儲能技術在光伏電站并網中的應用

顧新

摘要：近年來，儲能技術對并網光伏電站的作用得到了業內的廣泛關注，研究其相關課題有著重要意義。本文首先對相關內容做了概述，闡述了個人對此的幾點看法與認識，望有助于相關工作的實踐。

關鍵詞：儲能技術;并網光伏電站;應用;分析

前言

在全球經濟化發展潮流下，我國的自然資源受到各種人為因素的開采和浪費，化石能源的儲存量逐漸枯竭，已經無法能夠支持現代生產活動的進行。為此，我國把開發和利用可再生能源作為當前發展的核心。而風力發電作為新型可再生能源，成為我國的主要發展能源。儲能技術的發展制約著光伏并網工程的進展，下面就主要對儲能技術在光伏電站并網中的應用做出分析。

1 儲能技術介紹

1.1 儲能技術分類

針對能源的存儲方式主要有三種，分別是電化學儲能、機械儲能以及電磁儲能。其中，機械儲能涵蓋存壓縮空氣儲能、飛輪儲能、抽水儲能等;電磁儲能涵蓋有：電容儲能、超級電容儲能、超導儲能等;電化學儲能涵蓋有：鋰離子電池、液流電池、鈉硫電池、鉛碳電池、鉛酸電池等^[1]。

1.2 儲能技術對比

（1）飛輪儲能在技術原理上與具有轉動慣量的常規電源相似，是理想的一次調頻及虛擬慣量響應等主動支撐需求的技術路線，循環充放電次數可達200萬次，可頻繁的進行快充、快放操作。

（2）鋰電池技術儲能容量及功率適中，技術成熟，投資成本相對較低;但充放電循環壽命平均約7000次，而一次調頻負荷變化周期短、波動頻繁，每天最多可達上百次，鋰電池無法獨立支撐一次調頻高頻次充放電的應用需求，需要與其他儲能設備互補。

（3）超級電容技術壽命可達數十萬次，響應時間、功率密度等參數均衡，但在兆瓦級規模下的系統可靠性尚不穩定且電壓不均衡、自放電過快，目前仍不適用于新能源場站大規模接入。

2 光伏發電并網運行情況

根據國家能源局相關統計顯示，近年來我國光伏發電市場發展迅速，2018年新增裝機容量5306萬千瓦，光能電站、分布式光能分別為3362萬千瓦、1944萬千瓦，同比增長11%、3.7倍。基于太陽能資源分布情況，我國光能電站主要集中在西部，但該地區工業基礎比較差、能耗有限，存在并據統計，2017年上半年，西北地區太陽能發電量達32.8億千瓦時，太陽能發電量為19.7%，尤其是新州、西部地區的太陽能發電量分別達到了32.4%、32.1%;整個2017年，西部地區平均太陽能發電量達32.8億千瓦時。20%，為解決西部光問題，2017年光伏發電機組規范逐步朝著中東部轉移，使2017年西部光率有一定的幅度下降，但未從根本上解決問題。未來，西部地區依賴于是我國光伏電站發展的重要區域，因此切實提高電網對光電力的接納能力是發展的關頭^[2]。關鍵所在。近幾年來儲能技術逐步成熟，其動態響應特性好、壽命長、可靠性高，在提高光電池站并上網應用能力方面深受青睞，逐步得到推廣。

3 光伏發電系統中儲能技術應用

3.1 提供虛擬慣量響應

光伏發電機組本身不具備虛擬慣量響應能力，通過增加儲能系統，基于虛擬同步發電機的光儲聯合系統協調控制策略，能夠有效提供虛擬慣量和動態頻率支持，提高系統穩定性。

3.2 提高電網運行的經濟性和安全性

我國的西部地區有著嚴重的棄光限電問題，使得光伏發電系統的發電效率不高，為了對未被利用的光照問題進行解決，可以通過儲能系統在光伏系統的發電能力不夠限電閾值的時候，來將其所儲存的多余的功率運送至電網中，進而解決光照利用率低的問題。

3.3 儲能方案的選擇

綜合考量，可以采用“鋰電池加飛輪儲能”的混合儲能系統，由飛輪儲能的快速響應能力和大功率特性，實現光伏發電系統的虛擬慣量響應;由鋰電池能量密度高，造價相對較低的特點來實現電能的存儲，進而提高光伏并網運行的經濟性和可靠性。

3.4 平滑光伏系統輸出，解決棄光問題

通過在光伏系統中配置一定容量的儲能，可有效抑制光伏系統的波動問題，平滑光伏系統輸出，改善并網特性^[3]。限電問題一直是我國西部大型電站的痛點，電網建設速度趕不上新能源發展的速度，地方消納不足，導致大量的棄光棄風現象。據不完全統計僅甘肅省2017年上半年的棄光率接近30%，給投資者造成了巨大的經濟損失。儲能系統可在限電期間將光伏多余電力儲存起來，在光伏電力不足時將電力釋放出來，減少棄光，有效解決光伏限發問題，保證系統投資收益。

3.5 構建智慧微網系統，為偏遠無電區提供清潔能源

光儲系統可以構建智慧微電網，既可以和大電網聯網運行，也可以離網運行，進一步提高了區域供電的安全性和穩定性，還可以解決偏遠地區的供電問題。國外研究數據表明，對于戶用系統供電的穩定性而言，如果每一家安裝了5千瓦時的儲能電池，可以將風險降到最低，臨界重要負荷中斷的平均持續時間（SAIDI）、平均每位用戶的中斷次數（SAIFI）、未供電的重要負荷量（UCL）三項指標幾乎為0。

3.6 通過儲能增強系統調頻調峰能力，提高穩定性

傳統的調峰機組響應時間長大幾分鐘，光伏發電滲透率增大后，原有備用機組容量不夠和響應速度慢的問題日益凸顯^[4]。據權威機構計算，儲能系統調峰比一般的燃氣機組相比價格低，且儲能系統的響應時間一般毫秒級，可有效增強系統的調峰能力。新能源的滲透率提高，對系統調頻要求也越高，尤其是在系統出現頻率波動同時，新能源又發生了功率波動，雙重故障會導致災難性的脫網事故。通過配置儲能系統在頻率出現偏差時進行快速功率汲取或釋放，保證系統頻率穩定^[5]。儲能逆變器采用的虛擬同步發電機控制新技術，通過下垂控制和轉動慣量穩定頻率和電壓，進一步改善系統性能，并可實現弱網接入、并離網無縫切換等功能。

結束語

綜上所述，加強對儲能技術對并網光伏電站作用的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的并網光伏電站工作過程中，應該加強對儲能技術關鍵環節與重點要素的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學性。

參考文獻：

[1]安鵬.儲能技術在光伏電站并網中的應用[J].集成電路應用，2019，36（04）：69-70.

[2]王紹丞.儲能技術在光伏電站并網中的應用分析[J].電工技術，2018（17）：19-21.

[3]王志坤.新能源產業中的儲能電池應用及其產業化前景[J].電器工業.2017（11）：60-62.

[4]葉鋒.新能源發電的儲能技術[J].農村電氣化.2017（01）：115-116.

[5]劉世林，文勁宇，孫海順，等.風電并網中的儲能技術研究進展[J].電力系統保護與控制，2013（23）：145-153.