儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

劉景超 郝峰

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國(guó)的電力能源需求不斷提升，而利用太陽能發(fā)電就是提升我國(guó)電力產(chǎn)能，緩解用電壓力的有效方式，同時(shí)，太陽能光伏發(fā)電能夠有效的降低電力能源生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的造成的影響，是一種環(huán)境友好型的能源生產(chǎn)方式，發(fā)展太陽能發(fā)電對(duì)于提升我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展能力具有重要的意義，尤其是在當(dāng)前的發(fā)展階段下，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)以及建設(shè)成為國(guó)家發(fā)展建設(shè)重要內(nèi)容的背景下，需要大力的發(fā)展光伏發(fā)電。但是在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性，尤其是儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用有一定的技術(shù)難度，因此本文主要對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能夠促進(jìn)我國(guó)光伏發(fā)電事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng);儲(chǔ)能技術(shù);應(yīng)用

一.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性，從系統(tǒng)構(gòu)成上來看，其中包括儲(chǔ)能的電池，功率轉(zhuǎn)化以及功率技術(shù)裝置，光電轉(zhuǎn)化裝飾，逆變器以及交流電網(wǎng)等。其中逆變器主要是將光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)進(jìn)行連接，將光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能輸送到電力網(wǎng)絡(luò)中。目前根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)是否有儲(chǔ)能裝置，可以將系統(tǒng)分為兩種，一種是可調(diào)度的光伏發(fā)電系統(tǒng)，另一種是不可調(diào)度式光伏發(fā)電系統(tǒng)，可調(diào)度的光伏發(fā)電系統(tǒng)，由于有儲(chǔ)能的裝置，因此逆變器中帶有負(fù)載開關(guān)以及主開關(guān)，能夠維持系統(tǒng)不斷電，而不可調(diào)度式的光伏發(fā)電系統(tǒng)，逆變器直接將光伏裝置的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，并入電網(wǎng)中，在運(yùn)行的過程中一旦主電網(wǎng)斷電，系統(tǒng)也將停止對(duì)電網(wǎng)的供電。在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響，隨著技術(shù)的發(fā)展，逆變器的功能也更加的完善，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越發(fā)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本逐漸減低，體積逐漸變小;另外在運(yùn)行的過程中能夠允許更高的直流電壓輸入，并且在技術(shù)的發(fā)展中，軟開關(guān)技術(shù)被應(yīng)用到了逆變器上。從目前的光伏并網(wǎng)發(fā)電上來看多點(diǎn)平逆變器的應(yīng)用逐漸的廣泛。

從現(xiàn)階段光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特征上來看，光伏系統(tǒng)的發(fā)電量受環(huán)境的影響比較大，光照的時(shí)長(zhǎng)，光照的強(qiáng)度以及溫度因素，都會(huì)影響到系統(tǒng)的發(fā)電量，因此在光伏發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中具有一定的不穩(wěn)定性以及不可調(diào)控性，其次就是目前光伏發(fā)電的成本還比較高，在很大程度上需要依靠國(guó)家的補(bǔ)貼，在系統(tǒng)建設(shè)上一般采用最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，光伏發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能需要滿足一定要求，才能并入到電網(wǎng)中，因此為了保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能能夠順利的并入到電網(wǎng)系統(tǒng)中，一般都會(huì)將電壓以及電流設(shè)置為與電網(wǎng)系統(tǒng)相同的電壓以及電流。系統(tǒng)本身只對(duì)有功功率予以提供。

二.儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)能夠有效的提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高能源的利用效率，尤其是在“削峰填谷”、分布式電源等多種方面能夠起到很大的作用，一般來說，通過儲(chǔ)能的方式可以將儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用分為功率型儲(chǔ)能以及能量型儲(chǔ)能。其中功率型儲(chǔ)能一般用于處理瞬時(shí)大功率的輸出以及輸入，能夠有效的對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)頻，而能量型儲(chǔ)能技術(shù)，能夠有效的平衡不同環(huán)境下發(fā)電量的差異，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.1在電力調(diào)峰上的應(yīng)用

電網(wǎng)的電力輸出在大功率負(fù)荷的時(shí)段特征上十分的明顯，在用電高峰時(shí)段，由于用電的需求劇增，將給電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來很大的壓力，而電力調(diào)峰的主要目的就是將在峰電時(shí)段大功率負(fù)荷的集中需求減少，從而緩解電網(wǎng)的壓力，提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)能夠有效的對(duì)峰值時(shí)段的電力輸出策略進(jìn)行調(diào)整，在用電需求比較低的時(shí)段，儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)對(duì)電能進(jìn)行收集，在用電的高峰時(shí)段再將電能釋放到電網(wǎng)中，能夠有效的緩解電網(wǎng)的用電壓力，儲(chǔ)能系統(tǒng)所提供的電能屬于負(fù)荷供電，對(duì)于提升電網(wǎng)的整體供電水平具有重要的意義。

