии. Этот метод обычно используется для небольших проектов, но имеет потенциал для масштабирования.

Как это работает:

• Поглощение тепла: Зеркала или линзы фокусируют солнечный свет на приемник, который поглощает концентрированное тепло.
• Хранение тепловой энергии: Во многих системах CSP используется расплавленная соль или другие теплоаккумулирующие материалы, которые могут сохранять энергию в течение нескольких часов после захода солнца, обеспечивая надежное электроснабжение даже тогда, когда солнце не светит.
• Энергоснабжение: Тепло используется для выработки пара, который приводит в действие турбину, вырабатывающую электроэнергию.

Ключевые особенности:

• Тепловое хранение: Одним из основных преимуществ CSP является его способность хранить тепловую энергию, который можно использовать для выработки электроэнергии в периоды отсутствия солнечного света, помогая сгладить перебои.
• Высокая эффективность: Системы CSP могут достигать более высокой эффективности, чем фотоэлектрические системы при оптимальных условиях, особенно в сочетании с решениями по аккумулированию тепла.
• Масштабное развертывание: Для установки CSP требуются обширные площади земли, и она лучше всего подходит для регионов с интенсивным воздействием прямых солнечных лучей (например, пустыни).

Преимущества:

• Управляемая мощность: Благодаря способности аккумулировать тепло, установки CSP могут вырабатывать электроэнергию по требованию, даже в пасмурные периоды или ночью.
• Высокая эффективность: CSP может быть более эффективной, чем традиционные фотоэлектрические системы, особенно в районах с ярким солнечным светом и высокой солнечной радиацией.
• Долгосрочное хранение: Системы CSP могут интегрировать технологии хранения энергии (например, расплавленную соль) для обеспечения электроэнергией, когда солнечная генерация недоступна.

Сравнение PV и CSP:

Соглашения о покупке электроэнергии в проектах по солнечной энергетике коммунального масштаба

Соглашения о покупке электроэнергии (PPA) являются важнейшими контрактами в секторе солнечной энергетики коммунального масштаба. Эти соглашения облегчают продажу электроэнергии, вырабатываемой солнечными проектами, коммунальным компаниям или крупным потребителям. По сути, PPA определяет условия, на которых продается энергия, обеспечивая финансовую безопасность как для разработчиков солнечных проектов, так и для покупателей.

Взаимосвязь между солнечной энергетикой коммунального масштаба и соглашениями о закупках электроэнергии (PPA)

Проекты солнечной энергетики коммунального масштаба часто требуют значительных капиталовложений. Разработчики полагаются на PPA для обеспечения финансирования, поскольку эти соглашения гарантируют стабильный поток доходов в течение определенного периода, обычно от 10 до 25 лет. Вот как они работают:

1. Гарантированные цены: PPA обычно устанавливают фиксированную цену за киловатт-час (кВт·ч) произведенной энергии. Эта цена может быть привлекательной для покупателей, особенно если она ниже преобладающих рыночных цен.

2. Долгосрочная стабильность: Для разработчиков наличие PPA снижает финансовый риск. Инвесторы более склонны поддерживать проекты с установленными контрактами, зная, что есть покупатель на произведенную электроэнергию.

3. Надежность сети: Соглашения о закупках электроэнергии помогают интегрировать возобновляемые источники энергии в сеть, гарантируя доступность солнечной энергии в течение время пикового спроса, тем самым повышая надежность сети.

Типы договоров купли-продажи электроэнергии

В секторе солнечной энергетики коммунального масштаба используются несколько типов соглашений о закупках электроэнергии, каждый из которых отвечает различным потребностям и обстоятельствам:

1. Физические PPA: Эти соглашения подразумевают фактическую поставку электроэнергии от солнечного проекта покупателю. Вырабатываемая энергия подается в сеть, а покупатель получает кредит за потребленную мощность. Физические PPA распространены среди коммунальных компаний.

2. Виртуальные или финансовые PPA: В отличие от физических PPA, финансовые PPA не подразумевают фактическую поставку электроэнергии. Вместо этого они являются финансовыми контрактами, в которых покупатель соглашается платить фиксированную цену за произведенную энергию. Этот тип PPA часто используется корпорациями, которые хотят компенсировать свой углеродный след без прямого получения энергии.

3. Рукавные PPA: Эти соглашения включают третью сторону, обычно коммунальное предприятие, которое «переносит» энергию от солнечного проекта к покупателю. Коммунальное предприятие управляет поставкой электроэнергии, в то время как покупатель поддерживает финансовые отношения с разработчиком солнечной энергии.

4. Розничные PPA: Это соглашения, заключенные напрямую между разработчиком солнечной энергии и предприятием или организацией, позволяющие последнему приобретать солнечную энергию по заранее установленной ставке. Розничные PPA часто привлекательны для компаний, стремящихся повысить свои показатели устойчивости.

Стоимость солнечной энергии в промышленных масштабах

По данным Департамента США Обновление рынка солнечных технологий Energy, средняя стоимость установки для проектов по установке солнечных электростанций коммунального масштаба резко снизилась. По состоянию на 2021 год стоимость установок солнечных электростанций коммунального масштаба составляла приблизительно 3,500 долларов за установленный мегаватт (МВт). Это представляет собой почти 90%-ное снижение с 2009 года, что делает солнечную энергию одним из самых экономически эффективных источников выработки электроэнергии.

