分布式光伏發(fā)電儲能問題分析

陳軍 劉美

摘要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，在世界各國的推動下，新能源太陽能的利用得到了快速發(fā)展，特別是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的作用正越來越被認可。而儲能系統(tǒng)由于可以解決光伏發(fā)電新能源應用時受環(huán)境條件影響、發(fā)出的功率不穩(wěn)定等關(guān)鍵技術(shù)，近年來得到了廣泛關(guān)注。因此本文基于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，對儲能系統(tǒng)關(guān)鍵問題進行了研究。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；儲能；比較；發(fā)展方向

在目前眾多可再生能源與新能源技術(shù)開發(fā)中，潛力最大、最具開發(fā)價值的是太陽能、風能等分布式能源。太陽能是人類取之不盡、用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性，絕對的安全性，相對的廣泛性，確實的長壽命和免維護性，資源的充足性及潛在的經(jīng)濟性等優(yōu)點，在長期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。并網(wǎng)光伏發(fā)電是光伏發(fā)電的總趨勢，并網(wǎng)光伏發(fā)電主要應用于荒漠的光伏電站和城鎮(zhèn)的與建筑結(jié)合的城市化規(guī)模光伏發(fā)電，其中，城鎮(zhèn)的與建筑結(jié)合的城市化規(guī)模光伏發(fā)電，即分布式光伏發(fā)電，將是未來城市建設(shè)與能源供給的一個重要途徑。

但是技術(shù)和政策兩方面的因素嚴重影響了并網(wǎng)式光伏發(fā)電的發(fā)展。為解決光伏并網(wǎng)在技術(shù)和政策上的問題，發(fā)展儲能技術(shù)成了一個現(xiàn)實可行的辦法。

一、國外儲能市場快速崛起

隨著各國對于光伏發(fā)電進行巨額補助，光伏上網(wǎng)電價與成本差距不斷縮小，分散儲能系統(tǒng)對于終端客戶來說越來越重要。

目前，純光伏發(fā)電領(lǐng)域存儲和消納已經(jīng)成為行業(yè)主要議題。以日本為例，2011年日本3.11福島核事故以后，日本政府采取了“去核化”政策，日本核電逐步退出市場，而市場的反應是日本家用蓄電系統(tǒng)需求量快速上升。隨著分布式光伏系統(tǒng)、屋頂系統(tǒng)及光伏農(nóng)場的角色越來越重要，從2012年3月30日起，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省對容量1kWh以上的蓄電系統(tǒng)給予1/3的補貼，補助政策將在2013年底或支付額達到預算的210億日元時截止。其市場規(guī)模到2020年將達450億日元，是2010年的563倍。

利用儲能裝置的蓄水池作用，將光伏發(fā)電的電能儲存起來，再經(jīng)過處理并入電網(wǎng)，既解決了光伏發(fā)電并網(wǎng)波動性的難題，提高了電能質(zhì)量，也可以促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二、中國儲能市場快速跟進

近兩年，儲能在中國市場的熱點應用集中體現(xiàn)在分布式發(fā)電及微網(wǎng)、風電場、光伏電站儲能和電動汽車領(lǐng)域。

隨著分布式光伏暫行辦法、解決無電地區(qū)人口用電問題等政策的出臺，國家開展了一系列的分布式微網(wǎng)項目，如西藏阿里光伏儲能項目、青海玉樹分布式光水蓄互補系統(tǒng)、東福山島風光儲柴項目、南麂島微網(wǎng)項目等。儲能在該領(lǐng)域的迅速發(fā)展，既是偏遠地區(qū)無電人口用電問題必須解決的迫切市場需求，也是中國政府產(chǎn)業(yè)政策推動的結(jié)果。

用戶端“光伏+儲能”的模式也是近兩年的熱點，用戶可以實現(xiàn)能源的自給自足，削減電費，同時還可用作應急電源。該模式在日本和德國的市場比較成熟，比亞迪、力神等國內(nèi)廠商的產(chǎn)品也成功打入了這兩個海外市場。

儲能在風電場和光伏電站領(lǐng)域的應用，主要體現(xiàn)在降低高比例可再生能源并網(wǎng)的不穩(wěn)定性，提高可再生能源發(fā)電的利用小時數(shù)，有效解決嚴重的“棄風”“棄光”問題。

國家關(guān)于儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃正在逐步建立中，應用示范的財政補貼也在逐步推進中。雖然還有許多問題有待解決，但在政府政策的支持下，在儲能廠商、電力系統(tǒng)和有關(guān)科研院所的共同努力下，中國儲能產(chǎn)業(yè)將得到持續(xù)不斷的發(fā)展。

三、儲能技術(shù)的比較

（一）磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池具有八大優(yōu)勢：安全性能好、使用壽命長、高溫性能好、大容量、無記憶效應、重量輕、環(huán)保以及適用于動力電池。

（二）釩電池

一般稱為氧化還原液流電池，是一種正在積極研制開發(fā)的新型大容量電化學儲能裝置，正負極全使用釩鹽溶液的稱為全釩液流電池，簡稱釩電池。

作為當前儲能的首選技術(shù)之一，全釩液流電池儲能系統(tǒng)安全性高，在常溫常壓下運行時，電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量能夠通過電解質(zhì)溶液有效排出，再通過熱交換排至系統(tǒng)之外；而且電解質(zhì)溶液為不燃燒、不爆炸的水溶液，系統(tǒng)運行安全性高。

（三）飛輪儲能

飛輪儲能根據(jù)不同方式有很多應用，應用最廣泛的是直接儲存動能并應用動能，比如單沖程柴油機的飛輪。目前，尖端研究的方向是飛輪儲存功能并轉(zhuǎn)化為電能應用。

飛輪儲能裝置與超級電容、電池等儲能裝置比較，其能量密度最大，但是功率密度比介于二者之間；超級電容的能量密度最小，功率密度最大；電池的能量密度介于二者之間，功率密度最小。同時，飛輪是純物理儲能，穩(wěn)定可靠，對使用環(huán)境（溫度、壓力等）的要求低，然而它是三者中最昂貴的儲能方式。

四、分布式能源儲能的發(fā)展方向

基于對分布式能源特點和儲能方式的研究，大規(guī)模分布式光伏發(fā)電儲能設(shè)備必須滿足三個基本要求：高安全性、生命周期性價比高及環(huán)境友好。

無論是化學電池儲能方式還是純物理儲能，各有其優(yōu)劣點。但是結(jié)合分布式光伏發(fā)電的特點，例如光伏發(fā)電系統(tǒng)受季節(jié)和日照高度影響，其生產(chǎn)的電能波動性很大，受整流和逆變的影響，電能質(zhì)量不高，這就要求相關(guān)儲能設(shè)備具有良好的可適應性、較長的循環(huán)使用壽命。釩電池與其他儲能技術(shù)相比，全釩液流電池儲能技術(shù)具有使用壽命長、環(huán)境友好、可以大規(guī)模發(fā)展、安全可靠等突出的優(yōu)勢，成為規(guī)模儲能的首選技術(shù)之一，將在光伏儲能領(lǐng)域具有廣泛利用價值。

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（作者單位：南京國電南自電網(wǎng)自動化有限公司1

南京國聯(lián)電力工程設(shè)計有限公司2）