储能技术在光伏发电系统中的应用

储能技术在光伏发电系统中的应用

尚敏帅修晶莹

中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司辽宁沈阳110000

摘要：随着技术的快速发展，以太阳能为主要能源的光伏发电系统已经逐渐成为提供电能的主要系统之一，在节约能源，满足人们生活和生产方面发挥着重要作用。本文主要详细阐述了光伏并网发电系统的基本结构，明确了光伏并网发电系统的工作原理。并分析了储能技术在光伏并网发电系统中的具体应用，了解到储能技术的优点，能够为用户提供足量且稳定的电能。

关键词：储能技术；光伏发电系统；电能

1光伏并网发电系统基本结构

光伏并网发电系统包含着多个部分，主要包括功率追踪器、光伏电池阵列、逆变器、蓄电池组、交流电网和交流负载等多个部件，如下图1所示。其中，逆变器是连接电网和光伏发电系统的主要部件，根据是否存在具备储能功能的蓄电池，可以将逆变器分为可调度式并网光伏发电系统和不可调度式并网光伏发电系统。可调度式并网光伏发电系统在逆变器中配备主开关和负载开关，它的功能在于能够持续为系统进行供电，而不可调度式并网光伏发电系统中的逆变器可以把与电网电压相同且同向的电流转换为与电网电压相同且同向的交流电。如果主电网出现断电的情况时，系统有会停止对电网进行供电。就目前的情况来看，作为光伏并网发电系统重要组成构件的逆变器，在未来的发展主要有5种趋势。1.逆变器的拓扑结构会更加简单，逆变器的体积会更小，生产的成本更低。2.直流电压输入的范围增大，对于直流电压的大小限制降低。3.积极应用软开关技术。4.在后期各类光伏并网发电系统中，会逐渐增加对多点平逆变器的使用。5.加强对三相并网逆变器的创新，使得三相并网逆变器更加趋于完善。

现阶段，一般的光伏并网发电系统具有三个特点，一是光谷发电系统的输出会受到温度、光照等相关环境因素的影响较大，输出功率会因此产生变化，具有一定的不稳定性和不可调控性；二是光伏系统的生产成本较高，系统多采用MPPT（最大功率点跟踪）技术，电网对于光伏电能的吸收和利用要求较高；为满足对于太阳能的利用要求，其发电系统一般会利用并网电压同相与并网电流，系统本身只对有功功率予以提供。

2储能技术在光伏并网发电系统中的应用

目前，储能技术主要应用于电力系统的分布式电源和削峰填谷等方面，在电力系统中储能技术主要分为能量型储能和功率型储能，能量型储能主要在于分配调峰电站的电能，而功率型储能则应用于电网调频这样的瞬时大功率输出和输入的场合中。

蓄电池的储能单元主要为两级式拓扑结构，前级为双向Buck／BoostDC／DC变换器，后级为全桥双向DC／AC变换器，该拓扑结构能够实现升压与逆变、降压与整流的解耦控制，控制简单、容易实现。当储能装置放电时，前级变换器工作于Boost升压模式，后级全桥变换器工作于逆变模式；当储能装置充电时，前级变换器工作于Buck降压模式，后级全桥变换器工作于PWM整流模式，具体工作原理如下图2所示。

2.1在电力调峰上的应用

电力调峰的目标是将在峰电时段大功率负荷的集中需求减少，进而减轻电网的负荷压力。在光伏并网发电系统中应用储能技术可以依靠实际的需求做出改变，在负荷低谷的时候把系统所发出的电能进行储存，在负荷高峰的时候将所储存的电能进行释放，这部分电能属于负荷供电，进而提升供电的可靠性，提升整体运行的稳定性。

2.2在微电网的应用

微电网是未来输配电系统的主要发展趋势之一，它能够有效提升电网系统的稳定性和可靠性，能够持续有效地提供电能。微电网与电网系统是分别独立的个体，当两者分离时，微电网是处于孤岛运行的模式，此时微电网主要负担为荷载的供电物体提供电能。由光伏电源构成的微电网，其储能系统将在负载情况中起到作用，提升供电的稳定和安全。

2.3在电网电能质量控制上的应用

在控制电网电能质量方面，储能技术将直接应用于光伏并网发电系统中，能够有效改善光伏电源的供电性能，有效提供电网供电的稳定性，并利用逆变控制的功能，储能技术能够提高光伏并网发电系统的控制能力，以便能够对有源滤波、调整相角和电压进行控制。

储能技术应用于光伏并网发电系统中，能够更好地为用户提供服务。例如，为用户提供断电保护功能，即正常电力供应已经无法满足用户的用电需求时，光伏并网发电系统会继续为用户提供电能，以满足用户的用电需求。而当电力系统出现故障，或者是用户用电不当存在安全隐患时，光伏并网发电系统会主要切断电源，并在切断电源之后将电能存储，既有效避免发生安全事故，而且能够避免电能损耗，后期能继续为用户提供电能。以光伏并网用户使用分时计费市电作为基础，将储能技术在此系统中进行应用，可以对负荷进行转移。储能技术与其在电力调峰方面的应用存在着相似之处，当电力处于低谷时，储能技术能够在满足用户用电需求的同时，将多余的电力储存起来，然后在高峰时输出所储存的电能，以满足更多人对电能的需求。此外，针对负荷高峰时高功率负荷交替运行的为正常运行所带来的不利影响，储能技术在光伏并网发电系统中的应用还可以减少负荷响应策略所带来的弊端。

3复合储能型光伏并网系统

现在，简单的光伏系统具有输出功率不稳定的特点，负荷储能型光伏并网系统是储能技术在光伏并网当中的应用具有一定的代表性，现已我国某电力企业采用的复合储能型并网发电系统进行分析，根据它的结构可以发现它采用的是超级电容器和蓄电池复合储能的方式，这种结构方式对于系统并网功率的稳定性具有量好的作用，且能够对并网电流的谐波含量起到有效降低的作用。在其结构中，还包括了Boost变换器、光伏阵列等元件。利用超级电容器和蓄电池的互补性能，这种复合储能型的光伏并网发电系统可以具有较好的稳定性，且对于光伏并网功率波动的问题可以得到良好的解决，进而将并网电流波形质量进行改善，让光伏电站的可调度性提高，将自身对于外界因素的抵抗能力增强。

小结：

总之，储能技术应用于光伏并网发电系统中，大大提高了光伏并网发电系统有的稳定性和可靠性，保障了光伏发电系统的供电效果，在不同的用电时期都能够为用户提供所需的电能。为了能够更好地服务于用户，需要进一步加强储能技术在光伏并网发电系统中的应用，不断完善系统的功能。

参考文献：

[1]李宇光,刘强,战勇.储能技术在光伏并网发电系统中的应用初探[J].中国高新区,2017(20):33.

[2]苗风东,李研达,许忠敏.储能技术在光伏发电系统中的应用[J].电源技术,2014,38(8):1475-1477.