2.2在微電網(wǎng)中的應(yīng)用

微電網(wǎng)并網(wǎng)可以說是未來供電系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢(shì)，該供電方式對(duì)于提升電網(wǎng)的可靠性以及穩(wěn)定性具有重要的意義。同時(shí)在該供電模式下，電網(wǎng)可以與微電網(wǎng)進(jìn)行分離，這時(shí)候微電網(wǎng)的供電模式自動(dòng)轉(zhuǎn)化為孤島模式，微電網(wǎng)會(huì)單獨(dú)承擔(dān)供電任務(wù)的負(fù)荷。在光伏能源組成的微電網(wǎng)中，儲(chǔ)能技術(shù)能夠針對(duì)不同的負(fù)荷情況對(duì)來電力供應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，保證能夠安全穩(wěn)定的進(jìn)行供電。

2.3在電網(wǎng)電能質(zhì)量控制上的應(yīng)用

由于光伏發(fā)電所產(chǎn)生的電能與電網(wǎng)中的電能有一定的差異，因此在并網(wǎng)的過程中需要對(duì)光伏電能的質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，而儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的調(diào)整光伏電能的質(zhì)量，改變光伏電能的特性，保證光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能能夠有效的并入到電網(wǎng)中，在光伏發(fā)電的過程中，通過對(duì)逆變控制措施進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)夥l(fā)電系統(tǒng)中相角、有源濾波及電壓等進(jìn)行有效的控制。

同時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用能夠讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更加完善的斷電保護(hù)功能，當(dāng)電網(wǎng)中的電能無法滿足用電的需求時(shí)，光伏系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的進(jìn)行電力的供給。在使用的過程中，一旦電力系統(tǒng)產(chǎn)生了故障或是用電行為存在危險(xiǎn)操作時(shí)，運(yùn)用了儲(chǔ)能技術(shù)的光伏系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的進(jìn)行斷電處理，同時(shí)在斷電之后也可以對(duì)光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能進(jìn)行存儲(chǔ)。以光伏并網(wǎng)用戶使用分時(shí)計(jì)費(fèi)市電作為基礎(chǔ)，該技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的有效應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移。該功能的實(shí)現(xiàn)與電力調(diào)峰的功能實(shí)現(xiàn)在原理上基本一致，在用電需求比較小的情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)多產(chǎn)生的電能滿足用戶的基本需求，其余的電能進(jìn)入到儲(chǔ)能系統(tǒng)中，在用電需求比較多的情況下，儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)將電能進(jìn)行釋放，以滿足較高的功率負(fù)載，針對(duì)負(fù)荷高峰時(shí)高功率負(fù)荷交替運(yùn)行的為正常運(yùn)行所帶來的不利影響，儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用還可以減少負(fù)荷響應(yīng)策略所帶來的弊端。

2.4復(fù)合儲(chǔ)能型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)

從目前光伏發(fā)電系統(tǒng)的表現(xiàn)上來看，輸出功率不穩(wěn)定的問題比較突出，這是由光伏發(fā)電的特征決定的，因?yàn)楣夥l(fā)電受光照的影響比較大，如果光照比較強(qiáng)，那么輸出的功率就比較高，如果光照比較弱，那么輸出的功率就比較小。而想要提升光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就需要解決這一問題，而復(fù)合儲(chǔ)能型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)能夠較為有效的改善光伏發(fā)電的穩(wěn)定性，由于該技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的彌補(bǔ)光伏發(fā)電的缺陷，因此該技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。復(fù)合儲(chǔ)能型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵是超級(jí)電容器Super-capacitor的應(yīng)用，將超級(jí)電容器與蓄電池相結(jié)合，能夠有效的提儲(chǔ)能的效率，這種光伏發(fā)電結(jié)構(gòu)，光伏發(fā)電功率比較大的情況下，會(huì)將多出的電能進(jìn)行保存，在光伏發(fā)電量比較小的情況下，可以將電能進(jìn)行釋放，保證輸出的功率，通過這樣的方式能夠有效的提升電力輸出的穩(wěn)定性，同時(shí)這種光伏電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還能減少并網(wǎng)電流的諧波，從復(fù)合儲(chǔ)能型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上來看，包括了Boost變換器、光伏陣列等元件，在系統(tǒng)中超級(jí)電容與蓄電池有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，能夠有效的提升電力存儲(chǔ)的效率，同時(shí)能夠保證并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性且對(duì)于光伏并網(wǎng)功率波動(dòng)的問題可以得到良好的解決，進(jìn)而將并網(wǎng)電流波形質(zhì)量進(jìn)行改善，改善了傳統(tǒng)光伏發(fā)電難以調(diào)控的問題。

總結(jié)：

光伏發(fā)電能夠?qū)崿F(xiàn)較好的環(huán)境效益以及經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)以及緩解電力能源緊張具有重要的意義，因此目前國(guó)家正在大力的發(fā)展光伏發(fā)電，但是目前的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)存在著一定的缺陷，難以保證電力輸出的穩(wěn)定性，而在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，能夠?qū)Πl(fā)電功率比較高的階段對(duì)電能進(jìn)行儲(chǔ)存，在發(fā)電功率比較小的時(shí)候?qū)﹄娔苓M(jìn)行釋放，自動(dòng)的電力輸出的策略進(jìn)行調(diào)整，能夠有效的提升光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，促進(jìn)光伏發(fā)電事業(yè)的發(fā)展。

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