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

王風(fēng)

摘 要：從光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)來(lái)講，儲(chǔ)能單元是其中一個(gè)十分重要的組成部分，其主要作用在于維護(hù)系統(tǒng)整體的運(yùn)行可靠性、運(yùn)行安全性以及運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，在對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能單元進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，不僅要保證儲(chǔ)能單元具有性能優(yōu)越的特點(diǎn)，同時(shí)還需要針對(duì)儲(chǔ)能單元的實(shí)際運(yùn)行情況，建立具有較高有效性以及合理性的控制策略，使微網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中其相關(guān)的要求能夠得到快速響應(yīng)，這也是現(xiàn)階段針對(duì)相關(guān)問題的研究過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)方面。本文對(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。

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

引言：太陽(yáng)能分布非常廣泛，而且是一種可再生能源，光伏發(fā)電主要是充分利用太陽(yáng)能來(lái)產(chǎn)生電能，近幾年該技術(shù)得到了快速發(fā)展，迄今為止，這些范圍內(nèi)光伏發(fā)電整體裝機(jī)容量已經(jīng)超過了15GW，但在全體總體裝機(jī)容量中僅僅占到了1%，而這一比例預(yù)計(jì)在未來(lái)10年中將達(dá)到15%左右。由此可見，光伏發(fā)電對(duì)于世界能源結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)具有非常重要的意義，在未來(lái)具有非常廣闊的發(fā)展前景。

1光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)影響

1.1對(duì)線路潮流的影響

電網(wǎng)正常運(yùn)行過程中支路潮流通常情況下呈現(xiàn)出單向流動(dòng)特征，而且會(huì)隨著與變電站之間距離的增加導(dǎo)致配電網(wǎng)有功潮流單調(diào)逐漸減小。但是，將光伏電源接入到電網(wǎng)系統(tǒng)中后，從而使得整個(gè)潮流狀況具備了不可預(yù)測(cè)性。潮流產(chǎn)生改變之后使得電壓調(diào)整難度更大，而且整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓調(diào)整設(shè)備也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異響狀況，與此同時(shí)，支路潮流也很可能會(huì)在此影響下出現(xiàn)越限、節(jié)點(diǎn)電壓越限、變壓器容量越限等一些狀況，在此情況下就會(huì)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性形成嚴(yán)重影響，另外，由于潮流具有了隨機(jī)性，因此會(huì)對(duì)發(fā)電廠的發(fā)電計(jì)劃制定形成影響。

1.2對(duì)系統(tǒng)保護(hù)的影響

光伏電站輸出功率會(huì)隨著光照情況的改善而增大，而且短路電流也會(huì)隨之增大，在此情況下，就很可能會(huì)導(dǎo)致過流保護(hù)配合出現(xiàn)失誤狀況，而由于短路電流過大，會(huì)對(duì)熔斷器正常工作形成影響。此外，配電系統(tǒng)在光伏發(fā)電系統(tǒng)未接入之前，支路潮流通常情況下呈現(xiàn)出單向現(xiàn)象，而且保護(hù)也并不具備方向性，但是當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)接入供電網(wǎng)絡(luò)之后，使得配電網(wǎng)絡(luò)成為多源電網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)潮流的具體方向也存在較大的不確定性。鑒于此， 必須要在整個(gè)系統(tǒng)中增加具備一定方向性的保護(hù)裝置。

1.3對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響

光伏電源本身的功率輸出具有一定的不穩(wěn)定性，當(dāng)完成并網(wǎng)運(yùn)行之后，必須要增設(shè)具備一定容量的旋轉(zhuǎn)備用，這樣才能充分保證系統(tǒng)具備調(diào)峰、調(diào)頻等基本技能，如此可見，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電能輸出主要是建立在機(jī)組利用小時(shí)數(shù)減小的基礎(chǔ)之上，從而使得整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性受到影響。與此同時(shí)，在實(shí)際針對(duì)電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保效果進(jìn)行分析的時(shí)候，必須要對(duì)旋轉(zhuǎn)備用所產(chǎn)生的能源消耗以及排放進(jìn)行充分考慮。

