儲能技術在光伏并網發電系統中的應用研究

于冬，李瑤

（嘉峪關宏晟電熱公司，甘肅 嘉峪關 735100）

隨著工業化發展速度的不斷加快，煤炭、石油資源消耗程度越來越嚴重，也進一步加劇了世界各國的能源緊缺現象，一次能源的大量使用，給人們的日常生活帶來了極大的威脅，產生了非常嚴重的環境污染問題。因此，開發可再生能源，將其取代傳統的能源，已經成為目前各國重點關注的問題。太陽能分布非常廣泛而且是一種可再生能源。光伏發電也就是充分利用太陽能產生電能，近年來這一技術也得到了飛速發展。隨著我國碳達峰、碳中和目標的提出，風電、光伏發電等新能源將迎來新一輪爆發式增長，2030年風電、光伏發電累計裝機要達到12億千瓦以上，因此，構建以新能源為主體的新型電力系統將至關重要。

1 光伏并網發電系統組成

光伏并網發電系統主要是由繼電保護裝置、光伏列陣、逆變器、儲能裝置以及最大功率點跟蹤裝置等組成的。為了能夠保證電壓和電流處于相同的頻率，在整個光伏系統中最基礎的環節就是光伏列陣，可以利用光伏列陣將太陽能轉化為電能，然后再通過電池單體根據電壓電流的實際需求，將其串并聯安裝在支架上。但是，光伏電池的列陣具備很強烈的非線性特征，主要是由于在電力輸出過程中會受到負載光照以及溫度等多種因素的影響。最大功率點跟蹤裝置能夠保證電池列陣時刻保持最大的輸出功率，確保能夠真正實現光伏能源的高效利用。而儲能裝置主要就是對光伏系統中的電能進行調節和控制，在光照過程中將充足的電能進行儲存，等需要的時候再將儲存的電能釋放出來，可以對供電平衡狀態以及電源的輸出狀態進行有效的調節。逆變器主要是針對光伏發電系統以及電網進行有效的連接，通過逆變器和變壓器能夠將直流電轉化為可以供人們利用的交流電，也是整個發電系統中的重要組成部分。光伏發電系統還有一些非常典型的特征，就是受到外界溫度光照等因素的影響，會影響輸出功率，導致發電功率不夠穩定，不具備可控性，整個光伏系統的造價非常高。所以，最大限度地保證太陽能的吸收利用，控制運行成本是相關工作人員需要重點解決的問題。只有切實提高光伏發電系統的有功功率，從根本上提高太陽能的利用率，才能夠確保系統的并網電壓和并網電壓相一致。

2 光伏發電系統對電網的影響

2.1 電能質量

光伏發電系統在日常運行過程中，很容易受到外界環境因素產生的影響，特別是在陰雨天氣，由于空氣中有巨大的云層會遮擋住陽光，就會導致很短的時間中光伏電源的功率就會出現大幅度的下降或者上升，特別是針對大型的光伏發電系統，更是產生的影響非常大，在短時間內光伏發電系統的電壓很有可能會出現閃邊的現象，導致光伏發電系統出現大頻率的波動。另外，還有一部分光伏發電系統是使用直流電進行發電，接入電網的時候，如果選擇的是逆變裝置法，那么也會進一步加大諧波問題，出現的概率影響光伏發電系統的正常運行。

2.2 系統保護

如果太陽光非常的強烈，光伏發電系統的輸出功率也會進一步增加，很有可能會加大短路電流，導致過流保護配合失誤的現象，甚至還有可能會影響熔斷器的正常工作，進而對整個光伏發電系統產生極大的影響。如果配電網并沒有接入光伏發電系統，一般來說，并沒有針對支路潮流進行單向輸出性保護；而接入光伏發電系統后，配電網絡就變成了多元網絡，而網絡潮流也會具備隨機性的特點，所以必須在光伏發電系統中安裝方向保護裝置。

