儲能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

于冬，李瑤

（嘉峪關(guān)宏晟電熱公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

隨著工業(yè)化發(fā)展速度的不斷加快，煤炭、石油資源消耗程度越來越嚴(yán)重，也進(jìn)一步加劇了世界各國的能源緊缺現(xiàn)象，一次能源的大量使用，給人們的日常生活帶來了極大的威脅，產(chǎn)生了非常嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。因此，開發(fā)可再生能源，將其取代傳統(tǒng)的能源，已經(jīng)成為目前各國重點(diǎn)關(guān)注的問題。太陽能分布非常廣泛而且是一種可再生能源。光伏發(fā)電也就是充分利用太陽能產(chǎn)生電能，近年來這一技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。隨著我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源將迎來新一輪爆發(fā)式增長，2030年風(fēng)電、光伏發(fā)電累計裝機(jī)要達(dá)到12億千瓦以上，因此，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)將至關(guān)重要。

1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)組成

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要是由繼電保護(hù)裝置、光伏列陣、逆變器、儲能裝置以及最大功率點(diǎn)跟蹤裝置等組成的。為了能夠保證電壓和電流處于相同的頻率，在整個光伏系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)就是光伏列陣，可以利用光伏列陣將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后再通過電池單體根據(jù)電壓電流的實際需求，將其串并聯(lián)安裝在支架上。但是，光伏電池的列陣具備很強(qiáng)烈的非線性特征，主要是由于在電力輸出過程中會受到負(fù)載光照以及溫度等多種因素的影響。最大功率點(diǎn)跟蹤裝置能夠保證電池列陣時刻保持最大的輸出功率，確保能夠真正實現(xiàn)光伏能源的高效利用。而儲能裝置主要就是對光伏系統(tǒng)中的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，在光照過程中將充足的電能進(jìn)行儲存，等需要的時候再將儲存的電能釋放出來，可以對供電平衡狀態(tài)以及電源的輸出狀態(tài)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。逆變器主要是針對光伏發(fā)電系統(tǒng)以及電網(wǎng)進(jìn)行有效的連接，通過逆變器和變壓器能夠?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)化為可以供人們利用的交流電，也是整個發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分。光伏發(fā)電系統(tǒng)還有一些非常典型的特征，就是受到外界溫度光照等因素的影響，會影響輸出功率，導(dǎo)致發(fā)電功率不夠穩(wěn)定，不具備可控性，整個光伏系統(tǒng)的造價非常高。所以，最大限度地保證太陽能的吸收利用，控制運(yùn)行成本是相關(guān)工作人員需要重點(diǎn)解決的問題。只有切實提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率，從根本上提高太陽能的利用率，才能夠確保系統(tǒng)的并網(wǎng)電壓和并網(wǎng)電壓相一致。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)的影響

2.1 電能質(zhì)量

光伏發(fā)電系統(tǒng)在日常運(yùn)行過程中，很容易受到外界環(huán)境因素產(chǎn)生的影響，特別是在陰雨天氣，由于空氣中有巨大的云層會遮擋住陽光，就會導(dǎo)致很短的時間中光伏電源的功率就會出現(xiàn)大幅度的下降或者上升，特別是針對大型的光伏發(fā)電系統(tǒng)，更是產(chǎn)生的影響非常大，在短時間內(nèi)光伏發(fā)電系統(tǒng)的電壓很有可能會出現(xiàn)閃邊的現(xiàn)象，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)大頻率的波動。另外，還有一部分光伏發(fā)電系統(tǒng)是使用直流電進(jìn)行發(fā)電，接入電網(wǎng)的時候，如果選擇的是逆變裝置法，那么也會進(jìn)一步加大諧波問題，出現(xiàn)的概率影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2 系統(tǒng)保護(hù)

如果太陽光非常的強(qiáng)烈，光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率也會進(jìn)一步增加，很有可能會加大短路電流，導(dǎo)致過流保護(hù)配合失誤的現(xiàn)象，甚至還有可能會影響熔斷器的正常工作，進(jìn)而對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的影響。如果配電網(wǎng)并沒有接入光伏發(fā)電系統(tǒng)，一般來說，并沒有針對支路潮流進(jìn)行單向輸出性保護(hù)；而接入光伏發(fā)電系統(tǒng)后，配電網(wǎng)絡(luò)就變成了多元網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)潮流也會具備隨機(jī)性的特點(diǎn)，所以必須在光伏發(fā)電系統(tǒng)中安裝方向保護(hù)裝置。

