Với sự tăng tốc của quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu, một loại hệ thống năng lượng mới bị chi phối bởi năng lượng mới đang dần được xây dựng. Trong hệ thống này, các trạm năng lượng quang điện, là một thành phần quan trọng của năng lượng tái tạo không liên tục, đóng vai trò cốt lõi trong việc tối ưu hóa cấu trúc năng lượng, đảm bảo bảo mật năng lượng và thúc đẩy phát triển năng lượng bền vững thông qua phát triển phối hợp với công nghệ lưu trữ năng lượng và lưới điện thông minh.
1 Tối ưu hóa cấu trúc năng lượng: Giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch
Hệ thống điện truyền thống chủ yếu dựa vào nhiên liệu hóa thạch như phát điện đốt than và đốt khí, không chỉ tiêu thụ một lượng lớn tài nguyên không tái tạo, mà còn tạo ra một lượng lớn các loại khí nhà kính như carbon dioxide, làm trầm trọng thêm biến đổi khí hậu toàn cầu. Các nhà máy điện quang điện sử dụng năng lượng mặt trời để tạo ra điện mà không phát ra các chất gây ô nhiễm, làm cho chúng trở thành một dạng năng lượng sạch và carbon thấp. Sự phát triển quy mô lớn của các trạm năng lượng quang điện có thể thay thế hiệu quả việc tạo ra năng lượng hóa thạch và giảm tỷ lệ năng lượng hóa thạch trong cấu trúc năng lượng.
Công suất lắp đặt của các trạm điện quang điện ở Trung Quốc đã tăng từ 0,8GW vào năm 2012 lên hơn 400GW vào năm 2023, chiếm chưa đến 1% tổng công suất phát điện được lắp đặt của đất nước và khoảng 20%. Với sự phát triển liên tục của các nhà máy điện quang điện, dự kiến vào năm 2030, tỷ lệ phát điện quang điện trong tổng mức tiêu thụ điện của Trung Quốc sẽ đạt hơn 15%, làm giảm đáng kể sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch như than và khí đốt tự nhiên, đặt ra một nền tảng vững chắc để đạt được mục tiêu "carbon kép".
Sự phát triển nhanh chóng của các nhà máy điện quang điện trên toàn cầu cũng đã thúc đẩy sự biến đổi màu xanh lá cây của cấu trúc năng lượng. Tỷ lệ phát điện quang điện ở các quốc gia như Đức và Nhật Bản đã vượt quá 10%. Ở một số khu vực, trong thời kỳ đủ ánh sáng mặt trời, việc phát điện quang điện thậm chí có thể đáp ứng tất cả nhu cầu điện địa phương, thể hiện tiềm năng to lớn của các nhà máy điện quang điện trong việc tối ưu hóa cấu trúc năng lượng.
2 Lưu trữ năng lượng hợp tác và lưới điện thông minh: Giải quyết các vấn đề không liên tục
Phản ứng năng lượng quang điện bị ảnh hưởng bởi các yếu tố tự nhiên như cường độ ánh sáng và thời tiết, và có sự gián đoạn và biến động rõ ràng, đặt ra những thách thức đối với hoạt động ổn định của hệ thống điện. Để giải quyết vấn đề này, sự phát triển phối hợp của các trạm năng lượng quang điện, công nghệ lưu trữ năng lượng và lưới điện thông minh đã trở nên quan trọng.
Sự kết hợp của các trạm năng lượng quang điện và hệ thống lưu trữ năng lượng có thể lưu trữ điện dư được tạo ra vào ban ngày khi có đủ ánh sáng mặt trời và giải phóng nó vào ban đêm hoặc khi không đủ ánh sáng mặt trời, đạt được công suất ổn định. Một nhà máy điện quang điện lớn ở Qinghai đã xây dựng một hệ thống lưu trữ năng lượng 1.2GWH. Thông qua quy định lưu trữ năng lượng, sự dao động đầu ra của nhà máy điện quang điện đã giảm từ ± 30% xuống còn ± 5%, cải thiện đáng kể khả năng kiểm soát và độ ổn định của công suất quang điện.
Công nghệ lưới thông minh cho phép tương tác linh hoạt giữa các nhà máy điện quang điện và các nguồn năng lượng và người dùng khác. Thông qua các thuật toán và công nghệ truyền thông nâng cao, lưới thông minh có thể dự đoán việc tạo ra năng lượng của các nhà máy điện quang điện, sắp xếp đầu ra của các nguồn năng lượng khác một cách hợp lý, tối ưu hóa việc phân phối dòng điện và đảm bảo sự cân bằng cung cấp của hệ thống điện. Trong một khu vực trình diễn lưới điện thông minh trong Giang Tô, sự tương tác thời gian thực giữa các trạm năng lượng quang điện, năng lượng gió, hệ thống lưu trữ năng lượng và người dùng đã đạt được thông qua lưới điện thông minh. Tỷ lệ tiêu thụ của năng lượng quang điện đã tăng lên hơn 95%, làm giảm sự xuất hiện của hạn chế năng lượng mặt trời.
3 Đảm bảo an ninh năng lượng: Tăng cường khả năng tự cung cấp năng lượng
An ninh năng lượng là một đảm bảo quan trọng cho sự phát triển kinh tế và xã hội của một quốc gia. Sự phụ thuộc quá mức vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu sẽ làm tăng sự không chắc chắn và nguy cơ cung cấp năng lượng. Phát triển các trạm năng lượng quang điện và sử dụng các nguồn năng lượng mặt trời phong phú trong nước để tạo ra điện có thể cải thiện khả năng tự cung cấp năng lượng và đảm bảo an ninh năng lượng.
Trung Quốc có nguồn năng lượng mặt trời dồi dào, với hầu hết các khu vực có thời gian ánh nắng mặt trời hàng năm là hơn 2000 giờ, cung cấp các nguồn lực cho sự phát triển quy mô lớn của các nhà máy điện quang điện. Bằng cách phát triển các trạm điện quang điện, chúng ta có thể giảm sự phụ thuộc vào than và khí tự nhiên nhập khẩu, và giảm thiểu tác động của biến động giá năng lượng quốc tế đối với an ninh năng lượng của Trung Quốc. Ở các khu vực xa xôi và các hòn đảo nơi bảo hiểm lưới điện rất khó khăn, xây dựng các trạm năng lượng quang điện lưới có thể cung cấp nguồn điện ổn định cho khu vực địa phương, loại bỏ sự phụ thuộc vào các phương pháp phát điện truyền thống như máy phát điện diesel và đảm bảo an ninh năng lượng địa phương và tiêu thụ điện dân dụng.