储能技术在光伏并网发电系统中的应用

储能技术在光伏并网发电系统中的应用

杜元媛

宁夏回族自治区电力设计院 宁夏 银川 750001

摘要：众所周知，现代社会的发展离不开能源的开发与利用，但是显然众多化石能源的利用使全球环境日渐变暖。同时这些不可再生能源终归是有限的，种种矛盾现象下，开发利用可再生能源早已成为世界发展趋势。太阳能便是可再生能源之一，研究太阳能离不开其发电并网系统的关键技术，而其系统又被称之为光伏并网系统。由于光伏发电的不稳定性和间歇性，大规模开发和利用使供需矛盾突出，弃光现象普遍，严重制约了光伏的快速发展。鉴于此，储能技术的突破和创新成为新能源能否顺利发展的关键。文章结合笔者工作经验，对储能技术在光伏并网发电系统中的应用提出了一些建议，仅供参考。

关键词：储能技术；光伏并网发电系统；应用

引言

电力储能技术正朝着转换高效化、能量高密度化和应用低成本化方向发展，本文就储能技术在新能源电力系统中的应用展开阐述，讨论了储能技术在光伏并网中的应用及未来储能系统的发展需求。当然，目前储能装置的应用还存在一定的问题，因此要不断强化研发，促进光伏并网发电系统的快速发展。

1、光伏并网发电系统优点

从光伏并网发电系统的应用上来看，其发电原理十分先进，可以帮助太阳能的光子直接转化为电子，在这个过程中并没有多余的机械运动以及其他转化过程，在很大程度上使太阳能的发电效率变得十分迅捷；同时，我们可以不难发现太阳的利用几乎等同于取之不尽用之不竭，而太阳能本身就属于无毒无公害，不仅能够可再生，还具有十分环保的应用特点，哪里能受到太阳的照射，哪里就有太阳能，其资源的应用与开发我们人类并不需要对其进行焦虑；其次，在传统的发电中我们可以发现许多缺点，比如火力发电有一定的燃烧过程，还会排放出二氧化碳引起温室效应的产生，也会伴随阵阵机械声音，而太阳能发电全程没有噪音、没有污染，对现阶段的环境来讲十分友好，符合可持续发展理念；最后，太阳能电池模块结构十分方便，不仅便于拆卸，还能随时随地扩大发电容量，并且在运作过程中不需要人力资源对其进行看守，后期的检修维护成本也十分低。种种诸多优点促进太阳能光伏并网发电系统的发展。

2、并网发电系统目前存在的问题

2.1存在诸多影响因素

并网发电会受到很多因素的影响，因此输出功率不平稳。并网发电系统功率不但会受到诸如谐波、光伏电池板是否清洁、逆变器的效率等系统自身设施的影响。一些自然要素也会对其造成影响，如气温、气候、湿度等。由于这些因素的影响，难以保证平稳的电源输送，也会影响电网电压的平稳。基于此点，供电系统需要将备用的发电机组准备好，这样当并网发电系统不能提供电力时，可以保证电力的供应。同时也要将电网发电波动记录工作做到位。

2.2没有方向性保护

在将很多并网发电系统接到供电系统后，将会使短路电流变大，从而造成过流保护不能很好地配合。如果供电网络没有接进光伏并网发电系统，其会呈现辐射状，相应地短路保护没有方向性。并网系统的接进，类似于充当了电源的作用。所以，一定要将具有方向性功能的保护设施安装上，然而过去的熔断器都没有方向性。伴随着并网发电系统的广泛运用，在设计有关系统的时候，也要进行改变。

3、储能在光伏并网发电中的应用分析

3.1可再生能源电站的配套服务

在我国三北地区，风电、光伏装机规模较大但同时弃光、弃风率也居高不下，储能作为新能源发电的配套应用具有非常大的潜力。在该领域，储能的主要作用是平滑出力、跟踪计划出力。在此场景下，储能的收益主要来源于减少弃电所带来的收入，对于早期并网电价较高、弃电率较高的光伏项目具有很大的吸引力。

3.2电力调峰

电力调峰最主要的目的是实现对电网峰电时段大功率负荷集中性的电能需求问题，最大程度实现对电网负荷压力的有效控制，储能装置能够充分结合电网实际运行状况，在电网负荷较低的状况下将光伏发电系统产生的电能进行有效存储，然后将其在电网负荷高峰时段进行释放，让整个电网功率峰值输出能力得到有效提升，供电网络的运行可靠性也能得到有效改善。

3.3微电网

对于输配电系统来说，微电网并网是非常重要的一个发展方向，其能够实现对供电可靠性的有效提升。当微电网与整个系统实现分离的时候，也就是微电网处于孤岛运行模式，其能够独立完成电网负荷的供电任务，在此情况下，充分利用光伏电源来组成微电网，能够充分发挥出储能系统的作用，让整个系统的供电稳定性以及安全性得到充分保障。

3.4储能系统荷电状态实时控制

储能系统荷电状态实时控制策略，主要目的是在平抑功率波动的同时将储能系统的荷电状态同时调整到一个最佳的范围。保证了储能系统同时进行两种工作的模式，既提高了工作效率又减少了协调多种控制方式造成的诸多问题。所采用的实时控制策略，主要是基于低通滤波原理进行的功率平抑，根据储能系统荷电状态的实时反馈动态的调整低通滤波器的时间参数，以此来调整储能系统的功率设定值，最终达到所希望的荷电的状态。在传统措施中，提取功率波动时的滤波时间参数是固定不变的。所以提取波动较大的功率时与实际的功率波动相差会比较大，难以满足平抑的要求。我们现在所要采取的平抑方法，提取功率波动时的时间参数是实时的，可以及时根据波动情况调整储能系统设定的功率，满足平抑的要求、达到了控制荷电状态的要求。下面从表达式中分析变化的滤波器时间常数对储能系统输出功率的影响。控制储能系统设定功率时要保证并网逆变器可以正常的工作，前提必须保证直流侧电压为稳定性才能对储能系统进行有效控制。为满足这一要求必须保证与超级电容相连接DC/DC换器双闭环控制。

3.5基于滤波时间常数的自调整储能系统电池荷电状态实时控制

电池当前的存储容量就叫电池的荷电状态。在实际的应中的大容量储能系统都是由多个小的单体电池组成的。整个储能系统的荷电状态值是估算每个单体之后的结果。充电过程，单体荷电状态值最大的为整个储能系统的荷电状态值；放电过程，单体荷电状态值最小的为整个储能系统的荷电状态值。该方法可以有效的防止单个电池出现过充、过放现象。可变滤波时间常数控制方法指的是平抑风光联合发电系统输出功率某频段功率波动的同时，也可以实时的修正滤波时间常数，保证储能系统的荷电状态稳定在最优的安全范围之内，避免储能系统中电池过充、过放。为满足这两个要求，在滤波控制方法中加入荷电状态的反馈环节，形成一种新的控制方法，同时满足两个约束条件。储能系统的荷电状态在规定范围之内，采用设定的滤波时间常数进行控制；规定范围之外，及时调整滤波时间常数，改变储能系统输出功率。

结束语

综上所述，对于储能技术在光伏并网发电系统中的应用，正在进行逐渐地研究和运用中，通过对储能的有效运用，结合光伏并网发电技术，将储能能源进行合理配置，使过去电能供应的压力得到减少。运用光伏并网发电技术，需要对储能的长远发展提高重视，使储能光伏并网发电技术的运用环境得到改善，从而保证其电力供应的正常运作。

参考文献

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