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

天津頤光能源科技有限公司 邢 帥

1 概述儲(chǔ)能技術(shù)的重要作用

合理調(diào)節(jié)用電情況。光伏發(fā)電系統(tǒng)通常穩(wěn)定性較弱，會(huì)有一定的波動(dòng)和間歇存在，隨著光伏電源的接入電網(wǎng)，需不斷增加電源的備用容量才可保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益最大化。將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用其中可有效解決上述問(wèn)題，儲(chǔ)能裝置中的輸出功率可有效調(diào)整縫隙發(fā)電的功率，簡(jiǎn)言之，光伏發(fā)電遠(yuǎn)大于用電功率時(shí)，儲(chǔ)能裝置會(huì)根據(jù)實(shí)際情況將功率合理吸收，光伏發(fā)電小于用電功率時(shí)儲(chǔ)能裝置會(huì)適時(shí)輸出一定的功率，通過(guò)合理調(diào)節(jié)使用電功率保持平衡[2]。

有效提升光伏發(fā)電的利用情況。應(yīng)用跟蹤控制技術(shù)可有效提升光伏發(fā)電的采集水平，使其運(yùn)行效率得到明顯提升。儲(chǔ)能不僅對(duì)棄光問(wèn)題起到一定的緩解作用，還可顯著提升光伏發(fā)電利用率，如光伏電站電能過(guò)剩還可將多余的功率進(jìn)行儲(chǔ)存，并在光伏較弱的情況下進(jìn)行適度釋放，通過(guò)替換能量有效緩解棄光或光伏功率過(guò)少的問(wèn)題，將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)光資源旺盛的區(qū)域，會(huì)起到更好的利用效果。

對(duì)光伏發(fā)電逆變器的低壓穿越問(wèn)題有效解決。儲(chǔ)能技術(shù)可對(duì)光伏發(fā)電逆變器的低壓穿越起到很好的提升作用，將光伏發(fā)電逆變器的直流母線安裝超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置，可對(duì)硬件電路實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)，如直流電壓高出使用標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)能裝置可對(duì)多余功率合理吸收，反之會(huì)將功率進(jìn)行合理釋放，通過(guò)維護(hù)功率穩(wěn)定以防發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致直流母線功率發(fā)生不平衡現(xiàn)象，避免電容充電過(guò)度發(fā)生安全事件，對(duì)光伏發(fā)電逆變器進(jìn)行低壓穿越中因功率不平衡引發(fā)的危害問(wèn)題起到有效解決，通過(guò)對(duì)功率實(shí)現(xiàn)合理調(diào)節(jié)有效保證電容工作質(zhì)量，進(jìn)而提升供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[3]。

2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)的主要方面

大規(guī)模光伏并網(wǎng)發(fā)電會(huì)給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大影響，要想提升光伏電站的并網(wǎng)容量可從以下方面來(lái)實(shí)施：建立智能化電網(wǎng)系統(tǒng)，從電網(wǎng)層面來(lái)提升電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性；從光伏電站層面著手，為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)合理設(shè)置儲(chǔ)能裝置。儲(chǔ)能技術(shù)靈活性較強(qiáng)，將其應(yīng)用到光伏并網(wǎng)發(fā)電中可對(duì)充放電進(jìn)行合理控制，對(duì)光伏電站運(yùn)行不穩(wěn)的現(xiàn)象有效解決，由于輸出不穩(wěn)定對(duì)電網(wǎng)造成的不利影響得以避免，將儲(chǔ)能裝置設(shè)置在光伏電站中，通過(guò)全面管理和有效把控實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)或用戶經(jīng)濟(jì)利益最大化，有效解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

2.1 從電網(wǎng)層面應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)

儲(chǔ)能技術(shù)在電力調(diào)峰中的應(yīng)用。實(shí)施調(diào)峰是為緩解峰電時(shí)段大功率負(fù)荷中電能的最大需求量，進(jìn)而使電網(wǎng)負(fù)荷的整體壓力得到降低，在負(fù)荷壓力較低的情況下，儲(chǔ)能裝置可靈活儲(chǔ)存光伏電站的電能，待負(fù)荷壓力較高時(shí)將電能合理釋放，有效提升電網(wǎng)的整體輸出水平，為供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供安全保障；儲(chǔ)能技術(shù)在電網(wǎng)電能中的應(yīng)用。將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用到光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中可對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量實(shí)現(xiàn)有效控制，為光伏電源的穩(wěn)定供電提供保障。制定科學(xué)、有效的逆變控制策略，儲(chǔ)能裝置可對(duì)電能質(zhì)量實(shí)現(xiàn)合理把控，達(dá)到調(diào)整相角、有源濾波、穩(wěn)定電壓的目標(biāo)；儲(chǔ)能技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用。在未來(lái)輸配電系統(tǒng)發(fā)展中微電網(wǎng)并網(wǎng)將是發(fā)展方向中的主流，它可對(duì)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性提供可靠保障。微電網(wǎng)和大電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分離過(guò)程中微電網(wǎng)會(huì)處于單獨(dú)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)電網(wǎng)的供電任務(wù)起到獨(dú)立承擔(dān)的作用，與此同時(shí)，由光伏電源構(gòu)置的微電網(wǎng)應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)可有效提升負(fù)載供電的安全與穩(wěn)定。

2.2 從光伏電站層面應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)

