基于光伏发电系统储能技术的探讨

基于光伏发电系统储能技术的探讨

潘有思

（国家电投集团宁波新能源投资有限公司浙江宁波315000）

摘要：光伏发电系统是将太阳能转化为电能的一个过程，通过光伏发电不仅可以实现能源开发过程的清洁性，还可以实现能源的循环利用。只要有太阳光照射的地方都可以实现光伏发电，并且具有用之不竭、取之不尽的特点，因此在一些无电地区、偏远的山区可以充分利用光伏发电系统实现通电。但是对于光伏发电系统中储能技术的分析和研究还不够成熟，使得光伏发电系统的应用受到了一定的限制，因此要加强对于光伏发电系统中的储能技术的研究，为光伏发电系统的应用提供一些理论基础。

关键词：光伏；发电系统；储能技术

1前言

在光伏发电系统中，对储能技术加以运用有着非常重要的价值及意义，通过储能装置，可以使光伏发电单元波动所造成的功率差额得到有效的控制，继而使敏感负荷能够得以降低。所以，应用储能技术有助于促进供电质量的大幅提高，再加上对储能单元的合理选择和利用，还有助于光伏发电系统的稳定性的增强。由此可见，对储能技术在光伏发电中的应用进行探讨非常必要且重要。

2光伏发电储能系统概述

光伏发电储能技术在灵活输电技术的范围内，可以在并网光伏电站进行应用，通过适当的充电或者放电控制，对光伏发电站的不稳定输出问题进行控制或解决，防止因为光伏电源不稳定对电网产生不良影响。如果在光伏电站中设置合适的储能装置可以有效解决光伏电源的不稳定性。同时，通过使用必要的控制手段，还能够提高电网以及电力用户的经济利益。同时，众所周知，光伏发电系统具有一定的不平衡性，想要解决这一问题，最有效的办法也是在光伏发电系统中使用储能技术，通过储能装置将电能进行转化控制，因此，储能技术一方面能够提高光伏发电系统的稳定性，另一方面还可以解决不平衡性，将光伏发电系统中存在的电压脉冲、涌流、供电中断和电压跌落等问题进行控制解决。

3储能光伏发电系统的特点

储能光伏发电系统有如下特点：

1）系统稳定性。在光伏发电系统当中，光伏输出的功率曲线和负荷曲线的差异较大，并且两者都存在不可预见的拨动性，但是如果把能源存储在储能系统当中或者通过储能系统对能源进行缓冲，光伏发电系统即使是在拨波动很严重的情况下，也能够实现电能的稳定输出和运行的平稳；

2）能源储备。当光伏发电系统运行出现异常时，储能系统当中的电能能够起到应急和过渡的作用。例如，当光伏电池方阵处在夜间或者遇到极端天气，不能进行发电时，光伏发电系统当中的储能系统就会起到应急和过渡的作用。

3）品质可靠。当负荷电压出现高峰值、电压下跌或者受到外界干扰引起的电网波动较大时，储能系统能够有效的防止其对光伏发电系统造成影响。确保光伏发电系统电力的可靠和输出的品质。

4储能技术在光伏发电系统中的应用

4.1蓄电池储能

当前，在光伏发电系统中，最常用到的储能技术就是利用蓄电池来进行储能，蓄电池储能是一种十分有效的储能方式。通过蓄电池来进行储能，往往具有较高的可靠性，并且模块化程度也非常之高，因而即使供配电网络对于供电质量有着较高的要求，利用蓄电池储能的方式也能够很好地加以实现。利用蓄电池来进行能量的储存，主要就是通过电池正负极的氧化还原反应来进行充放电的，所以即使光伏发电系统处在高负荷的状态时，蓄电池也可以对电网的电压波动和闪变予以抑制。现阶段在市场发展过程中中，蓄电池的种类十分繁多，各种蓄电池都有着自身的特征和优势，所以在对蓄电池进行选择的时候，必须要依据光伏发电系统的实际需要，然后参考负荷的大小来选择蓄电池。

