储能技术在光伏发电系统中的应用

储能技术在光伏发电系统中的应用

薛文超

新疆伊犁河流域开发建设管理局 新疆伊宁市 835000

摘要：当今时代，伴随着可持续发展意识在世界各地深入人心，全世界光伏发电综合利用经营规模快速扩张，技术不断发展，成本明显降低，呈现出良好的发展前景，很多国家将光伏发电做为关键的新型产业，光伏发电获得更为广泛应用。在2001～2017年间，光伏产业以令人惊讶的速度发展。全世界总装机自1.250GW升至304.300GW，年复合增长率达到40.98%。中国光伏产业也呈现史无前例的发展魅力，在全世界20个以上国家或地区办厂，产品出口至近200个国家和地区，成为我国具备国际核心竞争力的战略新型产业。光伏发电现阶段已全方位进入产业化发展趋势环节，中国、欧州、英国、日本等传统光伏发电销售市场保持持续增长，东南亚地区、南美洲、中东地区和非州等地区新兴经济体光伏发电也开始快速发展。

关键词：储能技术；光伏发电系统；应用

引言

储能技术在光伏发电系统还存在诸多不可预测的风险，致使光伏发电系统的运行安全得不到保证。因此，相关部门应不断树立自主创新的工作意识，完善并改进光伏发电系统的运行缺陷，确保光伏发电并网系统的技术管理水平稳步提高。

1储能技术应用意义

（1）推进能源向低碳化和清洁性方向转型。太阳能独特的清洁性、太阳能发电过程中的低碳化都是减少发电对于环境污染的重要措施，而将太阳能转化成为电能后再储存起来更是增加了对于清洁性能源的使用率。

（2）提升光伏发电和输电的效率。储能模式已经成为了未来可再生能源发展领域中不可获取的研究方向。

（3）增加能源领域的经济价值。作为未来能源行业的一部分，储能最终是需要创造价值的。

2储能技术在光伏发电系统中的应用

2.1平滑出力波动

光伏发电系统的能量来源是太阳能，在夜晚光伏发电系统无法发电。利用储能装置，采用相关的控制策略，可以跟踪光伏发电系统的出力，在出力尖端时吸收电能，在出力低谷时释放电能，从而保持输出功率的平滑，也使对光伏发电出力的预测更为准确。从现有的研究成果可知，电池储能系统对于平滑光伏发电系统的出力波动具有显著作用。

2.2创设智能化控制管理系统

世界光伏产业增长迅速，产业规模不断扩大，产业成本持续下降。尤其我国地域开阔日照充足发展潜力巨大，并在政策与技术的支撑下，光伏产业已经发展成为我国为数不多进入国际领先领域的产业。在国家不断提倡加快工业互联网发展的背景下以及大部分光伏站结构庞大分布偏僻的现状，光伏发电储能控制急需一套完整、高效、合理的光伏电站信息化管理平台进行智能化管理，向着数据可视化的发展方向。通过智能型可视化展示，清晰的看见光伏发电的整体样貌。白昼时利用太阳能电池板通过光电转换原理使太阳能通过半导体转换为电能。使用者可以通过电脑控制路灯，做到及时调整，合理安排。智能控制器协调整体系统的工作，保证了安全运行。且同等亮度下耗电仅为白炽灯的十分之一，真正达到绿色节能的效果。而提到供暖可能想到传统的热力供暖或者是热电供暖。但是这两种方式都伴随着一定的环境污染。而太阳能集热器收集太阳辐射并转化成热能，以液体作为传热介质，以水作为储热介质，进行供暖的方式更加绿色环保，在智能可视化的加持下，计算更为准确,使用方便,它的可视化界面,能够有效的实现人机对话。并且可根据需求调控水流量来满足不同需求，优化了资源配置。

2.3改善电能质量

由于受到天气、温度、组件倾角等因素的影响，光伏发电系统的输出功率会有所变化，造成了发电量的不稳定，使发电量预测的难度增加，对馈入电网的谐波产生影响。并且，随着太阳光照强度的变化，光伏发电功率会对电网潮流中的负荷特性产生一定的影响。光伏发电系统并入电网之后，会对电网潮流的方向、现有电网调度、规划运行方式等产生影响，加大对电网调度及控制的难度。当大量光伏发电系统接入电网后，将加剧电压波动，引起电压调节装置的频繁动作，使电网的电能质量下降。当储能接入光伏发电系统后，由相应的能量转换系统控制储能装置的充放电，可以达到对电网调峰的目的，使光伏发电系统的发电量得到有效控制。此外，储能装置的接入可以抑制电网潮流方向的改变，增加电网的稳定性，从而提升光伏发电系统接入电网之后的电能质量。

2.4建设大规模的光伏发电储能系统

大规模的储能当属抽水蓄能，此种技术相当的成熟，在调峰调频中起到至关重要的作用。但是大规模储能技术主要受制于：电池性能以及成本；完善的解决方案；激励政策。电池方面，我国大规模示范的电池包含锂电池，液流全钒电池，以及在一些微网中应用铅碳电池，而其中的佼佼者就是锂电池，有权威人士曾经说过，锂电池要将成本降到1500元/kwh，循环次数达到5000次以上才有竞争力，才有可能进行大规模的储能应用，储能的示范项目也是在验证这些电池的性能，推动电池行业的发展。而笔者通过分析完善的解决方案：PCS是衔接电池与电网之间的核心环节，由电力电子器件组成，结合精确地控制系统可以与电网调度等系统相结合，肩负着能量转换的重任。包含削峰填谷，调频调峰，平滑洁净能源输出等应用模式，无一不需要通过PCS来实现。而现在PCS的拓扑结构呈现多元化，接口联通性都不佳，不利于系统的整合，所以需要出台一系列的标准来规范。PCS的结构功能的标准化，可以为形成完备的解决方案扫清硬件障碍。打个比方来说，如果一个50MW的风场，如何配置合适的容量（kW/kWh）来满足其平滑输出的功能？这需要一系列的数值统计，模拟验证等研究工作来支撑，这就体现了现在的示范项目的作用，可以通过示范研究得出基本的方法论，来为形成解决方案铺平道路。

2.5增加太阳能的消纳能力

我国西北部太阳能资源丰富，是我国太阳能资源分布的Ⅰ类地区。然而，西北部在我国又属于地广人稀的高原地带，人口密度低、数量少。同时，西北地区工业相比其他地区较为落后。因此，西北地区的负荷压力远远小于华北、华中、华南等地区。因此，在光伏渗透率较高的西北地区，由于发电量与负荷的不匹配，弃光的现象时常发生，造成巨大的损失以及消极的影响。此时，将储能系统应用到电力系统中的调峰调频等辅助服务中，通过能源管理系统的统一调度，与光伏电站的自动控制系统相结合，从而控制储能系统的充放电时间及次数等，可以在发电侧减少弃光现象，增加太阳能的消纳能力，提升能源利用率，带来良好的经济效益。

结语

由于光伏发电本身带有的间歇性与波动性，在并入电网后，对电网的稳定性造成了一定的影响。而储能装置的引入与应用，在很大程度上解决了这一问题。储能系统在一定程度上解决了电能只能即发即用的问题，提高了供电的可靠性，改善了电能质量，增强电网的稳定性。以光伏发电为代表的清洁能源发电在我国电网中的渗透率必将越来越高。储能系统作为平滑新能源发电出力曲线、解决新能源消纳问题、削峰填谷、改善电能质量、提高电力系统稳定性的重要手段，在未来的发展与研究中，必定会成为重中之重。储能技术发展的愈加成熟，我国能源体系的改善就愈加完善。

参考文献

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