儲能技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

尹朋濤

摘要：在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，通過科學(xué)合理地應(yīng)用儲能裝置，能夠有效降低光伏發(fā)電系統(tǒng)實際運行過程中由于波動而產(chǎn)生的功率變化，降低功率的變化，也能夠減少對電網(wǎng)以及負荷帶來的影響，保證在離網(wǎng)狀態(tài)下光伏系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)過渡，切實提高供電系統(tǒng)的運行質(zhì)量。然而，在實際設(shè)置過程中，儲能單元的設(shè)置可以使用閥控式密封鉛酸蓄電池，在結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)自身的運行特點分析，在不同運行狀態(tài)下儲能單元的自身運行優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上建立完善的充電控制系統(tǒng)和放電控制系統(tǒng)，利用有針對性的管理措施，對其有效性進行驗證。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;儲能裝置;運行優(yōu)勢;管理措施

引言：隨著國家政策的導(dǎo)向以及碳達峰、碳中和的提出，以光伏發(fā)電技術(shù)為代表的新能源發(fā)電系統(tǒng)越來越多地進入市場和并入電網(wǎng)。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的間歇性、波動性等會造成一部分棄光現(xiàn)象，在我國西北尤其嚴(yán)重。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)中將儲能技術(shù)與大型電站相結(jié)合，提高對太陽能的消納能力，避免資源浪費，十分必要。

1光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)組成

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要是由繼電保護裝置、光伏列陣、逆變器、儲能裝置以及最大功率點跟蹤裝置等組成的。為了能夠保證電壓和電流處于相同的頻率，在整個光伏系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)就是光伏列陣，可以利用光伏列陣將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后再通過電池單體根據(jù)電壓電流的實際需求，將其串并聯(lián)安裝在支架上。但是，光伏電池的列陣具備很強烈的非線性特征，主要是由于在電力輸出過程中會受到負載光照以及溫度等多種因素的影響。最大功率點跟蹤裝置能夠保證電池列陣時刻保持最大的輸出功率，確保能夠真正實現(xiàn)光伏能源的高效利用。而儲能裝置主要就是對光伏系統(tǒng)中的電能進行調(diào)節(jié)和控制，在光照過程中將充足的電能進行儲存，等需要的時候再將儲存的電能釋放出來，可以對供電平衡狀態(tài)以及電源的輸出狀態(tài)進行有效的調(diào)節(jié)。逆變器主要是針對光伏發(fā)電系統(tǒng)以及電網(wǎng)進行有效的連接，通過逆變器和變壓器能夠?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)化為可以供人們利用的交流電，也是整個發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分。光伏發(fā)電系統(tǒng)還有一些非常典型的特征，就是受到外界溫度光照等因素的影響，會影響輸出功率，導(dǎo)致發(fā)電功率不夠穩(wěn)定，不具備可控性，整個光伏系統(tǒng)的造價非常高。所以，最大限度地保證太陽能的吸收利用，控制運行成本是相關(guān)工作人員需要重點解決的問題。只有切實提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率，從根本上提高太陽能的利用率，才能夠確保系統(tǒng)的并網(wǎng)電壓和并網(wǎng)電壓相一致。

2儲能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電中的應(yīng)用

2.1電力調(diào)峰

進行電力調(diào)峰最直接的目的就是滿足峰電時段集中性、大功率符合的電能需求，最大限度地對電網(wǎng)的負荷進行有效的控制。而儲能裝置能夠根據(jù)電網(wǎng)運行的實際狀況，在負荷相對較低的情況下，可以針對光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能進行儲存，然后再用電高峰期進行釋放，從而保證電網(wǎng)功率峰值的輸出，確保供電系統(tǒng)運行的可靠性。

2.2負荷響應(yīng)

電力系統(tǒng)實際運行過程中，為了能夠保證電網(wǎng)運行的有效性，盡量減少意外事故出現(xiàn)的概率，通常會對一些大功率的負荷進行自動化的調(diào)整，在負荷較高的狀態(tài)下不同部分的電網(wǎng)通常會交替運行，這樣就能夠保證高峰時段電網(wǎng)的運行能夠滿足人們的實際需求，確保供電的穩(wěn)定性。電力用戶在使用光伏儲能系統(tǒng)的時候，能夠最大限度地保證用戶電能供應(yīng)的穩(wěn)定性，然而，在這一過程中，相關(guān)工作人員也應(yīng)該重點關(guān)注儲能電站以及電網(wǎng)之間在負荷響應(yīng)系統(tǒng)中的連接問題，需要保證至少有一條通信線路能夠正常運行，使用這樣的方式才能夠最大限度地避免高功率設(shè)備，真正滿足負荷的響應(yīng)需求。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用負荷響應(yīng)技術(shù)，通過對不同電網(wǎng)的有效選擇進行交替應(yīng)用，才能夠降低系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)故障的概率，利用符合響應(yīng)技術(shù)能夠?qū)Ω吖β守摵蛇M行相應(yīng)的調(diào)整，確保在臨界值范圍以內(nèi)進行穩(wěn)定工作，保證電能供應(yīng)質(zhì)量的前提下，還能夠盡量減少調(diào)整供電量時，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生的不利影響，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，最大限度地保證電能供應(yīng)的穩(wěn)定性。

