太陽能光伏應用中儲能系統的應用分析

國網亳州供電公司 戴明明 趙 輝

國網蒙城縣供電公司 戴 鵬 劉宏偉

太陽能光伏應用中儲能系統的應用分析

國網亳州供電公司 戴明明 趙 輝

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伴隨經濟的發展，能源開始變的短缺，解決這一問題最根本的辦法就是開發新的能源，尤其是開發可再生的能源，太陽能光伏的應用就是很好的選擇。由于太陽能光伏在能量進行轉化的時候容易造成能量損失，所以必須要選擇好的儲能系統減少能量的損失。在太陽能光伏應用中儲能系統主要起到源源不斷供應能量的作用。本文主要對常用的儲能系統的特點及原理進行了分析，并對影響蓄電池壽命的因素進行了研究，本文還順便介紹了其他一些常見的儲能系統供大家了解。

太陽能光伏；儲能系統；蓄電池；應用；分析

太陽能本身發電產生的電源就是間歇性的，每一年每一天不能時刻都在發電，沒法滿足負荷的全時需求，為了滿足人民各方面的生活及生產需要，必然要有儲能系統這種設備的存在。現存常用的儲能系統主要有三類，即超導的線圈、飛輪以及電化學電池。本文主要對它們的設計特點、原理以及具體應用進行了分析，說明了儲能系統的重要性。

1.太陽能光伏應用中儲能系統簡介

電化學里面具有代表性的就是蓄電池，它將能量直接轉化為了直流的電能，它這種能量是通過氧化還原多得的，轉化之后的直流的電源是供給負荷進行使用的。現在可用作電化學的介質主要有鉛酸、鎘鎳、金屬氫化物鎳、鋰離子、鋰聚合物以及鋅-空氣這六種，其中最受歡迎也最常見的是鉛酸蓄電池。

飛輪是一種新型的很優越的儲能系統，它具有經濟、綠色、高效及安全等諸多優點，可以從風能、電網中過剩的電能以及太陽能里面補給能量，它是純機電儲能的系統，優點是比功率要高，比能量要大、壽命長且無二次的污染，因而受到廣泛的應用。雙程飛輪的轉化率非常高，可達到百分之九十，由于其高峰值的時候功率的容量非常大，功率管理起來相對也比較簡單，電壓及電流給定的情況下，設計起來也更加靈活等諸多的優勢，所以在市場上前景是非常好的，在儲能系統的應用方面越來越受到社會的關注。

超導的磁場指的是在一個磁場里面放一個超導體的圓環，將其溫度降到臨界的溫度以下，將磁場撤去，因為電磁的感應性，圓環里面便出現感生所產生的電流，假若想讓電流持續的出現，就要一直保持溫度降到臨界的溫度以下。由超導的磁場產生的電流儲能效果至少可達十年，所以說超導磁場是一種非常好的儲能系統。它由于具有充電時間很短就能短時間內提供很高的功率的特性，所以在工業領域受到很大的歡迎。

2.太陽能光伏應用中儲能系統的具體應用簡介

在電源的儲能方面，世界很多國家都建立起電池儲能系統，我國鉛酸蓄電池的產量在國際上占據很重要的地位，在生產技術方面和國際也沒有太多的差距，在中國比較典型的大型儲電站2012年在河北建立，主要任務就是對風電出力等進行跟蹤，將電能的質量進行改善，將電能的可靠性予以提高。

在國外很多機構或者公司都想將飛輪的儲能技術引入到風力的發電上面，德國有個15秒就可以發1.65MW電力的儲能系統；美國一家公司正在建設一個可以產生20MW的儲能系統，其目的是為了和電場進行配合發電，一旦建成，紐約州總體電量的百分之十都由其儲備，可以調頻當地的電網系統，使電能的質量得到改善。在調頻的服務過程中應用飛輪儲能設備具有以下優點：（1）響應的速度很快。研究表明，在相同的容量之下，和水電、火電等傳統的調頻資源相對比，選用在飛輪基礎上相應的調頻可以提高接近兩倍的好效益。（2）可以有效的對能源進行節約。飛輪的調頻電站應用之后，火電站就可以滿負荷的運行，這可以將能源使用效率有效的提高起來。飛輪的調頻電站使用之后，在電網裝機的容量不需要新增的情況下，將發電量峰值有效的提高。這樣不但可以將電網容量的升級時間推遲，還可以將審批新電廠的時間節省出來，能源得到真正的節約。（3）即清潔又沒有污染。飛輪這種儲能技術，由于不需要消耗燃料，所以有害的氣體并不會產生。飛輪的轉子是由一種重量比較輕、強度比較高的玻璃纖維及石墨的復合型材料制成，通過樹脂進行膠合。在電磁鐵及永磁鐵進行組合的架子上懸浮著轉子，為了將摩擦的損耗減小，可以將電機的轉子和飛輪一起在真空的室中進行密封。

