分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能問題分析

陳軍 劉美

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在世界各國的推動(dòng)下，新能源太陽能的利用得到了快速發(fā)展，特別是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的作用正越來越被認(rèn)可。而儲(chǔ)能系統(tǒng)由于可以解決光伏發(fā)電新能源應(yīng)用時(shí)受環(huán)境條件影響、發(fā)出的功率不穩(wěn)定等關(guān)鍵技術(shù)，近年來得到了廣泛關(guān)注。因此本文基于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，對儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；儲(chǔ)能；比較；發(fā)展方向

在目前眾多可再生能源與新能源技術(shù)開發(fā)中，潛力最大、最具開發(fā)價(jià)值的是太陽能、風(fēng)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(shí)的長壽命和免維護(hù)性，資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，在長期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。并網(wǎng)光伏發(fā)電是光伏發(fā)電的總趨勢，并網(wǎng)光伏發(fā)電主要應(yīng)用于荒漠的光伏電站和城鎮(zhèn)的與建筑結(jié)合的城市化規(guī)模光伏發(fā)電，其中，城鎮(zhèn)的與建筑結(jié)合的城市化規(guī)模光伏發(fā)電，即分布式光伏發(fā)電，將是未來城市建設(shè)與能源供給的一個(gè)重要途徑。

但是技術(shù)和政策兩方面的因素嚴(yán)重影響了并網(wǎng)式光伏發(fā)電的發(fā)展。為解決光伏并網(wǎng)在技術(shù)和政策上的問題，發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)成了一個(gè)現(xiàn)實(shí)可行的辦法。

一、國外儲(chǔ)能市場快速崛起

隨著各國對于光伏發(fā)電進(jìn)行巨額補(bǔ)助，光伏上網(wǎng)電價(jià)與成本差距不斷縮小，分散儲(chǔ)能系統(tǒng)對于終端客戶來說越來越重要。

目前，純光伏發(fā)電領(lǐng)域存儲(chǔ)和消納已經(jīng)成為行業(yè)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(yīng)是日本家用蓄電系統(tǒng)需求量快速上升。隨著分布式光伏系統(tǒng)、屋頂系統(tǒng)及光伏農(nóng)場的角色越來越重要，從2012年3月30日起，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省對容量1kWh以上的蓄電系統(tǒng)給予1/3的補(bǔ)貼，補(bǔ)助政策將在2013年底或支付額達(dá)到預(yù)算的210億日元時(shí)截止。其市場規(guī)模到2020年將達(dá)450億日元，是2010年的563倍。

利用儲(chǔ)能裝置的蓄水池作用，將光伏發(fā)電的電能儲(chǔ)存起來，再經(jīng)過處理并入電網(wǎng)，既解決了光伏發(fā)電并網(wǎng)波動(dòng)性的難題，提高了電能質(zhì)量，也可以促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二、中國儲(chǔ)能市場快速跟進(jìn)

近兩年，儲(chǔ)能在中國市場的熱點(diǎn)應(yīng)用集中體現(xiàn)在分布式發(fā)電及微網(wǎng)、風(fēng)電場、光伏電站儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車領(lǐng)域。

隨著分布式光伏暫行辦法、解決無電地區(qū)人口用電問題等政策的出臺(tái)，國家開展了一系列的分布式微網(wǎng)項(xiàng)目，如西藏阿里光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目、青海玉樹分布式光水蓄互補(bǔ)系統(tǒng)、東福山島風(fēng)光儲(chǔ)柴項(xiàng)目、南麂島微網(wǎng)項(xiàng)目等。儲(chǔ)能在該領(lǐng)域的迅速發(fā)展，既是偏遠(yuǎn)地區(qū)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(chǎn)業(yè)政策推動(dòng)的結(jié)果。

