グリッドに接続された住宅用太陽光発電 (PV) システムは、顧客のグリッド電力コストを削減します。ほとんどの主要な PV 市場では、顧客はグリッドにエクスポートされた PV 出力に対しても補償されます。グリッドの輸出補償率は世界中で低下しており、これは、顧客が自己使用を増やし、グリッドの輸出を削減するインセンティブに直面していることを意味します。ただし、顧客が PV 出力を自己使用できるかどうかは、発電の瞬間的な性質によって制限されます。真昼の太陽によって生成された PV 出力は、昼と夜に自己使用することはできなくなります。
米国国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) の研究者は、自己使用を促進するデバイスと統合することで、PV の価値を高める方法を模索しています。 PV ペアのバッテリーは、日中の太陽で充電し、その日の後半に放電することができるため、顧客は太陽が沈んだ後も PV 出力を自己使用できます。バッテリに加えて、負荷制御デバイスを使用すると、顧客は家電製品を PV 出力と同期させることができます。たとえば、スマート サーモスタットは、日中に PV 出力で家を予冷するように構成できます。余分な PV 出力を送電網ではなく家のエアコンに供給することで、自己使用を増やすことができます。次に、太陽が沈むと、事前に冷却された家屋は、家屋がさらに冷却するためのグリッド電力への依存を減らします。電気自動車だけでなく、多くの家電製品が負荷制御に適しています (図を参照)。研究者は、この PV 最適化戦略を「ソーラー プラス」と呼んでいます。
Applied Energy に掲載された最近の研究では 、著者は、さまざまな料金体系での顧客に対するソーラープラスの経済的価値を示しています。著者らは、一連のケーススタディと感度分析を通じて、顧客の料金体系に応じて、ソーラープラスが PV 値を最大 8 倍に増加できることを示しています。研究者は、ソーラー プラスが 3 つの特徴のいずれかを持つレート構造で PV 値を増加できることを示しています。
まず、ソーラー プラスは、電力料金が送電網の輸出補償率よりも高い場合に PV 値を増加させます。このような場合、過剰な出力は、グリッドにエクスポートするのではなく、バッテリーや負荷制御デバイスなどのソーラー プラス デバイスに供給することができます。このアプローチは、顧客がグリッドの電力使用を削減することで、グリッドの輸出補償によって得られるよりも多くのお金を節約できることを考えると、超過出力の価値を高めます。著者らは、米国ネバダ州ラスベガスの住宅に基づくケーススタディで、電力料金がグリッド輸出補償率よりも $0.10/kWh 高い場合、ソーラー プラスによって PV 値が約 10% 増加し、約 50% 増加することを発見しました。電力料金が送電網の輸出補償率より $0.20/kWh 高い場合の %。
第 2 に、ソーラー プラスは、使用時間 (TOU) レートとも呼ばれる異なるピーク時とオフピーク時の電気料金を支払う顧客の PV 値を増加させます。 TOU のお客様の場合、ソーラー プラス デバイスは PV 出力をピーク レート期間にシフトすることができ、1 日の中で最も高価な時間帯のお客様のグリッド電力使用量を削減します。著者らは、TOU アービトラージとしても知られるこの戦略が、PV 出力が落ち着いた後、顧客のピーク期間が 1 日の後半に発生する場合に特に有利であることを示しています。ラスベガスのケース スタディに基づいて、著者らは、午後遅くと夕方 (午後 5 時から午後 10 時) にピーク期間が発生すると、ソーラー プラスが PV 値を約 6 倍に増加させることを示しています。
3 番目に、ソーラー プラスは、一定期間のピーク電力使用量に比例した料金 (デマンド料金とも呼ばれます) を支払う顧客の PV 値を増加させます。住宅のお客様の場合、通常、電力使用のピークは、お客様が日常業務から帰宅する午後遅くに発生します。これらの需要のピークは通常、PV の出力が低下した後に発生するため、PV の出力だけではピークの削減にはあまり効果がありません。ソーラー プラス デバイスは、PV 出力を顧客のピーク期間に延長し、顧客のピーク需要と関連する需要料金を削減できます。この研究は、米国アリゾナ州でのデマンド チャージのケーススタディに基づいて、ソーラー プラスが PV 値を最大 8 倍に増加できることを示しています。
今後の研究では、大規模なソーラーと展開が電力網にどのように影響するかを調べます。政策立案者と送電網計画担当者は、ソーラー プラス デバイスを構成して送電網サービスを提供することにより、送電網に対する PV の価値を高めることができる可能性があります。一部の電力会社は、PV とソーラー プラス デバイスの集約がどのようにグリッド サービスを提供できるかをテストするパイロット プロジェクトを既に実施しています。ソーラー プラスの顧客およびグリッド レベルの価値、バッテリー コストの低下、および負荷制御技術の利用可能性の増加により、PV の将来は、バッテリーおよび負荷制御技術とますます統合されるように見えます。
これらの調査結果は、ジャーナル Applied Energy に最近掲載された「Solar plus:Optimization of distributed solar PV through battery storage and dispatchable load in Residence Buildings」というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、国立再生可能エネルギー研究所の Eric O'Shaughnessy、Dylan Cutler、Kristen Ardani、および Robert Margolis によって実施されました。
