自2022年南非总统提出《能源行动计划》，以结束甩负荷和实现能源安全的计划后，南非可再生能源市场变得火热起来。
计划重点提到了加快从可再生能源、天然气和电池储能中采购新的发电能力，支持并加快私人对发电能力的投资，释放企业和家庭对屋顶太阳能的投资，从根本上转变该国电力行业，实现长期能源安全。
光伏+矿业新思路
在本文中，JUWI Renewable Energies点出了一条能结合南非现状与太阳能储能发展的新思路，南非公司总经理Richard Doyle探讨了太阳能光伏与电池储能在采矿业中的优势、经验和未来。
采矿业在为各行各业提供重要原材料方面发挥着至关重要的作用，但同时也消耗着惊人的能源，采矿业约占全球能耗总量的 11%。目前，这些能源中有相当一部分来自化石燃料，矿山排放的温室气体占全球排放量的 4-7%。
对矿山来说，这些能源也是有成本的，能源约占矿山总现金运营成本的 30-40%。
采矿业日益认识到减少碳足迹对于应对气候变化、降低成本、减轻美国和欧盟征收碳进口税的威胁以及满足利益相关者、投资者和监管机构的期望至关重要。
Anglo American、Rio Tinto、BHP和Sibanye等大型矿业公司正在引领潮流，制定了至 2040年或2050年实现净零排放的目标。可再生能源将在帮助他们实现这些目标方面发挥重要作用。
仅在南非，矿业公司就计划在可再生能源项目上投入38亿美元，其中有 585MW的太阳能项目正在筹备或已经实施。
为什么要加储能
可再生能源面临的挑战在于，它们本身具有间歇性，会随着昼夜和天气条件变化而变化。在矿山等作业中，即使是短暂的电力供应中断也会造成巨大的负面影响。这就使得能源安全成为矿井运营的首要问题，因为这关系到健康和安全，例如井下通风，一旦发生故障，可能就会造成人员伤亡；或者一旦失去电力，可能就会引发不可逆转的进程。
蓄电池储能系统（BESS）可以在晴天时储存多余的太阳能，并在需要时放电，从而为解决间歇性问题和风险提供越来越多的支持。与柴油或重油等具有热惯性且启动需要时间的热系统不同，BESS 可对变化做出瞬时反应，还可提供频率和电压控制。
随着价格下降，大型电池也变得更加经济，并能发挥削峰填谷或备用电源的作用。在电网故障或热力系统故障的情况下，电池储能可以在一段时间内维持关键运行。
埃及Sukari太阳能和储能混合电站
埃及Sukari金矿
埃及红海附近Sukari金矿的36 MW/7.5MWh太阳能-储能电站展示了太阳能光伏发电和储能如何应对气候变化、节约成本，同时管理能源的间歇性。该金矿位于沙漠中一个非常偏远的地方，历史上一直依赖柴油和重油发电，每天24小时燃烧燃料。
JUWI承担了Sukari太阳能项目的设计、工程、采购和施工(EPC)以及运营和维护(O&M)工作，该项目为非洲和全球其他矿业运营树立了典范。
电站(当时是非洲最大的混合发电项目)充分利用了这一地区良好的太阳能辐照，采用双面太阳能光伏组件和单轴跟踪系统，最大限度地提高了发电量。JUWI 的 Hybrid IQ微电网技术可将太阳能和电池系统集成到现有的离网网络中，并支持现有发电站的运行。团队首次使用云预测来协助解决间歇性问题。
电站一直在稳定提供36MWdc的电力，转换为30MWac的电力。由于减少了燃料价格波动的影响，矿场每天可节省多达70000升柴油，平均每年减少柴油消耗量达2200万升。
按照目前的柴油价格计算，这意味着该电站每年可节约成本2000万美元，同时预计可减少60000 吨/年二氧化碳当量的范围1 温室气体 (GHG) 排放量，并随之减少使用卡车运往现场的柴油量。这意味着每年可节约 200 万棵树或近 14 万桶石油！
光伏+BESS项目经验
Sukari为矿山提供了一个成功的光伏+BESS项目范例，但矿山应该关注哪些重要的考虑因素和挑战呢？作为一个团队，JUWI 集团在过去九年中实施了20 个混合项目，并从中汲取了一些重要经验。
优先考虑化石燃料替代
关键在于不要试图一开始就采用纯粹的可再生能源解决方案，而是要确定替代技术可以取代多少现有化石燃料解决方案。如果仅使用光伏发电，替代率可达到 30 - 40%，但如果使用电池，替代率可达到约 60%。如果在太阳能和储能的基础上再加上风能，那么替代率可以达到 80% - 90%，而成本却与化石燃料解决方案相当。目前，正在实施的大多数电池解决方案都使用锂技术，人们仍在继续探索用于大型系统的钒液流电池和其他化学物质。
BESS易于集成到合适的光伏电站中
要在采矿作业中成功部署光伏与储能系统，需要解决几个特定地点的考虑因素和运营挑战。除土地可用性外，还有一些与光伏相关的常规要求，如地面稳定、无环境问题、易于并入矿山变电站等。BESS 所需的占地面积通常比可再生能源组件小得多。电池一般有两类应用——一类是Sukari这样的离网应用，另一类是南非这样的国家，在这些国家，电池将提高太阳能的普及率，从而节省更多成本。
光伏发电和 BESS 与矿山的其他供应（电网和/或热能发动机）的整合是关键。成功整合后，实时监测和控制系统（包括云预测系统等）可实现高效、优化的运行，并可进行主动维护。电池技术已经成熟，在正确处理和维护的前提下，可以保证较高的循环寿命。BESS 的使用寿命有望超过十年或更长。数据分析可以发现性能问题并指导优化策略。随着电池技术的发展，有必要持续监控电池技术的进步，从而降低成本，提高性能。