Известные компании коммунального масштаба в сфере солнечной энергетики в США

Рынок солнечной энергетики коммунального масштаба в США быстро растет, и многочисленные компании лидируют в разработке крупных солнечных проектов. По состоянию на 2023 год в сфере солнечной энергетики коммунального масштаба задействовано более 100 компаний, от крупных многонациональных корпораций до специализированных разработчиков. Вот некоторые из наиболее представительных игроков в отрасли:

1. Энергетические ресурсы NextEra

NextEra Energy — одна из крупнейших компаний в мире, занимающаяся возобновляемой энергией, с существенным портфелем в области солнечной энергетики коммунального масштаба. Они управляют многочисленными солнечными фермами по всей территории США и вложили значительные средства в солнечные технологии.

2. Первый солнечный

First Solar — известный производитель и разработчик солнечных панелей и проектов коммунального масштаба. Они фокусируются на тонкопленочной технологии, которая предлагает уникальные преимущества в эффективности и производстве.

3. Солнечная сила

SunPower хорошо известна своими высокоэффективными солнечными панелями и имеет растущее присутствие на рынке солнечной энергетики коммунального масштаба. Они предоставляют комплексные решения, от разработки проекта до финансирования.

4. Энел Зеленая сила

Компания Enel Green Power является мировым лидером в области возобновляемых источников энергии и реализует несколько проектов по солнечной энергетике коммунального масштаба на территории США. В своих разработках в области солнечной энергетики компания уделяет особое внимание устойчивости и инновациям.

5. Канадская солнечная энергия

Несмотря на то, что компания базируется в Канаде, Canadian Solar является значимым игроком на рынке солнечной энергетики коммунального масштаба в США. Они разрабатывают крупные солнечные фермы и поставляют солнечные модули для различных проектов.

6. Энергия Доминиона

Компания Dominion Energy в первую очередь известна своими коммунальными услугами, но расширила свою деятельность и на возобновляемые источники энергии, включая несколько крупномасштабных солнечных проектов на юго-востоке США.

7. Возобновляемые источники энергии Сайпресс-Крик

Cypress Creek специализируется на разработке, финансировании и эксплуатации проектов по солнечной энергетике коммунального масштаба. Они уделяют особое внимание расширению доступа к солнечной энергии в разных штатах.

Преимущества солнечной энергетики промышленного масштаба

Эффективность затрат

Одним из самых значительных преимуществ солнечной энергетики коммунального масштаба является ее экономическая эффективность. Как упоминалось ранее, приведенная стоимость энергии (LCOE) для солнечной энергетики коммунального масштаба существенно снизилась, что делает ее конкурентоспособной по сравнению с традиционным ископаемым топливом. Эта более низкая стоимость означает более низкие цены на электроэнергию для потребителей и предприятий, что обеспечивает жизнеспособную альтернативу более дорогим источникам энергии.

Масштабируемость

Проекты солнечной энергетики коммунального масштаба могут быть разработаны для удовлетворения различных потребностей в энергии. Эти проекты могут варьироваться от нескольких мегаватт до сотен мегаватт, что позволяет обеспечить значительную мощность генерации энергии. Такая масштабируемость упрощает адаптацию к растущим потребностям в энергии и может быть реализована поэтапно, чтобы распределить затраты во времени.

Экологические преимущества

Солнечные электростанции коммунального масштаба значительно сокращают выбросы парниковых газов по сравнению с электростанциями на ископаемом топливе. Производя чистую энергию, эти проекты помогают бороться с изменением климата и способствуют более чистому воздуху и воде. Кроме того, солнечная энергия имеет гораздо меньший экологический след, особенно по сравнению с добычей угля или природного газа.

Создание работы

Рост проектов по солнечной энергетике коммунального масштаба способствует созданию рабочих мест в различных секторах, включая производство, установку и обслуживание. Согласно Национальной переписи рабочих мест в солнечной энергетике Solar Foundation, солнечная промышленность стала значительным источником роста занятости, обеспечив тысячи рабочих мест и стимулируя местную экономику.

Энергетическая независимость

Инвестиции в солнечную энергию коммунального масштаба могут повысить энергетическую независимость как для сообществ, так и для стран. Используя внутренние солнечные ресурсы, страны могут снизить свою зависимость от импортируемого ископаемого топлива, тем самым повышая энергетическую безопасность и стабильность.

Стабильность и надежность сети

Проекты солнечной энергетики коммунального масштаба способствуют стабильности сети, обеспечивая постоянный и предсказуемый источник энергии. Эти проекты также могут быть сопряжены с системами хранения энергии, что позволяет хранить и распределять энергию в периоды пикового спроса. Эта возможность может помочь снизить нагрузку на сеть в периоды высокого спроса.

Долгосрочная финансовая стабильность

PPA обеспечивают долгосрочную финансовую стабильность для проектов по солнечной энергетике в масштабах коммунальных предприятий, гарантируя фиксированные цены на электроэнергию в течение длительных периодов. Такая предсказуемость позволяет улучшить финансовое планирование как для коммунальных предприятий, так и для потребителей, снижая подверженность колебаниям рынка.

Почему солнечная энергетика промышленного масштаба — это будущее чистой энергии

Благодаря своей большой мощности, разнообразным типам проектов и экономическим преимуществам, таким как соглашения о покупке электроэнергии и снижение затрат, солнечная энергетика коммунального масштаба играет жизненно важную роль в переходе к более чистому и экологичному будущему. Она уже трансформирует производство энергии не только в Соединенных Штатах, но и по всему миру, а крупные проекты обеспечивают электроэнергией миллионы домов. Внедрение этой технологии сейчас поможет создать будущее, в котором чистая энергия будет в изобилии, доступной и доступной для всех.