2.3 線路潮流

光伏電網實際運行過程中，支路潮流一般來說會具備單向流動的特點，隨著其與變電站之間的距離不斷延長，也會導致有功潮流單調逐漸降低，但是，在電網中接入光伏電源以后，就會導致整個潮流狀態出現了不可預測性的特點，潮流出現改變就會進一步加大光伏發電系統電壓調整的難度，導致整個系統中電壓調整設備經常出現異響，同時支路潮流還有可能受到這一因素的影響，出現節點電壓越限變壓器容器越線等問題。在這樣的情況下，對于整個光伏發電系統的運行穩定性也將會產生極大的影響。此外，由于潮流具備隨機性的特點，所以也會對發電廠的運行計劃產生極大的影響。

3 儲能技術在光伏并網發電中的應用

3.1 電力調峰

進行電力調峰最直接的目的就是滿足峰電時段集中性、大功率符合的電能需求，最大限度地對電網的負荷進行有效的控制。而儲能裝置能夠根據電網運行的實際狀況，在負荷相對較低的情況下，可以針對光伏系統產生的電能進行儲存，然后再用電高峰期進行釋放，從而保證電網功率峰值的輸出，確保供電系統運行的可靠性。

3.2 負荷響應

電力系統實際運行過程中，為了能夠保證電網運行的有效性，盡量減少意外事故出現的概率，通常會對一些大功

率的負荷進行自動化的調整，在負荷較高的狀態下不同部分的電網通常會交替運行，這樣就能夠保證高峰時段電網的運行能夠滿足人們的實際需求，確保供電的穩定性。電力用戶在使用光伏儲能系統的時候，能夠最大限度地保證用戶電能供應的穩定性，然而，在這一過程中，相關工作人員也應該重點關注儲能電站以及電網之間在負荷響應系統中的連接問題，需要保證至少有一條通信線路能夠正常運行，使用這樣的方式才能夠最大限度地避免高功率設備，真正滿足負荷的響應需求。在光伏發電系統中使用負荷響應技術，通過對不同電網的有效選擇進行交替應用，才能夠降低系統運行過程中出現故障的概率，利用符合響應技術能夠對高功率負荷進行相應的調整，確保在臨界值范圍以內進行穩定工作，保證電能供應質量的前提下，還能夠盡量減少調整供電量時，對電網的穩定運行產生的不利影響，保證電力系統的安全穩定運行，最大限度地保證電能供應的穩定性。

3.3 電能質量

光伏發電系統運行過程中，為了能夠從根本上提高電能質量，就必須確保儲能技術的科學合理應用。在光伏發電系統中，通過合理應用儲能技術，能夠確保光伏電源在實際運行過程中其性能能夠更加穩定，最大限度地發揮光伏電源的實際價值。在這個過程中，一般工作人員會使用一系列的措施對光伏系統進行逆變控制，在實際運行過程中，光伏并網發電系統產生的電能質量才能夠得到有效保障，而整個過程中發揮最關鍵作用的就是儲能控制系統。利用儲能系統自身的應用優勢，不僅能夠有效調整有源濾波，還能夠更好地保證電壓的穩定性，確保相角始終處于合理的范圍內，一旦相角出現偏差，還可以進行及時調整，確保電能供應的質量。

3.4 微電網

對于輸電系統來說，微電網并網是未來發展的主要趨勢，通過微電網的使用能夠從根本上提升供電的可靠性。如果微電網與整個電力系統進行分離，也就是說，微電網處于孤島運行狀態，則能夠獨立完成電力負荷的供電需求，在這樣的情況下利用光伏發電系統組成微電網，還能夠發揮其自身具備的作用，確保整個系統電能供應更加安全更加可靠。

4 結語

在光伏發電系統中，儲能技術的應用會涉及各個方面，企業也應該順應時代快速發展的需求，充分應用先進的互聯網技術，妥善處理儲能技術的應用條件以及具體的影響因素，盡量排除外界環境產生的影響，切實提高企業的儲能管理水平，通過有效的激勵機制，建立完善的人才管理制度，嚴格按照因地制宜、統籌規劃的原則，建立更加安全、可靠的光伏并網發電系統，為人們提供更加穩定的電能。