儲能技術在光伏并網發電系統中的應用分析

劉景超 郝峰

摘 要：隨著社會經濟的持續發展，我國的電力能源需求不斷提升，而利用太陽能發電就是提升我國電力產能，緩解用電壓力的有效方式，同時，太陽能光伏發電能夠有效的降低電力能源生產對環境的造成的影響，是一種環境友好型的能源生產方式，發展太陽能發電對于提升我國的可持續發展能力具有重要的意義，尤其是在當前的發展階段下，生態環境的保護以及建設成為國家發展建設重要內容的背景下，需要大力的發展光伏發電。但是在光伏并網發電系統具有一定的復雜性，尤其是儲能技術的應用有一定的技術難度，因此本文主要對儲能技術在光伏并網發電系統中的應用進行分析，希望能夠促進我國光伏發電事業的發展。

關鍵詞：光伏發電;并網發電系統;儲能技術;應用

一.光伏并網發電系統基本結構

光伏并網發電系統具有一定的復雜性，從系統構成上來看，其中包括儲能的電池，功率轉化以及功率技術裝置，光電轉化裝飾，逆變器以及交流電網等。其中逆變器主要是將光伏發電系統與電網進行連接，將光伏發電系統產生的電能輸送到電力網絡中。目前根據光伏發電系統是否有儲能裝置，可以將系統分為兩種，一種是可調度的光伏發電系統，另一種是不可調度式光伏發電系統，可調度的光伏發電系統，由于有儲能的裝置，因此逆變器中帶有負載開關以及主開關，能夠維持系統不斷電，而不可調度式的光伏發電系統，逆變器直接將光伏裝置的直流電轉化為交流電，并入電網中，在運行的過程中一旦主電網斷電，系統也將停止對電網的供電。在光伏并網發電系統中，逆變器對系統的穩定性有很大的影響，隨著技術的發展，逆變器的功能也更加的完善，拓撲結構越發簡單，生產成本逐漸減低，體積逐漸變小;另外在運行的過程中能夠允許更高的直流電壓輸入，并且在技術的發展中，軟開關技術被應用到了逆變器上。從目前的光伏并網發電上來看多點平逆變器的應用逐漸的廣泛。

從現階段光伏并網發電系統的特征上來看，光伏系統的發電量受環境的影響比較大，光照的時長，光照的強度以及溫度因素，都會影響到系統的發電量，因此在光伏發電系統在運行的過程中具有一定的不穩定性以及不可調控性，其次就是目前光伏發電的成本還比較高，在很大程度上需要依靠國家的補貼，在系統建設上一般采用最大功率點跟蹤技術，光伏發電系統所產生的電能需要滿足一定要求，才能并入到電網中，因此為了保證光伏發電系統的電能能夠順利的并入到電網系統中，一般都會將電壓以及電流設置為與電網系統相同的電壓以及電流。系統本身只對有功功率予以提供。

二.儲能技術在光伏并網發電系統中的應用

在光伏并網發電系統中應用儲能技術能夠有效的提升光伏發電系統的穩定性，提高能源的利用效率，尤其是在“削峰填谷”、分布式電源等多種方面能夠起到很大的作用，一般來說，通過儲能的方式可以將儲能技術的應用分為功率型儲能以及能量型儲能。其中功率型儲能一般用于處理瞬時大功率的輸出以及輸入，能夠有效的對電網進行調頻，而能量型儲能技術，能夠有效的平衡不同環境下發電量的差異，提高光伏發電系統的穩定性。

2.1在電力調峰上的應用

電網的電力輸出在大功率負荷的時段特征上十分的明顯，在用電高峰時段，由于用電的需求劇增，將給電網的穩定性帶來很大的壓力，而電力調峰的主要目的就是將在峰電時段大功率負荷的集中需求減少，從而緩解電網的壓力，提升電網的穩定性。在光伏并網發電系統中應用儲能技術能夠有效的對峰值時段的電力輸出策略進行調整，在用電需求比較低的時段，儲能系統會對電能進行收集，在用電的高峰時段再將電能釋放到電網中，能夠有效的緩解電網的用電壓力，儲能系統所提供的電能屬于負荷供電，對于提升電網的整體供電水平具有重要的意義。

