分布式調度儲能光伏發電系統的設計

李瀟瀟 徐忠良 李悅悅 趙音 劉國超 姜璐

摘 要：本文將傳統分布式光伏并網發電系統中融入了調度儲能技術，對分布式調度儲能光伏發電系統進行了設計，闡述了四種主要運行模式，介紹了智能調度控制器的作用，最后分析了本課題的經濟和社會效益，本文的工作可為光伏和儲能技術的研究者提供借鑒和參考。

關鍵詞：分布式；調度儲能；光伏發電系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.072

1 緒論

分布式光伏系統主要應用到公共建筑及民用住宅，是今后太陽能利用的主要發展方向。分布式光伏系統的一種應用是通過市電并網接入到國家電網系統；它的另一種應用就是光伏發電與儲能相結合，既可以應對不便于接入電網情況的限制，又可以解決無電地區電能使用問題[1-2]。

德國和日本在最近幾年相繼啟動分布式光伏并網儲能補貼政策，目前德國已經完成了一百萬戶的儲能示范工程；美國特斯拉公司在2016年8月份宣布并購Solar City公司，將其Power Wall儲能系統與屋頂光伏進行整合推向市場；澳大利亞在2015年啟動了分布式儲能政府補貼市場。目前我國積極倡導開放式售電業務市場，已經成立的眾多售電公司為該技術的推廣提供了保障平臺。

2 系統設計

本文設計的分布式調度儲能光伏發電系統主要包括光伏陣列、鋰電池組、并網逆變器、切換開關、智能調度控制器、并離網雙向逆變器六部分，系統原理如圖1所示，主要運行模式如下：

（1）白天日照強度達到光伏陣列可發電條件，電網正常，關閉切換開關，光伏陣列產生的電能通過并網逆變器向電網輸送電能；并離網逆變器中的斷路器K1和K2閉合，電網的電能既供給居民負載使用，又通過并離網逆變器中的雙向電路對鋰電池組進行充電。

（2）白天日照強度達到可發電要求，電網異常，閉合切換開關，光伏陣列產生的電能通過并離網雙向逆變器中的MPPT電路為鋰電池組進行充電；并離網逆變器中的斷路器K1斷開、K2閉合，鋰電池組中的電能通過雙向電路向居民負載供電。

（3）夜間電網正常，切換開關關閉，光伏陣列不發電；并離網逆變器中的斷路器K1和K2閉合，電網的電能既供給居民負載使用，又通過并離網逆變器中的雙向電路對鋰電池組進行充電。

（4）夜間電網異常，切換開關關閉，光伏陣列不發電；并離網逆變器中的斷路器K1斷開、K2閉合，鋰電池組的電能通過雙向電路逆變后向居民負載供電。

此外通過智能調度控制器可以通過手機等終端設備隨時隨地地控制本系統中各個主要設備的投入和斷開，并可以設置三種模式，分別是用戶最賺錢模式（儲能分時段自動存入便宜的谷棄電，在電力系統用電高峰時段通過并網逆變器賣給系統或其它用戶）、零逆流模式（太陽能自發自用、余量存儲，確保用戶側光伏能源不送入電網，用戶優先使用太陽能發出的電能，不夠的部分由電網補充）及用戶零排放模式（特定的用戶負載條件下將該系統工作模式變為獨立光伏系統供電模式，系統與電網完全斷開）。

3 本課題的經濟及社會效益

通過本課題的研究可實現分布式發電的智能定制、主動推送和資源優化組合。推動分布式資源、電力負荷資源、儲能資源之間通過市場進行自動調節，促進個人、家庭、企業等小微用戶靈活自主地參與能源市場，通過實時調度引導能源的生產消費行為，實現分布式發電的生產和消費一體化[3]。此外把存量的分布式儲能光伏發電系統通過互聯網進行統一管控和運營，實現對設備的網絡化管理，將推動電能通過多種形式自由靈活交易，包括提供能源租賃、緊急備用等服務。此外分布式儲能群可解決電力系統的削峰填谷問題，通過智能光伏大數據綜合管控平臺，將分布式小型儲能系統通過智能物聯網形成多戶聯網儲能群，把與分布式儲能處于同一電網的棄風棄光等電能存儲起來，在用電高峰時借助于智能光伏管控平臺向電網輸送，從而獲得經濟收益。

4 結語

本文將分布式光伏并網系統與儲能系統融合到一起，設計了分布式調度儲能光伏發電系統，實現分布式光伏與儲能調度技術一體化的靈活應用模式。通過調度儲能技術用大數據平臺實現對電網削峰填谷的作用，用戶可通過該系統的應用帶來新的收益。

參考文獻：

[1]石慶均，江全元.包含蓄電池儲能的微網實時能量優化調度[J].電力自動化設備，2013，33（05）：76-82.

[2]段俊東，栗維冰，薛靜杰.基于經濟調度的光伏并網系統儲能容量研究[J].河南理工大學學報（自然科學版），2015，34（6）：860-866.

[3]高文杰，井天軍，楊明皓，沈冬.微電網儲能系統控制及其經濟調度方法[J].中國電力，2013，46（01）：11-15.

作者簡介：李瀟瀟（1980-），男，遼寧沈陽人，博士，高級工程師，主要研究方向：光伏系統優化和光伏建筑一體化發電系統設計。