儲(chǔ)能技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

張 錚 劉 聰

1.內(nèi)蒙古能源發(fā)電投資集團(tuán)有限公司包頭發(fā)電分公司 內(nèi)蒙古 呼和浩特 014030 2.內(nèi)蒙古華蒙電力勘察設(shè)計(jì)有限公司 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)運(yùn)行帶來的影響

1.1 運(yùn)行調(diào)度 光伏電源自身具有一定的可調(diào)度性,但是這種可調(diào)度性會(huì)在一定程度上受到外界天氣因素的影響,尤其是在一些天氣變化相對較快的城市或是海拔相對較高的地區(qū),天空中的云層對于光伏電源可調(diào)度性的影響更加明顯。在電網(wǎng)運(yùn)行商的調(diào)度系統(tǒng)中,如果光伏電源的整體占比相對較高,且高于臨界比例,在進(jìn)行電力調(diào)度的過程中就需要采取一系列的保障措施,確保電網(wǎng)運(yùn)行過程中的可靠性以及安全性能夠切實(shí)得到保障。除此之外,常規(guī)電價(jià)與光伏電價(jià)之間還普遍存在一定的差異,因此,在對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度的過程中也需要充分考慮經(jīng)濟(jì)性的相關(guān)問題,但是上述的所有操作都需要最大限度地避免給電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的安全帶來不利影響。

1.2 系統(tǒng)保護(hù) 光伏發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中,如果遇到光照相對強(qiáng)烈的情況,那么電站在實(shí)際進(jìn)行輸出的過程中功率也會(huì)相應(yīng)增加,進(jìn)而引發(fā)一系列的連鎖反應(yīng),最直接的表現(xiàn)就是短路電流的增加,進(jìn)而增加過流保護(hù)在配合過程中的難度,加大失誤問題的發(fā)生概率。除此之外,電站輸出功率的變化也會(huì)在一定程度上影響熔斷器的常規(guī)工作,進(jìn)而給電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)帶來十分不利的影響。若光伏發(fā)電系統(tǒng)在工作的過程中沒有正常接入配電網(wǎng),支路潮流在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中則多數(shù)情況下是屬于單向性輸出,且這種單向性輸出缺乏必要的保護(hù)措施。而在光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中,當(dāng)配電網(wǎng)接入之后,配電網(wǎng)絡(luò)自身的性質(zhì)也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化,轉(zhuǎn)成多元配電網(wǎng)絡(luò),但是在這一過程中,網(wǎng)絡(luò)潮流的流向則會(huì)體現(xiàn)出較強(qiáng)的隨機(jī)性特點(diǎn),控制難度進(jìn)一步增加,為了保證系統(tǒng)整體的運(yùn)轉(zhuǎn)安全,則需要在系統(tǒng)中常規(guī)進(jìn)行方向性保護(hù)裝置的安裝。

1.3 電能質(zhì)量 光伏發(fā)電系統(tǒng)在日常開展發(fā)電工作的過程中,經(jīng)常會(huì)受到外界環(huán)境因素的影響,尤其是在陰雨天,空中巨大的云層,在一定程度上會(huì)遮擋住陽光,就會(huì)導(dǎo)致光伏電源的功率在短時(shí)間內(nèi)大幅度上升或是下降,尤其是對大型的光伏系統(tǒng)影響更為普遍,系統(tǒng)內(nèi)的電壓在短時(shí)間內(nèi)就有可能出現(xiàn)閃變,進(jìn)而出現(xiàn)較大的頻率波動(dòng),除此之外,也有部分類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)是進(jìn)行直流電發(fā)電的,在進(jìn)行電網(wǎng)接入的過程中,如果采用的是逆變裝置法,那么,諧波的出現(xiàn)概率也會(huì)大幅度增加,進(jìn)而使電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)受到影響。