4.2飞轮储能系统

飞轮储能系统实质上是一种进行机电能量转换与储存的装置，它的工作原理就是先将其它的能量转换为飞轮的动能，然后在光伏发电系统需要对能量加以利用时，再将飞轮的动能进行转换，使其变成电能。所以，其实质上也像蓄电池一样，包括两种模式，一是充电，二是放电。只不过飞轮储能充电与放电的方式与蓄电池有所不同。在其进行充电的过程中，能量是以动能的形式来储存的，能量储存的载体就是高速旋转的飞轮体；而在放电的过程之中，由于之前的充电，已经使得飞轮达到了最大的转速，将能量进行了有效的保持，在接收到相应的信号之后，飞轮就会利用惯性来使得发电机减速发电，然后将自身的动能转换为电能并且加以输出。由于光伏发电本身就具有较强的随机性和波动性，如果不对其加以有效控制，将使系统运行难以维持稳定，而借助于飞轮储能，则有助于实现对于光伏发电系统输出电能的控制，以促进系统的稳定运行。

4.3超级电容储能

所谓的超级电容器，就是指的由特殊的材料制作而成的多孔介质，超级电容器相比于普通的电容器而言有着许多的优势，比如说其介电常数往往更高，而且存储的容量也更大。超级电容器实质上是一种新兴的储能元件，在光伏发电中应用超级电容器来进行储能，能量储存和释放的效率往往更高，而且其容量也更加的大，可以对能量进行长时间的储存。所以在当前的光伏发电中，也经常会使用到超级电容来进行储能，使得光伏发电的质量得到有效的提升。

5光伏发电系统中储能技术的完善措施

5.1直流母线的恒压控制

以光伏发电为基础的分布式发电系统受外界的影响，发出的功率具有波动性，需要储能系统进行功率平抑，使得发出的功率满足负载需求。母线恒压控制就是利用储能系统平抑作用，使母线电压维持所需恒定值。根据分布式发电系统和储能系统之间的能量流动关系可得，当分布式发电系统发出的功率大于负载所需要的功率时，储能系统吸收能量；当分布式发电系统发出的功率不足以支撑负载所需求时，储能系统提供能量。DC/DC变换器主要是根据电流的方向来控制Boost和Buck电路选择，进而通过控制电压外环和电流内环来控制开关管的占空比D。

5.2ES系列储能变流器在光伏发电系统中的应用

ES系列产品是专门用于电池储能系统的大功率并网双向变流器，具有削峰填谷和平抑新能源发电出力波动等功能，有利于电力设备降低供电成本，促进可再生资源的应用。双向储能变流器具有自动同步并网功能，对于电网没有冲击，并且在设计时候具有一体化的特点，安装方便，还可以实现触摸屏显示。例如在某工业区1MW/2MWH储能示范项目提供的1MW储能变流器和监控系统，不仅保证了电力储能设备的稳定性，还使得供电更加的高效，基于此可以将双向储能变流器应用到光伏发电系统中，能够实现光伏发电的稳定性和高效性。

6、结束语

总而言之，光伏发电系统的储能技术已经被世界各国所关注，在进行光伏发电系统开发时，储能系统不仅能够对光伏输出波动产生的功率差额进行承担，而且还能够减少敏感负荷和降低电网的冲击，进而确保光伏系统在并网状态下能够平稳过渡，有效提高光伏发电系统的供电质量和供电能力。

参考文献：

[1]苟旭.储能技术及其在电力系统稳定控制中的应用[J].大科技，2016（34）.

[2]佚名.可再生能源电力实现大规模应用的关键点在储能技术[J].中国电力，2013（12）：16.

[3]姚一波，买发军，吕丹.储能系统在大型光伏电站中的应用[J].太阳能，2016（5）：27-29.

作者简介：

潘有思（1985--），男，辽宁大连人，工程师，现任计划经营部副主任。