分布式光伏發電儲能問題分析

陳軍 劉美

摘要：隨著經濟的快速發展，在世界各國的推動下，新能源太陽能的利用得到了快速發展，特別是分布式光伏發電系統的作用正越來越被認可。而儲能系統由于可以解決光伏發電新能源應用時受環境條件影響、發出的功率不穩定等關鍵技術，近年來得到了廣泛關注。因此本文基于分布式光伏發電系統，對儲能系統關鍵問題進行了研究。

關鍵詞：分布式光伏發電；儲能；比較；發展方向

在目前眾多可再生能源與新能源技術開發中，潛力最大、最具開發價值的是太陽能、風能等分布式能源。太陽能是人類取之不盡、用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性，絕對的安全性，相對的廣泛性，確實的長壽命和免維護性，資源的充足性及潛在的經濟性等優點，在長期的能源戰略中具有重要地位。并網光伏發電是光伏發電的總趨勢，并網光伏發電主要應用于荒漠的光伏電站和城鎮的與建筑結合的城市化規模光伏發電，其中，城鎮的與建筑結合的城市化規模光伏發電，即分布式光伏發電，將是未來城市建設與能源供給的一個重要途徑。

但是技術和政策兩方面的因素嚴重影響了并網式光伏發電的發展。為解決光伏并網在技術和政策上的問題，發展儲能技術成了一個現實可行的辦法。

一、國外儲能市場快速崛起

隨著各國對于光伏發電進行巨額補助，光伏上網電價與成本差距不斷縮小，分散儲能系統對于終端客戶來說越來越重要。

目前，純光伏發電領域存儲和消納已經成為行業主要議題。以日本為例，2011年日本3.11福島核事故以后，日本政府采取了“去核化”政策，日本核電逐步退出市場，而市場的反應是日本家用蓄電系統需求量快速上升。隨著分布式光伏系統、屋頂系統及光伏農場的角色越來越重要，從2012年3月30日起，日本經濟產業省對容量1kWh以上的蓄電系統給予1/3的補貼，補助政策將在2013年底或支付額達到預算的210億日元時截止。其市場規模到2020年將達450億日元，是2010年的563倍。

利用儲能裝置的蓄水池作用，將光伏發電的電能儲存起來，再經過處理并入電網，既解決了光伏發電并網波動性的難題，提高了電能質量，也可以促進相關產業的發展。

二、中國儲能市場快速跟進

近兩年，儲能在中國市場的熱點應用集中體現在分布式發電及微網、風電場、光伏電站儲能和電動汽車領域。

隨著分布式光伏暫行辦法、解決無電地區人口用電問題等政策的出臺，國家開展了一系列的分布式微網項目，如西藏阿里光伏儲能項目、青海玉樹分布式光水蓄互補系統、東福山島風光儲柴項目、南麂島微網項目等。儲能在該領域的迅速發展，既是偏遠地區無電人口用電問題必須解決的迫切市場需求，也是中國政府產業政策推動的結果。

用戶端“光伏+儲能”的模式也是近兩年的熱點，用戶可以實現能源的自給自足，削減電費，同時還可用作應急電源。該模式在日本和德國的市場比較成熟，比亞迪、力神等國內廠商的產品也成功打入了這兩個海外市場。

儲能在風電場和光伏電站領域的應用，主要體現在降低高比例可再生能源并網的不穩定性，提高可再生能源發電的利用小時數，有效解決嚴重的“棄風”“棄光”問題。

國家關于儲能產業發展規劃正在逐步建立中，應用示范的財政補貼也在逐步推進中。雖然還有許多問題有待解決，但在政府政策的支持下，在儲能廠商、電力系統和有關科研院所的共同努力下，中國儲能產業將得到持續不斷的發展。

三、儲能技術的比較

（一）磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池具有八大優勢：安全性能好、使用壽命長、高溫性能好、大容量、無記憶效應、重量輕、環保以及適用于動力電池。

（二）釩電池

一般稱為氧化還原液流電池，是一種正在積極研制開發的新型大容量電化學儲能裝置，正負極全使用釩鹽溶液的稱為全釩液流電池，簡稱釩電池。

作為當前儲能的首選技術之一，全釩液流電池儲能系統安全性高，在常溫常壓下運行時，電池系統產生的熱量能夠通過電解質溶液有效排出，再通過熱交換排至系統之外；而且電解質溶液為不燃燒、不爆炸的水溶液，系統運行安全性高。

（三）飛輪儲能

飛輪儲能根據不同方式有很多應用，應用最廣泛的是直接儲存動能并應用動能，比如單沖程柴油機的飛輪。目前，尖端研究的方向是飛輪儲存功能并轉化為電能應用。

飛輪儲能裝置與超級電容、電池等儲能裝置比較，其能量密度最大，但是功率密度比介于二者之間；超級電容的能量密度最小，功率密度最大；電池的能量密度介于二者之間，功率密度最小。同時，飛輪是純物理儲能，穩定可靠，對使用環境（溫度、壓力等）的要求低，然而它是三者中最昂貴的儲能方式。

四、分布式能源儲能的發展方向

基于對分布式能源特點和儲能方式的研究，大規模分布式光伏發電儲能設備必須滿足三個基本要求：高安全性、生命周期性價比高及環境友好。

無論是化學電池儲能方式還是純物理儲能，各有其優劣點。但是結合分布式光伏發電的特點，例如光伏發電系統受季節和日照高度影響，其生產的電能波動性很大，受整流和逆變的影響，電能質量不高，這就要求相關儲能設備具有良好的可適應性、較長的循環使用壽命。釩電池與其他儲能技術相比，全釩液流電池儲能技術具有使用壽命長、環境友好、可以大規模發展、安全可靠等突出的優勢，成為規模儲能的首選技術之一，將在光伏儲能領域具有廣泛利用價值。

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（作者單位：南京國電南自電網自動化有限公司1

南京國聯電力工程設計有限公司2）