基于儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

劉雪平 楊巖冰 高錢 劉華凱

山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院 山東濟(jì)南 250102

隨著我國工業(yè)進(jìn)程不斷加快，石油和煤炭等石化能源最終會(huì)被消耗殆盡，同時(shí)應(yīng)用這些能源時(shí)，我們的生活環(huán)境也會(huì)受到嚴(yán)重影響，其帶來的污染十分嚴(yán)重。所以，在這樣的背景下，人們急需發(fā)展一些低污染的能源技術(shù)，以此對(duì)傳統(tǒng)的能源進(jìn)行有效替代。在太陽能的利用中，光伏發(fā)電的方式在最近這些年得到迅猛發(fā)展，無論對(duì)能源戰(zhàn)略光伏發(fā)電還是對(duì)環(huán)境保護(hù)都有著十分重大的意義。

1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)

1.1 特點(diǎn)

第一，此系統(tǒng)的輸出受溫度和光照的嚴(yán)重影響，其具體的輸出功率會(huì)呈現(xiàn)出十分巨大的變化，尤其在天氣比較多變的季節(jié)時(shí)，其發(fā)電功率會(huì)在此情況下呈現(xiàn)出不可控性和隨機(jī)性。第二，整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)十分高，為了可以更好的將太陽能資源最大化利用，系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)采用最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，同時(shí)還讓整個(gè)電網(wǎng)可以在最大程度上對(duì)光伏電能進(jìn)行吸收利用。第三，高效利用太陽能的目的為了可以更好的實(shí)現(xiàn)，發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)時(shí)一般會(huì)讓并網(wǎng)點(diǎn)和并網(wǎng)電流的電壓相同[1]。

1.2 結(jié)構(gòu)

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，光伏陣列是其中的基本環(huán)節(jié)，其主要是通過太陽能光伏電池單體進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)再組裝成組件，同時(shí)按照系統(tǒng)的實(shí)際需求，將其在支架上安裝，其主要是將太陽能逐漸的轉(zhuǎn)化成電能的一種轉(zhuǎn)換單元。MPPT裝置，主要是對(duì)光伏能源的充分利用進(jìn)行保障，光伏電池陣列有著十分強(qiáng)的非線性特性，溫度和光照等因素都可能會(huì)對(duì)其輸出造成嚴(yán)重影響，跟蹤控制最大功率點(diǎn)可以對(duì)光伏電池陣列的最大輸出功率進(jìn)行有效保證。儲(chǔ)能系統(tǒng)，主要是控制環(huán)節(jié)，起到調(diào)節(jié)作用，在光照條件比較良好時(shí)，可以將其中一部分電能儲(chǔ)存起來，同時(shí)在比較恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑵溽尫懦鰜恚源藢?duì)光伏電源輸出的穩(wěn)定起到一定的調(diào)節(jié)作用，使其供用電更加平衡。變壓器以及并網(wǎng)逆變器，主要是把光伏陣列中電壓比較低的直流電逐漸的轉(zhuǎn)化成電壓等級(jí)比較適中的交流電，讓光伏并網(wǎng)發(fā)電可以獲得各種必備條件。

2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于電力調(diào)峰

針對(duì)電力調(diào)峰來說，其主要目標(biāo)則是把峰電時(shí)段中的最大功率負(fù)荷的集中進(jìn)行有效減少，以此將電網(wǎng)具體的符合電壓進(jìn)行減輕。儲(chǔ)能技術(shù)在整個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，對(duì)其合理應(yīng)用可以按照實(shí)際的需求做出相應(yīng)的改變，同時(shí)在低谷之時(shí)將系統(tǒng)中所發(fā)出的實(shí)際電能進(jìn)行儲(chǔ)存，在負(fù)荷高峰的狀況下把儲(chǔ)存的電能進(jìn)行充分釋放，對(duì)于這部分電能來說，實(shí)際上屬于符合供電，以此對(duì)功能的可靠性進(jìn)行提升，讓運(yùn)行的穩(wěn)定性在整體上提高。

2.2 應(yīng)用于微電網(wǎng)

對(duì)于輸配電系統(tǒng)來說，在未來微電網(wǎng)并網(wǎng)是十分重要的發(fā)展方向，電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性會(huì)得到十分好的提升，在微電網(wǎng)和系統(tǒng)分離之時(shí)，微電網(wǎng)的運(yùn)行比較單一，此時(shí)電源則會(huì)獨(dú)立承擔(dān)負(fù)荷的供電人物。因?yàn)槲㈦娋W(wǎng)主要是由光伏電源所構(gòu)成，在負(fù)載情況下儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)發(fā)揮重要作用，將供電的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)行有效提升。

