Hauptunterschiede und komparative Vorteile zwischen zentralisierten und verteilten Photovoltaiksystemen | Demuda

April 24, 2024

Mit der Entwicklung grüner Energie hat sich die Stromerzeugung durch Photovoltaik zu einer bedeutenden Option für saubere Energie entwickelt. Ziel dieses Artikels ist es, die Unterschiede und Zusammenhänge zwischen zwei gängigen Arten von Photovoltaikkraftwerken – zentralisierten und dezentralen PV-Systemen – sowie deren jeweilige Vorteile und Herausforderungen zu untersuchen.

I. Überblick über dezentrale Photovoltaikkraftwerke

Auf Gebäudeflächen werden dezentrale PV-Anlagen installiert, die im netzgekoppelten Modus in erster Linie den lokalen Strombedarf decken und die Rückspeisung überschüssiger Energie in das Netz sowie Kompensationsmechanismen ermöglichen.

Vorteile:

1. Sie befinden sich in der Nähe von Lastzentren und können Strom direkt liefern, wodurch die Abhängigkeit vom Netz verringert und Übertragungsleitungsverluste minimiert werden.

2. Durch die Integration von PV-Zellen in Baumaterialien sparen sie Landressourcen durch die Nutzung von Gebäudeflächen.

3. Sie können effizient mit Smart Grids und Microgrids verbunden werden und bieten eine hohe Betriebsflexibilität und ein gewisses Maß an autonomer Betriebsfähigkeit.

Nachteile:

1. Die Integration dezentraler PV-Anlagen kann zu Änderungen im Stromfluss im Verteilungsnetz führen, was zu zusätzlichen Verlusten und Herausforderungen bei Schutzeinstellungen, Transformatoranpassungen usw. führt.

2. Es werden höhere technische Anforderungen an die Spannungsstabilität und die Blindleistungsregelung gestellt, insbesondere wenn große PV-Anlagen angeschlossen sind, wodurch die Leistungsfaktorregelung schwieriger wird.

3. Es besteht Bedarf an einer Stärkung der Energiemanagementsysteme auf Verteilungsnetzebene sowie einer Verbesserung der Kommunikations- und Sekundärausrüstungsebene, um der erhöhten Systemkomplexität gerecht zu werden, die durch groß angelegte PV-Anschlüsse entsteht.

II. Einführung in zentralisierte Photovoltaikkraftwerke

Zentralisierte PV-Kraftwerke werden in Wüstengebieten mit vielen Solarressourcen gebaut und versorgen entfernte Verbraucher über Hochspannungsübertragungssysteme mit Strom.

Zu den Vorteilen gehören:

1. Eine höhere Flexibilität bei der Standortwahl führt zu einer stabileren PV-Ertragsleistung, die sich besser an Spitzenbedarfszeiten anpassen kann, und trägt so zur Spitzenglättung bei.

2. Sie bieten eine bessere betriebliche Flexibilität in Bezug auf Blindleistung und Spannungsregelung und beteiligen sich problemlos an der Netzfrequenzregulierung.

3. Sie haben kürzere Bauzyklen, eine hohe Anpassungsfähigkeit an die Umwelt und einen niedrigen O-Gehalt&M-Kosten, einfache zentrale Verwaltung und erhebliches Erweiterungspotenzial.

Herausforderungen:

1. Ihre Abhängigkeit von Fernübertragungsleitungen kann Netzverluste, Spannungsschwankungen und Probleme bei der Blindleistungskompensation verschärfen.

2. Die Technologie des kooperativen Betriebsmanagements bei der Ausrüstung großer PV-Anlagen muss weiter verbessert werden.

3. Der Anschluss zentralisierter PV-Anlagen mit großer Kapazität an das Netz erfordert die Erfüllung der Low-Voltage-Ride-Through-Funktionen (LVRT), was neue Herausforderungen bei der Verhinderung des Inseleffekts mit sich bringt.

III. Der Hauptunterschied zwischen dezentralen und zentralisierten Photovoltaikkraftwerken

Der Hauptunterschied zwischen den beiden liegt in der Größe der Kraftwerke und ihrer geografischen Lage. Dezentrale PV-Anlagen sind in der Regel kleiner und in der Nähe von Lastzentren gelegen, sodass der Verbrauch vor Ort möglich ist. Unter zentraler PV versteht man große Freiflächenanlagen, die abseits von Lastregionen liegen.

IV. Spezifische Anwendungsunterschiede:

1. Unterschiedliche Installationsorte: Dezentrale PV-Anlagen werden üblicherweise auf Dächern, landwirtschaftlichen Gewächshäusern und anderen Wohn- und Produktionsstandorten eingesetzt, während zentralisierte PV-Anlagen häufig in Wüsten, Ödland oder anderen weitläufigen Gebieten eingesetzt werden.

2. Unterschiedliche Netzanschlussspannungsniveaus: Dezentrale PV-Anlagen werden normalerweise mit einer Niederspannung von 380 V an das Netz angeschlossen, während zentralisierte PV-Anlagen im Allgemeinen mit dem 35-kV- oder 110-kV-Hochspannungsnetz verbunden sind.

3. Unterschiedliche Gerätekonfigurationen: Verteilte PV-Systeme verfügen über einfachere Geräte wie kleine Wechselrichter, Transformatoren und Anschlusskästen; Zentralisierte PV-Anlagen sind mit einer ganzen Reihe von Umspannwerken ausgestattet, darunter große Wechselrichter, Haupttransformatoren, verschiedene Stromwandler usw., und auch ihre sekundären Geräte wie Mikrocomputer-Schutzsysteme sind komplexer.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl dezentrale als auch zentralisierte PV-Kraftwerke dem Prinzip der Photovoltaik-Umwandlung folgen und letztendlich Strom in das Netz einspeisen. Es gibt jedoch erhebliche Unterschiede in Aspekten wie Anlagenlayout, Netzanschlussmethoden, Gerätekonfiguration und Übertragungsentfernungen. Aufgrund der politischen Unterstützung, der geringeren Verluste und der einfachen Wartung gelten dezentrale Photovoltaikanlagen derzeit als vielversprechend. Aufgrund der Größenvorteile und der effizienten Nutzung der Solarressourcen spielt die zentralisierte PV in bestimmten Umgebungen jedoch immer noch eine unersetzliche Rolle. Beide Arten von PV-Kraftwerken haben ihre einzigartigen Stärken und treiben gemeinsam den globalen Übergang zu einer umweltfreundlicheren Energiestruktur voran.

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