2.3平滑出力波動

光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量來源是太陽能，在夜晚光伏發(fā)電系統(tǒng)無法發(fā)電。利用儲能裝置，采用相關(guān)的控制策略，可以跟蹤光伏發(fā)電系統(tǒng)的出力，在出力尖端時吸收電能，在出力低谷時釋放電能，從而保持輸出功率的平滑，也使對光伏發(fā)電出力的預(yù)測更為準(zhǔn)確。從現(xiàn)有的研究成果可知，電池儲能系統(tǒng)對于平滑光伏發(fā)電系統(tǒng)的出力波動具有顯著作用。

2.4增加太陽能的消納能力

我國西北部太陽能資源豐富，是我國太陽能資源分布的Ⅰ類地區(qū)。然而，西北部在我國又屬于地廣人稀的高原地帶，人口密度低、數(shù)量少。同時，西北地區(qū)工業(yè)相比其他地區(qū)較為落后。因此，西北地區(qū)的負荷壓力遠遠小于華北、華中、華南等地區(qū)。因此，在光伏滲透率較高的西北地區(qū)，由于發(fā)電量與負荷的不匹配，棄光的現(xiàn)象時常發(fā)生，造成巨大的損失以及消極的影響。此時，將儲能系統(tǒng)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中的調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)中，通過能源管理系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，與光伏電站的自動控制系統(tǒng)相結(jié)合，從而控制儲能系統(tǒng)的充放電時間及次數(shù)等，可以在發(fā)電側(cè)減少棄光現(xiàn)象，增加太陽能的消納能力，提升能源利用率，帶來良好的經(jīng)濟效益。

2.5提升供電可靠性

儲能系統(tǒng)可以發(fā)揮削峰填谷作用。在負荷高峰期，儲能系統(tǒng)可以將自身儲存的能量轉(zhuǎn)化為電能，并注入到電網(wǎng)中。在負荷低谷期，儲能系統(tǒng)可以將電網(wǎng)中多余的電能吸收并轉(zhuǎn)化為儲能裝置對應(yīng)的能源形式儲存起來，通過削峰填谷來平衡電網(wǎng)的功率水平。同時，儲能系統(tǒng)可以發(fā)揮備用電源功能。

2.6改善電能質(zhì)量

由于受到天氣、溫度、組件傾角等因素的影響，光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率會有所變化，造成了發(fā)電量的不穩(wěn)定，使發(fā)電量預(yù)測的難度增加，對饋入電網(wǎng)的諧波產(chǎn)生影響。并且，隨著太陽光照強度的變化，光伏發(fā)電功率會對電網(wǎng)潮流中的負荷特性產(chǎn)生一定的影響。光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)之后，會對電網(wǎng)潮流的方向、現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度、規(guī)劃運行方式等產(chǎn)生影響，加大對電網(wǎng)調(diào)度及控制的難度。當(dāng)大量光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)后，將加劇電壓波動，引起電壓調(diào)節(jié)裝置的頻繁動作，使電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降。當(dāng)儲能接入光伏發(fā)電系統(tǒng)后，由相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)控制儲能裝置的充放電，可以達到對電網(wǎng)調(diào)峰的目的，使光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量得到有效控制。此外，儲能裝置的接入可以抑制電網(wǎng)潮流方向的改變，增加電網(wǎng)的穩(wěn)定性，從而提升光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)之后的電能質(zhì)量。

2.7微電網(wǎng)

對于輸電系統(tǒng)來說，微電網(wǎng)并網(wǎng)是未來發(fā)展的主要趨勢，通過微電網(wǎng)的使用能夠從根本上提升供電的可靠性。如果微電網(wǎng)與整個電力系統(tǒng)進行分離，也就是說，微電網(wǎng)處于孤島運行狀態(tài)，則能夠獨立完成電力負荷的供電需求，在這樣的情況下利用光伏發(fā)電系統(tǒng)組成微電網(wǎng)，還能夠發(fā)揮其自身具備的作用，確保整個系統(tǒng)電能供應(yīng)更加安全更加可靠。

3結(jié)語

總而言之，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲能技術(shù)的應(yīng)用會涉及各個方面，企業(yè)也應(yīng)該順應(yīng)時代快速發(fā)展的需求，充分應(yīng)用先進的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，妥善處理儲能技術(shù)的應(yīng)用條件以及具體的影響因素，盡量排除外界環(huán)境產(chǎn)生的影響，切實提高企業(yè)的儲能管理水平，通過有效的激勵機制，建立完善的人才管理制度，嚴(yán)格按照因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃的原則，建立更加安全、可靠的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，為人們提供更加穩(wěn)定的電能。

參考文獻：

[1]全俊曉.儲能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].電子測試，2020（02）：129-130+118.

[2]林大為.儲能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].智能城市，2020，5（20）：82-83.

[3]穆艷停.混合儲能在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].蘭州交通大學(xué)，2019.