用戶端“光伏+儲(chǔ)能”的模式也是近兩年的熱點(diǎn)，用戶可以實(shí)現(xiàn)能源的自給自足，削減電費(fèi)，同時(shí)還可用作應(yīng)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(nèi)廠商的產(chǎn)品也成功打入了這兩個(gè)海外市場。

儲(chǔ)能在風(fēng)電場和光伏電站領(lǐng)域的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在降低高比例可再生能源并網(wǎng)的不穩(wěn)定性，提高可再生能源發(fā)電的利用小時(shí)數(shù)，有效解決嚴(yán)重的“棄風(fēng)”“棄光”問題。

國家關(guān)于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃正在逐步建立中，應(yīng)用示范的財(cái)政補(bǔ)貼也在逐步推進(jìn)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(chǔ)能廠商、電力系統(tǒng)和有關(guān)科研院所的共同努力下，中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)將得到持續(xù)不斷的發(fā)展。

三、儲(chǔ)能技術(shù)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(yōu)勢：安全性能好、使用壽命長、高溫性能好、大容量、無記憶效應(yīng)、重量輕、環(huán)保以及適用于動(dòng)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(fā)的新型大容量電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，正負(fù)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(dāng)前儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性高，在常溫常壓下運(yùn)行時(shí)，電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量能夠通過電解質(zhì)溶液有效排出，再通過熱交換排至系統(tǒng)之外；而且電解質(zhì)溶液為不燃燒、不爆炸的水溶液，系統(tǒng)運(yùn)行安全性高。

（三）飛輪儲(chǔ)能

飛輪儲(chǔ)能根據(jù)不同方式有很多應(yīng)用，應(yīng)用最廣泛的是直接儲(chǔ)存動(dòng)能并應(yīng)用動(dòng)能，比如單沖程柴油機(jī)的飛輪。目前，尖端研究的方向是飛輪儲(chǔ)存功能并轉(zhuǎn)化為電能應(yīng)用。

飛輪儲(chǔ)能裝置與超級(jí)電容、電池等儲(chǔ)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(jí)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(shí)，飛輪是純物理儲(chǔ)能，穩(wěn)定可靠，對使用環(huán)境（溫度、壓力等）的要求低，然而它是三者中最昂貴的儲(chǔ)能方式。

四、分布式能源儲(chǔ)能的發(fā)展方向

基于對分布式能源特點(diǎn)和儲(chǔ)能方式的研究，大規(guī)模分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備必須滿足三個(gè)基本要求：高安全性、生命周期性價(jià)比高及環(huán)境友好。

無論是化學(xué)電池儲(chǔ)能方式還是純物理儲(chǔ)能，各有其優(yōu)劣點(diǎn)。但是結(jié)合分布式光伏發(fā)電的特點(diǎn)，例如光伏發(fā)電系統(tǒng)受季節(jié)和日照高度影響，其生產(chǎn)的電能波動(dòng)性很大，受整流和逆變的影響，電能質(zhì)量不高，這就要求相關(guān)儲(chǔ)能設(shè)備具有良好的可適應(yīng)性、較長的循環(huán)使用壽命。釩電池與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)具有使用壽命長、環(huán)境友好、可以大規(guī)模發(fā)展、安全可靠等突出的優(yōu)勢，成為規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一，將在光伏儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣泛利用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃健.我國屋頂陽光發(fā)電的政策研究[D]杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2012.

[2]李芬，陳正洪，成馳，等.武漢并網(wǎng)光伏電站性能與氣象因子關(guān)系研究太陽能學(xué)報(bào)，2012，33（08）：13 86-13 91.

[3]金強(qiáng)，史梓男，李敬如，等光伏發(fā)電項(xiàng)目的國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)[J].電力建設(shè)，2013，34（11）：87—91.

[4]王少義，李英姿，王澤峰太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電量預(yù)測方法[Il_北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（01）：64—69.

（作者單位：南京國電南自電網(wǎng)自動(dòng)化有限公司1

南京國聯(lián)電力工程設(shè)計(jì)有限公司2）