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戶用光伏網訊:芬蘭研究人員已經證實了將短期蓄電池儲能與季節性儲氫相結合的離網型住宅光伏發電系統的技術可行性。建議的模型只適用于北方氣候，因為南部地區太陽輻射量較高意味著季節性儲能需求減少。該發電系統在芬蘭一棟現有的獨戶住宅中完成了測試，該住宅采用一個21千瓦的屋頂光伏陣列和一臺6千瓦的地源熱泵。
芬蘭拉普蘭塔理工大學（LUT）的科學家發現，只有在同時結合短期蓄電池儲能和季節性儲氫，且家庭高峰耗電量不太高的情況下，離網型住宅光伏發電解決方案才具有技術可行性。
在發表于《太陽能》（Solar Energy）雜志上的《在北方氣候下結合蓄電池和氫儲能的、基于太陽能光伏的離網型家庭能源系統的技術可行性評估》一文中，研究小組模擬了芬蘭一棟現有的獨戶住宅的類似方法，該住宅采用集成在用電系統中的一個21千瓦的屋頂光伏陣列和一臺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電和用電的每小時平均功率數據。
這座兩層的住宅采用零能耗建筑設計，其東西向的光伏系統依靠一臺16千瓦的逆變器。科學家們表示：“與光伏峰值功率容量相比，減少逆變器的負載對北方地區發電設施而言在經濟上更可取。”他們進一步解釋道：“光伏系統的容量已經到了無法通過增加光伏峰值功率來進一步提高自給自足率的程度了。”且補充說這座住宅的自給自足率為36.81%，這與所有北歐國家的數值都相符。年均剩余光伏電力估計在200%左右。
在他們的模擬中，學者們使用電池組進行短期儲能并控制峰值需求，并使用與水電解槽和燃料電池相連的儲氫罐進行季節性儲能。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：“通過根據蓄電池的充電狀態來限制其輸出功率，可以最大限度地減少不必要的燃料電池突然啟動和關閉。”
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能階段后未滿足的電力需求以及年度氫消耗總量和產量相關的數據。研究報告的作者總結道：“根據模擬結果，很明顯單獨的蓄電池或氫儲能系統都不足以在北方氣候和日照條件下維持全年的離網運行。”他們的研究結果表明，如果僅使用蓄電池，則這樣一個項目將需要一套“不切實際”的大型系統，而單單產氫又會由于低能量轉
換效率而造成浪費。但是，結合這兩種技術使得離網型住宅太陽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重要。
建議的系統只能使用最小儲能容量為20千瓦時的蓄電池以及裝機容量至少為4至7千瓦的燃料電池和電解槽來運行。“在冬季，為了維持系統運行，儲氫容量需要達到大約170至190公斤。因此，除非使用額外的壓縮機，否則住宅中需要留出相對較大的物理儲氫面積。”科學家們肯定道。
研究小組接著表示，這些研究結果的有效性僅限于北方氣候，因為南方地區的太陽輻射量更高意味著季節性儲能需求減少。