很多國家都在對超級電容儲能進行研究，歐洲、美國、日本等國家都對其進行了不同的投入計劃。作為大功率的二次電源，在人民生活的各個領域應用都是非常廣泛的。具體的應用如下：（1）電車的電源。超級的電容器是具有非常高功率的密度的，可以很好的將電車的爬坡、加速以及起動等功率需要予以滿足，也可以是混合型的電動車起動或者加速的電源。研究表明，通過將蓄電池與超級的電容器并聯當成電源，可以將蓄電池重量及尺寸減少，將蓄電池使用的壽命延長。在2004年我國第一輛超級電容器的公交車和它快速的充電候車站系統開始試運行投入。這個系統將規劃難、機動性很差以及視覺污染等方面由無軌電車帶來的問題予以解決，以自身的低噪聲及零排放的性能將公交車可能造成的污染進行改善，將傳統蓄電池容易造成二次污染的問題解決掉，將其使用的壽命延長。（2）電子電源。超級電容器也可在衛星上使用。衛星上使用的多數是混合型的電源，即電池與太陽能的組合。超級的電容器一旦被裝上，定會改善衛星脈沖的通訊能力。超級電容器可以滿足玩具及電動工具等快速充電的要求，因其具有快速充電的優勢。像雙電層的電容器可被植入到醫療器械里面作為救急的電源，這種電源不需要過度的進行充放電的保護，并且具有使用的壽命長等諸多的優點，所以將逐漸的取代傳統的電池。（3）電力系統。高壓的開關站以及變電站大多數使用的都是電磁操作的開關機構，并配有硅整流的分合閘類裝置，以用作分合閘的保護、控制及操作的直流電源。但是電容的儲能式所裝的電解電容的可靠性是非常差的、其容量也是很有限的。研究表明，超級的電容器很好的保證了分閘能量的可靠供應，同時也將傳統的分合閘裝置的優點進行了保留。相關研究表明，超級的電容器可以在很小的電流狀態下進行充電，也就是說在陰天等環境下，光伏的電池也可以對超級的電容器進行充電，這一特性可以將微弱的電流充電和光伏的發電有效性進行提高。在當今社會，超級電容器很多時候被用在高峰值的功率以及低容量場合。伴隨超級電容材料的不斷研究過程，功率及能量的密度將不斷的提高，在電力方面應用將更加廣泛。

3.結語

通過對太陽能光伏應用中儲能系統的具體應用進行分析可以發現，儲能系統的諸多優勢，即應用的低成本化、能量的高密度化、較高的轉化率等，已經被廣泛的應用到人民生活的方方面面。但是，單個儲能系統并不能很好的完成復雜的過程，要想很好的將儲能系統的優勢發揮出來，需要在實際的使用中，應理論結合實際，充分發揮不同儲能系統的優勢，取長補短，將其進行靈活的使用，使太陽能光伏應用中的儲能系統發揮更大的作用，更好的為人民的生活服務。

[1]段開鋒.電池儲能系統在配電網中的應用研究[D].北京交通大學,2014.

[2]周玉潔.飛輪儲能技術在含大規模風電系統頻率控制中的應用研究[D].華中科技大學,2012.

[3]吳福保,楊波,葉季蕾,薛金花.大容量電池儲能系統的應用及典型設計[A].中國科學技術協會、天津市人民政府.第十三屆中國科協年會第15分會場-大規模儲能技術的發展與應用研討會論文集[C].中國科學技術協會、天津市人民政府:,2011:6.