2儲(chǔ)能在光伏并網(wǎng)發(fā)電中的應(yīng)用分析

由上述的分析可以發(fā)現(xiàn)，光伏電站并網(wǎng)會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)不可忽視的影響，而規(guī)模化的光伏電站并網(wǎng)所產(chǎn)生的影響更大。當(dāng)前，針對(duì)這個(gè)問題主要采取了以下兩種措施：①?gòu)碾娋W(wǎng)層面來(lái)看，要不斷提升重點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的靈活性，建立起高效運(yùn)行的智能化;②從光伏電站的層面來(lái)看，要充分利用儲(chǔ)能裝置。嚴(yán)格地講，電力儲(chǔ)能技術(shù)是靈活的輸電技術(shù)總的一種，將其在光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光伏電源充放電過程的有效控制，從而有效解決光伏電站的運(yùn)行過程中存在的不穩(wěn)定的問題，有效避免了因光伏電源的不穩(wěn)定輸出而對(duì)整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響。在整個(gè)光伏電站之中配備相應(yīng)的儲(chǔ)能裝置之后。不僅能夠有效解決上述存在的問題，而且通過應(yīng)用合理控制措施，還能夠額外產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益、運(yùn)行效益以及環(huán)境效益。儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：（1）電力調(diào)峰：電力調(diào)峰最主要的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)峰電時(shí)段大功率負(fù)荷集中性的電能需求問題，最大程度實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷壓力的有效控制，儲(chǔ)能裝置能夠充分結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀況，在電網(wǎng)負(fù)荷較低的狀況下將光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能進(jìn)行有效存儲(chǔ)，然后將其在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段進(jìn)行釋放，讓整個(gè)電網(wǎng)功率峰值輸出能力得到有效提升，供電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠性也能得到有效改善。（2）電網(wǎng)電能質(zhì)量控制：在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中充分用儲(chǔ)能裝置，能夠使光伏電源的供電特征得到有效改善，讓光伏電源能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的電能供應(yīng)，因此，充分利用合理的逆變控制策略，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)電能質(zhì)量進(jìn)行有效控制。（3）微電網(wǎng)： 對(duì)于輸配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，微電網(wǎng)并網(wǎng)是非常重要的一個(gè)發(fā)展方向，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)供電可靠性的有效提升。當(dāng)微電網(wǎng)與整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分離的時(shí)候，也就是微電網(wǎng)處于孤島運(yùn)行模式，其能夠獨(dú)立完成電網(wǎng)負(fù)荷的供電任務(wù)，在此情況下，充分利用光伏電源來(lái)組成微電網(wǎng)，能夠充分發(fā)揮出儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用，讓整個(gè)系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性以及安全性得到充分保障。

3儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展需求

當(dāng)前，蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛的一種儲(chǔ)能裝置，但是， 蓄電池本身的使用壽命比較短，而且其功率密度也相對(duì)較低，對(duì)充放電都提出了更高的要求，使用成本也比較昂貴，導(dǎo)致其在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用受到了極大的限制，始終不能形成規(guī)?；?。為了進(jìn)一步提升儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，有效提升光伏并網(wǎng)的實(shí)際性能，就必須要對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)、控制技術(shù)、綜合分析技術(shù)等進(jìn)行全面考慮。

3.1儲(chǔ)能技術(shù)

儲(chǔ)能裝置在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用環(huán)境比較惡劣，而且，在實(shí)際應(yīng)用過程中還會(huì)受到光發(fā)發(fā)電輸出不穩(wěn)定的嚴(yán)重影響，而由于其充放電條件相對(duì)比較差，而且還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)充放電小循環(huán)現(xiàn)象。因此，在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)必須要從以下幾個(gè)角度進(jìn)行不斷的改進(jìn)：首先，要針對(duì)其能量以及功率密度進(jìn)行不斷增強(qiáng);其次，要針對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)一步改善其使用壽命;再次，要進(jìn)一步提升儲(chǔ)能裝置的充放電速度;另外，要不斷拓展其在不同環(huán)境狀況下的穩(wěn)定運(yùn)行;最后，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用成本的有效控制。

3.2控制技術(shù)

為了能夠有效延長(zhǎng)儲(chǔ)能裝置的使用壽命，提升其能量輸出最大值， 并實(shí)現(xiàn)使用效率的最優(yōu)化，必須要充分結(jié)合儲(chǔ)能裝置的具體特征，合理地選擇最佳的充放電策略。鑒于此，就必須要針對(duì)儲(chǔ)能裝置開發(fā)出更加合理儲(chǔ)能控制系統(tǒng)。另外，由于目前廣泛使用的儲(chǔ)能裝置并不能直接應(yīng)用工頻交流電，因此，要盡快加大研發(fā)力度，研制出電能轉(zhuǎn)化裝置等一些配套設(shè)備。

3.3綜合分析工具

只有在針對(duì)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上才能有效開發(fā)的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)。因此，針對(duì)光伏行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及儲(chǔ)能系統(tǒng)生命周期成本等進(jìn)行深入分析探討，才能最終促進(jìn)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的成熟發(fā)展，進(jìn)一步提升光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。

總之，電力儲(chǔ)能技術(shù)正朝著轉(zhuǎn)換高效化、能量高密度化和應(yīng)用低成本化方向發(fā)展，本文就儲(chǔ)能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中的應(yīng)用展開闡述，討論了儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)中的應(yīng)用及未來(lái)儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展需求。當(dāng)然，目前儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用還存在一定的問題，因此要不斷強(qiáng)化研發(fā)，促進(jìn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的快速發(fā)展。

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