負(fù)荷轉(zhuǎn)移中儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用。儲(chǔ)能技術(shù)在負(fù)荷轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用類似于電力調(diào)峰，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移需以光伏并網(wǎng)使用一定的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，大部分情況下負(fù)荷高峰的發(fā)生時(shí)間不是在白天光伏發(fā)電比較充足的階段、而是出現(xiàn)在光伏發(fā)電系統(tǒng)充沛發(fā)電之后，將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用其中，在負(fù)荷較低的情況下會(huì)將光伏電站的多余電能合理儲(chǔ)存，不會(huì)將其全部送入電網(wǎng)導(dǎo)致電能出現(xiàn)浪費(fèi)，當(dāng)負(fù)荷高峰段儲(chǔ)能裝置會(huì)將儲(chǔ)存的電能進(jìn)行釋放，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能技術(shù)有機(jī)融合，大大緩解高峰期居民用戶對(duì)市電的最大需求，有效提升用戶的經(jīng)濟(jì)利益。

儲(chǔ)能技術(shù)在負(fù)荷響應(yīng)中的應(yīng)用。為提升負(fù)荷高峰段電網(wǎng)運(yùn)行的安穩(wěn)性，電網(wǎng)會(huì)對(duì)高功率負(fù)荷進(jìn)行選擇性控制，保證其在負(fù)荷高峰段可輪替運(yùn)作，將光伏并網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用到電力用戶的電網(wǎng)系統(tǒng)中時(shí)，將最少一條通信線路連接到負(fù)荷響應(yīng)控制系統(tǒng)中的光伏儲(chǔ)能電站和電網(wǎng)之間，負(fù)荷響應(yīng)策略可有效避免給高功率設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)不利影響，從而維護(hù)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全性。

光伏并網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的自動(dòng)斷電功能。光伏儲(chǔ)能技術(shù)可通過(guò)自動(dòng)斷電保護(hù)功能來(lái)維護(hù)用戶用電的穩(wěn)定性，當(dāng)用戶的市電無(wú)法得到正常供應(yīng)時(shí)，光伏并網(wǎng)發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)為用戶釋放電能，提供正常的電能需求。如果電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者用電過(guò)程存在安全隱患，光伏并網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分析電力運(yùn)行狀態(tài)并發(fā)送斷電指令，儲(chǔ)能裝置還會(huì)將斷電后的電能自動(dòng)儲(chǔ)存，電力孤島運(yùn)行模式為電網(wǎng)和用戶的電力運(yùn)行提供安全保障和穩(wěn)定基礎(chǔ)，不僅可在用電高峰段自動(dòng)降低部分電力負(fù)荷，還可為電力用戶在無(wú)市電供應(yīng)的情況下保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展需求的分析

控制技術(shù)：依照儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用特性對(duì)充放電控制裝置進(jìn)行合理設(shè)置，可使儲(chǔ)能裝置的能量輸出得到最大限度的發(fā)揮，有效提升儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用效率和工作年限。傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池充電條件是長(zhǎng)期性且低電流狀態(tài)下，這是為避免電池鉛版有結(jié)晶出現(xiàn)，如充電電流大于正常標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)給蓄電池的儲(chǔ)電能力帶來(lái)?yè)p傷，進(jìn)而降低電池的使用壽命。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的電池是儲(chǔ)能裝置的充電來(lái)源，但頻繁的充放電導(dǎo)致電流功率穩(wěn)定性較差，沒(méi)有良好的充電環(huán)境會(huì)給電池的使用壽命帶來(lái)嚴(yán)重影響，進(jìn)而影響儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。需積極研發(fā)更先進(jìn)的儲(chǔ)能裝置控制系統(tǒng)，使儲(chǔ)能裝置的充放電問(wèn)題得到有效解決。目前我國(guó)常用的蓄電池或超級(jí)電容器等儲(chǔ)能設(shè)備無(wú)法直接應(yīng)用工頻交流電，與之配套的電能轉(zhuǎn)換裝置也是需研發(fā)的重要方面。

儲(chǔ)能技術(shù)：光伏并網(wǎng)發(fā)電中的儲(chǔ)能裝置運(yùn)行條件較差，這是因?yàn)閮?chǔ)能系統(tǒng)處于充放電的惡性循環(huán)中，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率不夠穩(wěn)定，對(duì)儲(chǔ)能裝置的正常使用帶來(lái)不利影響，降低了電池的使用年限。依照光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的性質(zhì)及儲(chǔ)能裝置的使用現(xiàn)狀需做出合理改進(jìn)和優(yōu)化：對(duì)功率密度和能量密度的提升加大研發(fā)力度；對(duì)儲(chǔ)能裝置的工作環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，延長(zhǎng)儲(chǔ)能裝置的使用年限；全面提升充電和放電速度；提升儲(chǔ)能裝置的運(yùn)行環(huán)境，使其更加安全、穩(wěn)定；對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用做好成本控制。

系統(tǒng)建模的全面化分析：要使光伏并網(wǎng)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的更加合理，需要對(duì)該套系統(tǒng)進(jìn)行全方位的科學(xué)化分析，不僅要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行管理是否合理進(jìn)行分析，還要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合分析，根據(jù)光伏發(fā)電行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和使用周期進(jìn)行科學(xué)研究。目前我國(guó)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)尚不夠完善，需要先做好系統(tǒng)開發(fā)前的建模分析，通過(guò)模擬儲(chǔ)能技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)儲(chǔ)能裝置在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行全面分析和研究，并進(jìn)行不斷改進(jìn)和優(yōu)化，提升儲(chǔ)能裝置作用的充分發(fā)揮，進(jìn)而全面提升光伏并網(wǎng)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值和使用效果。