光伏发电系统储能技术研究

光伏发电系统储能技术研究

李玉贞

新疆阿克苏843000

国家电投集团新疆能源化工有限责任公司南疆分公司

摘要：文章在介绍光伏发电系统的组成以及优缺点之后，分析目前常用的几种储能技术及其研究现状，并且针对几种常用的储能技术提出了相应的改进策略，以供参考。

关键词：光伏发电系统；储能技术；改进

1引言

在目前我国社会对于电能的需求量在不断增加的形势下，传统的火力发电形式不仅表现出高能耗的缺点，而且还会造成较为严重的环境污染问题。因此，我国近年来加大了新能源发电形式的开发和建设力度，其中光伏发电形式由于对取之不尽用之不竭的太阳能进行利用进行发电且具有良好的环保效果而受到人们的重点关注。但是对于光伏发电系统中诸如储能技术等关键技术的研究和应用还不够成熟，限制了目前光伏发电系统的发展和应用，这就需要加大对光伏发电系统储能技术的研究。

2光伏发电系统的概述

光伏发电系统将光能向电能进行转换所应用的原理就是半导体截面的光伏特效应。此系统中的主要组成部分就是太阳能电池板、控制器以及逆变器等。与传统的火力发电形式相比，此种发电系统的优点主要表现为以下几点：所使用的一次能源为太阳能，具有取之不尽用之不竭的特点。而且太阳能的分布由于广泛性的特点，因此只要存在太阳光就可以进行光伏发电而不受地域的限制。此种发电形式不需要对煤炭等能源进行燃烧，也不需要进行电线的架设就可以实现，具有方便和快捷的特点。但是此种发电形式具有较小的照射能源分布，且所需要的太阳电池板的面积比较大，容易受到天气因素的硬性，而且其光伏板在制作过程中需要消耗较多的能源而且会导致严重的环境污染问题。

3储能技术的研究现状分析

3.1蓄电池储能技术

此种技术就是在蓄电池的正负极在发生氧化还原反应的同时转化正极和负极活性物质的化学能和电能。目前比较常用的蓄电池类型主要有镍铬、锂离子、钠硫以及铅酸蓄电池等类型。其中最后一种蓄电池的成本比较低，但是重量比较重、寿命比较短、充电速度也比较慢，还具有较为严重的污染问题。此种蓄电池比较适合在电力调峰、稳定电力系统以及对电能质量进行提高的方面进行应用。而镍铬蓄电池也具有较为严重的污染问题，但是具有较高的充电效率、较小的放电电压变化和内阻，且对充电环境的要求也比较低。而锂离子电池虽然具有良好的性能，但是无法大规模应用。钠硫电池则表现出较高的储能密度，并且在进行串联和并联之后发挥具有较大规模的储能效果。

3.2飞轮储能技术

此种储能技术的主要系统组成有飞轮、磁悬浮轴支撑系统、发电机、电机、功能转换器、电子控制系统、真空泵以及应急备用轴承等设备。其主要的应用原理就是在外部电网的作用下可以使得飞轮高速旋转，通过动能的方式来对电能进行储存，而在飞轮储能系统中进行动力释放时，通过功率转换器来进行电流和电压的输出，驱动电机进行发电，实现了从机械能向电能的转换。此种储能技术的特点主要表现在，如果在5kW/kg以上的飞轮储能功率下，会具有在20WH/kg以上的能量密度，且销量也可以在90%以上，具有20年甚至更长的使用寿命。而且可以在-40~50℃的环境中进行稳定工作，表现出没有噪音和污染以及维护简单和可以实现连续工作等优点。

3.3超导磁储能技术

此技术主要是通过对储能线圈的充电控制来满足电力系统的需求。在应用中主要表现在具有较快的响应速度、较高的转换效率以及较大的比容量和比功率的特点。通过此技术能够与电力系统开展大容量的交换和功率补偿。目前世界上比较先进的超导磁储能技术可以形成1~5MW/MJ的低温储能技术，并且已经投入生产了100MJ的超导磁储能系统，且在高压输电网中进行了应用。还能够实现与再生能源发电系统的结合，但是也具有较高的成本投入和维修成本投入等缺点。

4光伏发电系统中储能技术的改进策略

4.1将超级电容器储能技术应用在光伏发电系统的储能技术中

超级电容器就是电化学电容器，其主要作用就是储能，属于一种新型的储能元件。其主要的结构原理就是双电层原理，主要的特点就是具有较大的电容量和较长的使用寿命。此外还具有较高的功率密度、较短的充电时间、较好的温度特性以及节能和环保等优点，目前在各个行业中有着广泛的应用。但是由于此种类型的储能元件具有昂贵的价格，比较适合在短时间和大功率输出的电力系统场合来起到对电力系统稳定控制的作用。而在光伏发电系统中的应用，主要就是对此系统运行中的储能系统稳定性问题进行解决，其主要的原理就是在光伏发电系统运行中会由于太阳光照射强度的不同而造成端电压的输出功率存在波动性的特点，而在其中对超级电容器储能技术进行应用，可以在进行电能储蓄的同时实现电能稳定性的提高。而且还可以对光伏发电系统波动的问题进行有效抑制，保证光伏系统输出的平滑性以及对并网的特点进行改善。此外，通过此技术还可以储存多余的电能，并且在光能不足的时候进行释放，实现了弃光的减少以及对光伏限发问题进行了解决。如图4.1所示。

图4.1储能系统光滑光伏输出图和光伏限发图

4.2ES系列储能变流器在光伏发电系统中的应用

此系列储能变流器主要是在电池储能系统大功率并网双向变流器中应用，其主要的作用就是削峰填谷以及对新能源发电出力波动进行平抑的作用。可以实现电力设备供电成本的降低以及提高对可再生资源的利用。此系列产品中的双向储能变流器则主要起到自动同步并网的作用，而且在应用中也不会对电网造成冲击危害，可以进行一体化的设计和安装，并且能够通过触摸屏来进行显示和控制。

5结语

在光伏发电系统中所应用的储能技术对此系统中的电能转换效率具有重要的影响，而且还影响着输出电能质量、供电安全以及可靠性。因此在针对目前比较常用的几种蓄电池储能技术、飞轮储能技术以及超导磁储能技术的原理和优缺点进行介绍之后，提出了通过超级电容器以及ES系列储能变流器对常用的储能技术进行改进的策略，希望可以给同行提供一定的储能技术应用和改进思路。

参考文献：

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