2.2在微電網中的應用

微電網并網可以說是未來供電系統發展的重要趨勢，該供電方式對于提升電網的可靠性以及穩定性具有重要的意義。同時在該供電模式下，電網可以與微電網進行分離，這時候微電網的供電模式自動轉化為孤島模式，微電網會單獨承擔供電任務的負荷。在光伏能源組成的微電網中，儲能技術能夠針對不同的負荷情況對來電力供應進行調整，保證能夠安全穩定的進行供電。

2.3在電網電能質量控制上的應用

由于光伏發電所產生的電能與電網中的電能有一定的差異，因此在并網的過程中需要對光伏電能的質量進行有效的控制，而儲能技術的應用能夠有效的調整光伏電能的質量，改變光伏電能的特性，保證光伏系統產生的電能能夠有效的并入到電網中，在光伏發電的過程中，通過對逆變控制措施進行調整，能夠對光伏發電系統中相角、有源濾波及電壓等進行有效的控制。

同時儲能技術的應用能夠讓系統實現更加完善的斷電保護功能，當電網中的電能無法滿足用電的需求時，光伏系統會自動的進行電力的供給。在使用的過程中，一旦電力系統產生了故障或是用電行為存在危險操作時，運用了儲能技術的光伏系統會自動的進行斷電處理，同時在斷電之后也可以對光伏發電產生的電能進行存儲。以光伏并網用戶使用分時計費市電作為基礎，該技術在光伏發電系統中的有效應用能夠實現負荷轉移。該功能的實現與電力調峰的功能實現在原理上基本一致，在用電需求比較小的情況下，光伏發電系統多產生的電能滿足用戶的基本需求，其余的電能進入到儲能系統中，在用電需求比較多的情況下，儲能系統會將電能進行釋放，以滿足較高的功率負載，針對負荷高峰時高功率負荷交替運行的為正常運行所帶來的不利影響，儲能技術在光伏并網發電系統中的應用還可以減少負荷響應策略所帶來的弊端。

2.4復合儲能型光伏并網系統

從目前光伏發電系統的表現上來看，輸出功率不穩定的問題比較突出，這是由光伏發電的特征決定的，因為光伏發電受光照的影響比較大，如果光照比較強，那么輸出的功率就比較高，如果光照比較弱，那么輸出的功率就比較小。而想要提升光伏并網發電系統的穩定性，就需要解決這一問題，而復合儲能型光伏并網系統能夠較為有效的改善光伏發電的穩定性，由于該技術的應用能夠有效的彌補光伏發電的缺陷，因此該技術也得到了廣泛的應用。復合儲能型光伏并網系統的關鍵是超級電容器Super-capacitor的應用，將超級電容器與蓄電池相結合，能夠有效的提儲能的效率，這種光伏發電結構，光伏發電功率比較大的情況下，會將多出的電能進行保存，在光伏發電量比較小的情況下，可以將電能進行釋放，保證輸出的功率，通過這樣的方式能夠有效的提升電力輸出的穩定性，同時這種光伏電網結構還能減少并網電流的諧波，從復合儲能型光伏并網系統的結構上來看，包括了Boost變換器、光伏陣列等元件，在系統中超級電容與蓄電池有很強的互補性，能夠有效的提升電力存儲的效率，同時能夠保證并網發電系統的穩定性且對于光伏并網功率波動的問題可以得到良好的解決，進而將并網電流波形質量進行改善，改善了傳統光伏發電難以調控的問題。

總結：

光伏發電能夠實現較好的環境效益以及經濟效益，對于生態環境的保護以及緩解電力能源緊張具有重要的意義，因此目前國家正在大力的發展光伏發電，但是目前的光伏并網發電系統存在著一定的缺陷，難以保證電力輸出的穩定性，而在光伏并網發電系統中應用儲能技術，能夠對發電功率比較高的階段對電能進行儲存，在發電功率比較小的時候對電能進行釋放，自動的電力輸出的策略進行調整，能夠有效的提升光伏并網發電系統的穩定性，促進光伏發電事業的發展。

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