2.3 線路潮流

光伏電網(wǎng)實際運(yùn)行過程中，支路潮流一般來說會具備單向流動的特點(diǎn)，隨著其與變電站之間的距離不斷延長，也會導(dǎo)致有功潮流單調(diào)逐漸降低，但是，在電網(wǎng)中接入光伏電源以后，就會導(dǎo)致整個潮流狀態(tài)出現(xiàn)了不可預(yù)測性的特點(diǎn)，潮流出現(xiàn)改變就會進(jìn)一步加大光伏發(fā)電系統(tǒng)電壓調(diào)整的難度，導(dǎo)致整個系統(tǒng)中電壓調(diào)整設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)異響，同時支路潮流還有可能受到這一因素的影響，出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)電壓越限變壓器容器越線等問題。在這樣的情況下，對于整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性也將會產(chǎn)生極大的影響。此外，由于潮流具備隨機(jī)性的特點(diǎn)，所以也會對發(fā)電廠的運(yùn)行計劃產(chǎn)生極大的影響。

3 儲能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電中的應(yīng)用

3.1 電力調(diào)峰

進(jìn)行電力調(diào)峰最直接的目的就是滿足峰電時段集中性、大功率符合的電能需求，最大限度地對電網(wǎng)的負(fù)荷進(jìn)行有效的控制。而儲能裝置能夠根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的實際狀況，在負(fù)荷相對較低的情況下，可以針對光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能進(jìn)行儲存，然后再用電高峰期進(jìn)行釋放，從而保證電網(wǎng)功率峰值的輸出，確保供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3.2 負(fù)荷響應(yīng)

電力系統(tǒng)實際運(yùn)行過程中，為了能夠保證電網(wǎng)運(yùn)行的有效性，盡量減少意外事故出現(xiàn)的概率，通常會對一些大功

率的負(fù)荷進(jìn)行自動化的調(diào)整，在負(fù)荷較高的狀態(tài)下不同部分的電網(wǎng)通常會交替運(yùn)行，這樣就能夠保證高峰時段電網(wǎng)的運(yùn)行能夠滿足人們的實際需求，確保供電的穩(wěn)定性。電力用戶在使用光伏儲能系統(tǒng)的時候，能夠最大限度地保證用戶電能供應(yīng)的穩(wěn)定性，然而，在這一過程中，相關(guān)工作人員也應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注儲能電站以及電網(wǎng)之間在負(fù)荷響應(yīng)系統(tǒng)中的連接問題，需要保證至少有一條通信線路能夠正常運(yùn)行，使用這樣的方式才能夠最大限度地避免高功率設(shè)備，真正滿足負(fù)荷的響應(yīng)需求。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用負(fù)荷響應(yīng)技術(shù)，通過對不同電網(wǎng)的有效選擇進(jìn)行交替應(yīng)用，才能夠降低系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障的概率，利用符合響應(yīng)技術(shù)能夠?qū)Ω吖β守?fù)荷進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保在臨界值范圍以內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定工作，保證電能供應(yīng)質(zhì)量的前提下，還能夠盡量減少調(diào)整供電量時，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生的不利影響，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，最大限度地保證電能供應(yīng)的穩(wěn)定性。

3.3 電能質(zhì)量

光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，為了能夠從根本上提高電能質(zhì)量，就必須確保儲能技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，通過合理應(yīng)用儲能技術(shù)，能夠確保光伏電源在實際運(yùn)行過程中其性能能夠更加穩(wěn)定，最大限度地發(fā)揮光伏電源的實際價值。在這個過程中，一般工作人員會使用一系列的措施對光伏系統(tǒng)進(jìn)行逆變控制，在實際運(yùn)行過程中，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能質(zhì)量才能夠得到有效保障，而整個過程中發(fā)揮最關(guān)鍵作用的就是儲能控制系統(tǒng)。利用儲能系統(tǒng)自身的應(yīng)用優(yōu)勢，不僅能夠有效調(diào)整有源濾波，還能夠更好地保證電壓的穩(wěn)定性，確保相角始終處于合理的范圍內(nèi)，一旦相角出現(xiàn)偏差，還可以進(jìn)行及時調(diào)整，確保電能供應(yīng)的質(zhì)量。

3.4 微電網(wǎng)

對于輸電系統(tǒng)來說，微電網(wǎng)并網(wǎng)是未來發(fā)展的主要趨勢，通過微電網(wǎng)的使用能夠從根本上提升供電的可靠性。如果微電網(wǎng)與整個電力系統(tǒng)進(jìn)行分離，也就是說，微電網(wǎng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)，則能夠獨(dú)立完成電力負(fù)荷的供電需求，在這樣的情況下利用光伏發(fā)電系統(tǒng)組成微電網(wǎng)，還能夠發(fā)揮其自身具備的作用，確保整個系統(tǒng)電能供應(yīng)更加安全更加可靠。

4 結(jié)語

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲能技術(shù)的應(yīng)用會涉及各個方面，企業(yè)也應(yīng)該順應(yīng)時代快速發(fā)展的需求，充分應(yīng)用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，妥善處理儲能技術(shù)的應(yīng)用條件以及具體的影響因素，盡量排除外界環(huán)境產(chǎn)生的影響，切實提高企業(yè)的儲能管理水平，通過有效的激勵機(jī)制，建立完善的人才管理制度，嚴(yán)格按照因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃的原則，建立更加安全、可靠的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，為人們提供更加穩(wěn)定的電能。