2.3 應(yīng)用于電網(wǎng)電能質(zhì)量控制

實(shí)際控制電網(wǎng)電能的質(zhì)量時(shí)，在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中將儲(chǔ)能技術(shù)科學(xué)合理的應(yīng)用其中，可以有效的改善光伏電源的供電特性，以此對(duì)供電的穩(wěn)定性進(jìn)行有效提升，對(duì)逆變控制措施合理應(yīng)用，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以通過儲(chǔ)能技術(shù)控制有源濾波和整相角以及電壓等。

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能技術(shù)可以將良好的斷電保護(hù)功能提供給用戶，在電力正常供應(yīng)的情況下，如果沒有辦法滿足用戶的電力需求，則用戶的電能可以通過光伏系統(tǒng)獲得。如果電力系統(tǒng)自身出現(xiàn)了各種故障，或是用戶在用電時(shí)存在著一定風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)在這樣的情況下有效的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電，同時(shí)還可以將斷電以后沒有及時(shí)發(fā)出的電能自動(dòng)儲(chǔ)存起來[2]。

3 儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展需求

3.1 儲(chǔ)能技術(shù)

實(shí)際應(yīng)用儲(chǔ)能裝置時(shí)，一般都處于惡劣的工作環(huán)境中。同時(shí)，因?yàn)楣夥l(fā)電的輸出并不是十分穩(wěn)定，所以在此條件下，儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電條件和放電條件也比較差，甚至個(gè)別時(shí)候還需要頻繁的進(jìn)行充放電小循環(huán)。針對(duì)儲(chǔ)能裝置的發(fā)展現(xiàn)狀以及光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)所具有的特點(diǎn)來說，將儲(chǔ)能技術(shù)科學(xué)合理的應(yīng)用主要可以通過以下幾點(diǎn)來進(jìn)行改進(jìn)。第一，功率密度和能量密度加大。第二，儲(chǔ)能裝置的循環(huán)壽命有效延長。第三，充電和放電速度增加。第四，其安全可靠的運(yùn)行在更加寬泛的環(huán)境中可以得到保證。第五，整體成本有效降低。

3.2 控制技術(shù)

為了可以讓儲(chǔ)能裝置最大的能量輸和最長的使用壽命以及最優(yōu)的使用效率得以實(shí)現(xiàn)，需按照儲(chǔ)能裝置所具有的特點(diǎn)，將比較適合這種儲(chǔ)能裝置的放電策略制定出來。比如傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池在進(jìn)行充電時(shí)，需要一個(gè)低電流和長時(shí)間的充電條件，只有這樣才可以對(duì)電池鉛版上結(jié)晶的形成進(jìn)行有效避免。如果充電過程中，電流過大，則會(huì)導(dǎo)致電池的儲(chǔ)電能力不斷將低，甚至還可能會(huì)導(dǎo)致電池的壽命縮短。儲(chǔ)能裝置的電源為光伏電池，因此必須對(duì)其充電條件進(jìn)行保證。所以，對(duì)更加先進(jìn)的儲(chǔ)能裝置控制系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，可以將儲(chǔ)能裝置充電及放電的合理性進(jìn)行有效解決。另外，對(duì)于現(xiàn)階段經(jīng)常使用的儲(chǔ)能設(shè)備來說，其本身并不能對(duì)工頻交流電直接使用，所以，對(duì)配套的電能轉(zhuǎn)化裝置進(jìn)行開發(fā)具有一定必要性[3]。

4 結(jié)語

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中科學(xué)合理的應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，主要可以將此技術(shù)分為微電網(wǎng)和電力調(diào)峰以及控制電網(wǎng)電能質(zhì)量這幾個(gè)方面。其可以讓供電效果變得更加高效，同時(shí)符合儲(chǔ)能型的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)可以把儲(chǔ)能型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)所具有的作用更加充分的發(fā)揮出來。儲(chǔ)能技術(shù)因?yàn)楣夥⒕W(wǎng)發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展得到了全新的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也獲得了新的發(fā)展方向，而儲(chǔ)能技術(shù)的突破和發(fā)展也可以對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)用化進(jìn)程進(jìn)行有效促進(jìn)。