储能技术在光伏并网发电系统中的应用

丁科宇

摘要：光伏电源不同于传统电源，它的输出功率随光照强度、温度等环境因素的改变而剧烈变化，而且具有不可控性，因此，光伏发电若要取代传统能源实现大规模并网发电，它对电网产生的冲击影响是不可忽视的，并且，随着光伏系统在电网中所占比例的不断增大，它对电网带来的影响必须得到有效地治理以保证供电的安全可靠性。

关键词：光伏并网发电系统;储能技术;应用

一、光伏发电系统对电网产生的影响

1.1线路潮流

正常运行中的电网支路潮流状态是单向流动的。光伏系统提供电压支撑，但光伏系统是一种分散式的发电系统，电源接入电网系统时，系统中潮流会变成双向潮流，增加了短路电流。电压调整的难度加大，配电功率不断波动下，可能会出现支路潮流出现越限、三相不平衡、变压器容量越限、频率波动、节点电压越限等状况，电网系统的电压调整设备也会出现异响，影响了系统的供电。潮流的随机性，降低了机组的使用寿命，加大了电网的损耗。

1.2系统保护

当光照强烈时电站输出功率的增加导致短路电流的加大，会出现过流保护配合失误情况，还会对熔断器正常工作造成影响，影响整个电网系统。当配电网没接入光伏发电系统时，支路潮流通常是没有保护的单向性输出。在配电网接入光伏发电系统后，配电网络就成了多源网络，网络潮流的具体流向也出现随机性，所以必须要求系统中装了方向性保护装置。

1.3电能质量

在日常发电中，巨大云层的遮挡，让光伏电源的发出功率短时间内升或降的幅度太大，让大型光伏并网系统中的电压产生闪变、频率波动较大。还有光伏发电系统发出的电能是直流电，在通过逆变装置接入电网过程中会产生谐波，影响电网的使用。

1.4电网经济性运行

光伏电源的功率输出受天气影响而不稳定，当发电系统并网运行后，要保证系统的调频和调峰等能力，就必须添加有合适容量的旋转备用，增加了供电成本。但光伏并网发电系统在给电网供电时加大了系统的损耗，降低使用寿命，加大投资商的资金投入，违背了电网的经济性运行。在经济性方面还要需要考虑到旋转备用产生的耗能与排放。

1.5运行调度

光伏电源的可调度性受到变化莫测的天气影响，特别是高原地区的云层。电网运行商在系统中光伏电源的比例到达一定程度时，就必须考虑好电力调度要如何才能安全可靠的进行。并且光伏电价与常规电价的不同，要多考虑电网的经济性调度，还要满足电网系统运行的安全性。

二、储能技术在光伏并网发电系统中的应用

2.1电网层面

2.1.1电力调峰

电力调峰就是为了减少在峰电时段大功率负荷时电能的需求，减少电网负荷压力。电网中的储能装置有较大的灵活性，能够在负荷较低时储存好光伏发电系统产生的电能，在负荷高峰时段再释放出电能，这些负荷供电提高了电网供电的可靠性，提高电网系统的稳定性。

2.1.2微电网

微电网并网在未来的输配电系统中是重要的发展趋势，它能够提高电网系统的稳定性与可靠性。系统与微电网分离时，微电网运动处于孤岛模式，微电网电源可以独立承担好电网的供电任务。微电网中光伏电源的构成，让储能系统在负载情况下提高了安全与稳定供电。

2.1.3电网电能质量控制

储能技术在光伏并网发电系统中可以控制电网电能质量，可稳定光伏电源的供电性能。通过合理的逆变控制措施，光伏并网发电系统中的电能质量可以得到储能系统的有效控制，能调整相角、稳定电压、有源滤波等。

2.2光伏电站层面

2.2.1负荷响应

电网会自动选取并控制一些高功率的负荷，在负荷高峰阶段能交替工作，保证负荷高峰阶段电网还能正常、安全的运行。当光伏储能系统应用在这些电力用户时，还要保证电网与光伏储能电站间至少有一条通信线路连接负荷响应控制系统，那么负荷响应策略对那些高功率设备带来的影响就可以避免。

2.2.2负荷转移

负荷转移与电力调峰应用技术类似，具有灵活性。在负荷低谷时，储能系统将根据情况储存发电产生的多余电能。在负荷高峰期时，储能系统再释放多余电能，提高电网供电的稳定性。光伏并网发电系统与储能系统的配合使用，减少高功率负荷交替运行的不良影响，减少在高峰时市电的需求，提高用户的经济效益。

2.2.3断电保护

光伏储能技术中还能给用户提供断电保护功能，当正常市电供电停止供电或者无法提供时，光伏系统可以直接提供所需电能。当电力系统发生故障或用电存在危险隐患时，光伏系统能自动断电，断电后发出的电能通过储能技术还能自动儲存。这种电力孤岛技术对电网与用户都是有利的，可以保证用户在没有市电供电时还能正常工作，电网系统在用电高峰时减轻部分电力负荷。

三、储能系统发展需求

3.1控制技术

根据储能装置的使用特点设置合理的充放电控制装置，可以让储能装置发挥出最大的能量输出，让储能装置使用效率与使用寿命达到最佳。如传统的铅酸蓄电池，它就需要长时间的低电流充电，防止电池铅版形成结晶，如充电电流太大，会降低电池储电能力与电池使用寿命。储能装置中的充电电源光伏电池的充电环境较差，频繁的充电、放电，电流功率忽大忽小，影响电池的适应寿命。那么需要研发先进的储能装置控制管理系统，让储能装置的充电、放电问题能有效地解决。但是工频交流电在目前的储能设备还不能直接使用，配套的电能转化装置还需要研制与开发。

3.2储能技术

光伏并网发电系统中储能装置的工作环境较差，是由于储能系统经常处于充电、放电的循环中，电流功率忽大忽小，充放电工作不规律影响储能装置的使用，减少电池的使用寿命。根据光伏并网发电系统的特性与储能技术需进行一些改进：研究与提升功率密度与能量密度;研究并延伸储能装置在不同环境下的运行，保证具有安全、可靠性;不断提高储能装置的充电、放电速度;针对储能装置的使用寿命进行研究，尽量延长其循环寿命;还要控制好储能技术的应用成本。

3.3系统建模全面分析

要想让光伏储能系统研制的科学、合理，还需对光伏储能系统全面的综合分析，包含系统运行管理、运行的可靠性、经济性等方面。需要依据光伏行业的标准，分析光伏储能系统的使用周期与经济性。需要研发者根据系统进行建模，模拟光伏并网电站中储能系统的应用，全面分析光伏储能系统的运行情况，不断分析与改进，促进储能系统在光伏并网系统合理的应用，让储能系统成熟、合理的发展，提高光伏储能系统的应用效果与价值。

四、结论

储能技术在光伏并网发电系统中的应用，为解决光伏发电对电网带来的不良影响提供了可行性方案，并且，它的应用无论是在用户侧还是在电网侧都将带来一定的经济效益。因此，储能技术在光伏并网发电系统中的的应用将成为今后的一个重要研究方向。光伏并网发电技术的迅猛发展为储能技术提供了新的应用领域和发展方向，而储能技术的发展、突破也将进一步促进光伏并网发电的实用化进程。

参考文献：

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