2 儲(chǔ)能技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 在電網(wǎng)電能質(zhì)量控制的應(yīng)用 在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,要想使電網(wǎng)電能的質(zhì)量能夠得到有效控制,儲(chǔ)能技術(shù)的合理應(yīng)用必不可少,通過在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中合理應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù),使光伏電源在實(shí)際供電的過程中性能能夠得到最大限度的穩(wěn)定。在這一過程中,工作人員通常情況下會(huì)采取一系列的措施對光伏并網(wǎng)進(jìn)行逆變控制,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際工作的過程中,其所產(chǎn)生的電能質(zhì)量也能夠得到有效控制,而在這一過程中,最主要發(fā)揮作用的就是我們所說的儲(chǔ)能控制系統(tǒng),通過充分發(fā)揮儲(chǔ)能系統(tǒng)自身的作用,不僅能夠?qū)τ性礊V波進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)還能起到穩(wěn)定電壓的作用,使相角能夠始終處在合理的范圍之內(nèi),并在相角出現(xiàn)偏差的時(shí)候,及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,保證電網(wǎng)的發(fā)電質(zhì)量。

2.2 復(fù)合型儲(chǔ)能光伏并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用 傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)所需要應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)十分簡單,而且其功率運(yùn)行并不十分穩(wěn)定,所以在此基礎(chǔ)上,通過技術(shù)升級(jí)并使用復(fù)合技術(shù),就能保證復(fù)合儲(chǔ)能型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用可以真正實(shí)現(xiàn)提高當(dāng)前并網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用效率。在我國的電力系統(tǒng)當(dāng)中,這種復(fù)合型技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛,其中很多企業(yè)在建設(shè)復(fù)合儲(chǔ)能型光伏電網(wǎng)的應(yīng)用時(shí),可以使用超級(jí)電容器加蓄電池的組合方式,這樣通過蓄能就能保證在系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí),可以有效降低整體網(wǎng)流的諧波含量,這也可以保障電網(wǎng)功率輸出的穩(wěn)定性獲得有效提升。

3 建議

隨著大規(guī)模的新能源并網(wǎng),調(diào)峰、調(diào)頻的需求增加,配置儲(chǔ)能系統(tǒng)已成為主要的調(diào)節(jié)手段。我國西北地區(qū)充足的光照資源為發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)提供了良好的基礎(chǔ),為保證光伏產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)、有序的發(fā)展,現(xiàn)提出以下幾條建議:

3.1 因地制宜地建設(shè)光伏電站 對于新疆維吾爾自治區(qū)、西藏自治區(qū)等邊遠(yuǎn)地區(qū),可采用規(guī)模較小的集中式光伏電站和戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)解決日常生活用電問題。在大中型城市可以發(fā)展光伏建筑一體化、光伏發(fā)電照明等光伏發(fā)電應(yīng)用方式,提倡在高檔住宅區(qū)、旅游景區(qū)應(yīng)用光伏發(fā)電照明,實(shí)現(xiàn)用電的自給自足。

3.2 光儲(chǔ)系統(tǒng)的投資主體、盈利模式、成本等都需要根據(jù)相關(guān)政策進(jìn)行明確,以保證政策執(zhí)行的確定性、連續(xù)性,為今后“新能源+儲(chǔ)能”技術(shù)的進(jìn)一步推廣打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 光儲(chǔ)電站的典型設(shè)計(jì)、選址、選點(diǎn)布局、容量配置,以及電站的后期維護(hù)、電池狀態(tài)等影響光儲(chǔ)電站壽命周期的因素都需要開發(fā)專業(yè)軟件進(jìn)行計(jì)算與規(guī)劃,以便充分挖掘儲(chǔ)能系統(tǒng)的潛力。

3.4 開展光儲(chǔ)電站試點(diǎn),在甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)等太陽能資源豐富的地區(qū)建設(shè)大型光伏并網(wǎng)儲(chǔ)能電站和光伏離網(wǎng)儲(chǔ)能電站,利用儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電站的削峰填谷、調(diào)峰、調(diào)頻、平抑光伏發(fā)電波動(dòng)性等功能,可為后期光伏發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)提供實(shí)踐基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

綜上所述,從光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)自身的特點(diǎn)來進(jìn)行分析,儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠有效提升電網(wǎng)在實(shí)際工作過程中的穩(wěn)定性和安全性,同時(shí)還能有效發(fā)揮電網(wǎng)自身在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)效益,使用戶常規(guī)的用電需求能夠切實(shí)得到保證,進(jìn)而有效解決以往電網(wǎng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中容易受到光伏并網(wǎng)影響的情況,使我國社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略能夠切實(shí)得到落實(shí)。