分布式光伏电站与储能技术方案及经济性探讨

分布式光伏电站与储能技术方案及经济性探讨

钟东长

南方电网综合能源（佛山）有限公司，广东 佛山 528000

摘要：分布式光伏电站作为一种可再生能源，具有绿色、环保、可持续的特点，越来越受到关注。储能技术作为保障电力系统稳定运行的关键技术，对于提高分布式光伏电站的性能具有重要作用。本文将对分布式光伏电站与储能技术方案及经济性进行探讨。首先，阐述分布式光伏电站的发展现状与趋势，以及储能技术的分类及应用。其次，分析分布式光伏电站与储能技术方案的选择与设计，包括技术指标、配置方式等。然后，从投资成本、运行成本、收益等方面对分布式光伏电站与储能技术的经济性进行分析。最后，总结本文的研究成果，并对未来发展趋势进行展望。

关键词：分布式光伏电站；储能技术；方案设计；经济性分析

1 分布式光伏电站的发展现状与趋势

1.1装机容量增长迅速

近年来，全球分布式光伏电站的装机容量呈现出快速增长的趋势。根据全球可再生能源机构（IRENA）的数据，2020年全球分布式光伏电站新增装机容量达到29.2GW，同比增长22%。这主要是由于分布式光伏电站具有占地面积小、安装灵活、就近供电等特点，受到许多国家的政策支持和市场青睐[1]。

1.2技术进步与成本降低

随着光伏技术的不断进步，分布式光伏电站的成本逐步降低。根据国际能源署（IEA）的数据，2010年至2020年间，光伏组件的价格下降了80%以上。此外，电池转换效率的提高和组件尺寸的增加也使得分布式光伏电站的建设成本进一步降低。

1.3 政策支持与市场驱动

许多国家纷纷出台政策支持分布式光伏电站的发展。例如，中国政府推出了一系列支持分布式光伏电站建设的政策，包括度电补贴、分布式光伏发电市场化交易等。此外，随着能源价格的上涨和环境意识的增强，越来越多的企业和家庭开始选择投资分布式光伏电站，以实现节能减排和降低能源成本。

1.4 储能技术的应用

随着分布式光伏电站的普及，储能技术在提高电站性能方面的作用日益凸显。通过配置储能设备，可以实现电力的存储和释放，从而提高电站的稳定性和电力质量。目前，全球分布式光伏电站与储能技术的结合已经成为一种趋势，将为光伏产业的发展带来新的机遇。

1.5 智能化与物联网技术的应用

随着信息技术的发展，智能化和物联网技术越来越多的应用到分布式光伏电站中。通过实时监控、数据分析和远程控制等技术手段，分布式光伏电站的运营和管理变得更加高效和智能。此外，分布式光伏电站还可以通过物联网技术实现与电网的实时互动，提高电力系统的稳定性和可靠性。

2 储能技术的分类及应用

2.1 机械储能

机械储能是通过机械装置来实现能量存储和释放的技术。常见的机械储能方式包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。其中，抽水蓄能是目前应用最为广泛的机械储能技术，通过将水从下池抽到上池储存势能，需要时再将水放下来发电。

2.2 电气储能

电气储能是通过电磁感应原理来实现能量存储和释放的技术。常见的电气储能方式包括超导磁储能（SMES）和超级电容器储能。SMES利用超导线圈储存磁场能量，具有快速响应和效率高的特点。超级电容器储能利用双电层电容原理，具有高功率密度、长寿命和快速充放电的特点。

2.3 电化学储能

电化学储能是通过电池化学反应来实现能量存储和释放的技术。常见的电化学储能方式包括铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液流电池等。电化学储能具有较高的能量密度和较长的使用寿命，适用于分布式光伏电站、电动汽车和家用储能等领域。

2.4 热储能

热储能是通过储热介质来实现能量存储和释放的技术。常见的热储能方式包括显热储热和相变储热。显热储热通过储热介质（如水）的升温和降温来实现能量存储和释放，而相变储热则利用相变材料（如石蜡）在相变过程中的热容量变化来实现能量存储和释放。热储能适用于太阳能热发电（CSP）系统和区域供热系统。

2.5 化学储能

化学储能是通过化学反应来实现能量存储和释放的技术。常见的化学储能方式包括氢能储能和合成燃料储能。氢能储能通过电解水制氢，将能量以氢气的形式储存，需要时通过燃料电池或其他方式将氢气转化为电能。合成燃料储能通过将电力用于生产甲醇、氨等燃料，需要时再将燃料转化为电能。化学储能具有较高的能量密度，适用于长时储能和交通领域[2]。

3 对分布式光伏电站与储能技术方案的选择与设计

3.1 技术指标

根据分布式光伏电站的需求和储能技术的特点，选择合适的技术指标。例如，对于需要快速响应的场合，可以选择超级电容器或锂离子电池等具有快速充放电特性的储能技术；对于需要长时间储能的场合，可以选择抽水蓄能或压缩空气储能等具有长时间储能特性的技术。

3.2 储能容量

根据分布式光伏电站的规模和输出功率波动情况，确定合适的储能容量。储能容量过小可能无法满足电站的调峰调频需求，而储能容量过大可能导致投资浪费。一般来说，储能容量应该能够满足电站一段时间内的峰值负荷需求。

3.3

配置方式

根据分布式光伏电站的布局和储能技术的特点，选择合适的配置方式。例如，对于屋顶光伏电站，可以考虑将储能设备安装在屋顶上，以节省空间和降低安装成本；对于地面光伏电站，可以考虑将储能设备安装在电站附近，以便于管理和维护。

3.4 电池管理系统（BMS）

电池管理系统是储能系统的重要组成部分，负责监控电池的电压、电流、温度等参数，以确保电池的安全性和长寿命。在选择储能技术方案时，需要考虑电池管理系统的性能和可靠性，以确保储能系统的稳定运行。

3.5 投资成本与收益

分布式光伏电站与储能技术的结合会增加投资成本。在确定技术方案时，需要综合考虑投资成本、运行成本和收益，通过合理的配置和优化设计，实现经济效益最大化。

4 分布式光伏电站与储能技术的经济性分析

4.1 投资成本

投资成本包括分布式光伏电站的建设成本和储能设备的购置成本。建设成本包括光伏组件、支架、逆变器、电缆、安装费用等。储能设备的购置成本包括电池、电池管理系统（BMS）、热管理系统等。在选择技术方案时，需要比较不同技术方案的投资成本，以期在满足性能需求的同时降低总投资成本。

4.2 运行成本

运行成本包括分布式光伏电站的运营维护成本和储能设备的损耗成本。运营维护成本包括定期检查、清洁、维修等。储能设备的损耗成本包括电池的循环寿命、日历寿命等。在选择技术方案时，需要比较不同技术方案的运行成本，以期降低整个系统的运行成本。

4.3 收益

收益包括分布式光伏电站的发电收益和储能系统的调峰调频等辅助服务收益。发电收益取决于光伏电站的装机容量、发电量和上网电价。调峰调频等辅助服务收益取决于储能系统的性能、服务市场价格等因素。在选择技术方案时，需要综合考虑发电收益和辅助服务收益，以期提高整个系统的经济效益。

4.4 投资回报期

投资回报期是指分布式光伏电站与储能技术的总投资额通过发电收益和辅助服务收益回收的时间。投资回报期越短，说明项目的经济效益越好。在选择技术方案时，需要通过比较不同技术方案的投资回报期，以期选择经济效益较高的方案。

4.5 敏感性分析

敏感性分析是指通过改变某些关键参数（如上网电价、储能设备寿命等），评估其对分布式光伏电站与储能技术经济性的影响。通过对关键参数进行敏感性分析，可以更全面地了解技术方案的风险和不确定性，为投资决策提供参考。

5 结语

总之，分布式光伏电站与储能技术的研究具有重要的理论和实践意义。通过不断地技术创新和优化设计，分布式光伏电站与储能技术将为实现全球减排目标和绿色发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]吴镇煌.分布式光伏电站发电效率提升策略[J].百科论坛电子杂志,2019(13):397-398.

[2]赵娜,高赟.分布式光伏+储能电站模式与经济性分析[J].太阳能,2017(12):17-25.