储能技术在分布式光伏发电中的应用分析

储能技术在分布式光伏发电中的应用分析

刘晨戈

中船重工海为（新疆）新能源有限公司，新疆乌鲁木齐市， 830000

摘要：近年来，发电企业保持着健康积极的发展态势，发电量逐年稳步上升。随着储能技术在智能电网中的推广应用， 本文首先对目前分布式光伏发电发展现状存在的问题和储能技术发展现状及作用进行分析，列举储能技术在分布式光伏发电中的解决方案。通过对分布式可再生能源并网、电源侧的辅助服务、电网侧等领域进行详细阐述，最后对当前储能技术的利用及实际方案进行分析。

关键词：储能技术；光伏发电；发展趋势；市场动态

前言

随着社会经济的发展，储能技术作为智能电网领域中不可或缺的一部分，其发挥的作用越来越重要。风力发电于光伏发电，进行规模化并网时，会对电网造成了较大的影响，而利用储能可以提高可再生能源的消纳。再者，由于电源和符合资源分布的不均衡，需要进行大规模远距离的电力输送。另外，城市负荷的快速增长加大了电网的峰谷差，储能技术的应用，可以有效缓解输配电线路的老化，提高了电网的运行寿命。此外，储能的应用能够协助系统在发生事故后重新启动与快速恢复，显著提升系统的自愈能力。

1. 发展现状及问题

2000年至2005年，我国为推动可再生能源发电的发展，先后实施了“西藏无电县建设”、 “西藏阿里光电计划”、“送电到乡工程”和“无电地区电力建设”等计划。2007年至2008年开始进行初始投资补贴，延续送电下乡计划，共4个项目获批复，上网电价均为4元每千瓦时，国家光伏补贴政策力度逐渐增大。

1. 分布式光伏发展现状及问题

分布式光伏的发展面临各种各样的问题。分布式光伏的电源的随机性、波动性、出力不稳定是其面临的严峻挑战。接入特点类型多样、单点装机容量小、接入配网阻抗高、存在单向运行。其对配网局部电压稳定有很大的影响，主要有三方面：一、改变电压分布。单辐射配网，电压沿传输线潮流方向降低，光伏接入抬升并网点电压；二、改变电压偏差。电压分布变化导致电压偏差发生变化，正偏差或负偏差，增大或减小，当接入一定规模可能会出现电压越限；三、造成电压波动。发电功率易变导致接入点电压变化，如果分布式电源出力与负荷正相关，电压波动减弱；否则，电压波动增强。其次，分布式光伏对电能质量也有显著影响，电能质量问题严重时，会破坏附近发电系统、敏感用电设备、信号传输。^[1]

2. 储能技术发展现状及作用分析

目前，根据电能的转换形式，储能可以分为物理、电化学和电磁三类储能。将储能技术应用于智能电网中，有利于系统的安全稳定可靠运行。

（一）调峰

分布式发电的发展增大了电网的调峰难度，这些电源主要分布在重负荷区，对缺少足够调峰电源的电网提出了重大挑战。而规模化可再生能源渗透率的提高，对电网的调峰带来了更大的压力。因此，利用储能进行调峰，配电容量会大幅减少，大大节省电力装备的建设投资，并减少增容费用。再者，根据峰谷平的电价差，在电网谷值电价较低时，利用储能向电网购电，待峰值电价较高时，再向电网卖电，可以减少工商业和家庭等的用电费用，也能缓解电网峰谷时的电量供需紧张问题，且能够实现一定程度的收益。

(二)调频

由于可再生能源出力的随机性和波动性，其出力无法与负荷特性相契合，有时甚至相背离，使得储能的快速响应性能天然具备调频能力，而其充放电特点使储能，既可以是电源，也可以是复合负荷，因此具有两倍于自身容量的调节能力，非常适于系统调频领域。再者，相对于燃煤机组，储能作为一种更为快速更为准确的调频资源，已经在一些发达国家获得应用，这样可以大大改善电网吸纳可再生能源的能力，提高传统发电机组的运行效率，而且正在通过合理的投资回报机制实现商业化。

（三）改善电能质量

大量分布式电源的并网，对电网的电能质量有很大影响。而配电网自身的非线性特性使该问题越来越严重。利用储能对电网中的有功和无功功率进行补偿，可以有效改善分布式电源并网和电网自身的电能质量

（四）提高系统性与可靠性

通过合理的配置与控制储能可以提高系统在扰动作用下的动态性能以及应对动态冲击的能力，以实现瞬时能量平衡，进而提高可再生能源发电可靠性及其在电网中的容量可信度。对于不可预期的大扰动，储能的快速响应性能可以使系统能够快速从紧急状态恢复到正常运行状态，尽可能的减少扰动对系统可靠性的影响，^[2]并能为电网提供紧急功率支持。当配电网故障时储能，可以作为负荷的应急电源，保证负荷的持续可靠供电，并可以支持电网黑启动。

2. 储能应用

根据不完全统计，截至2020年全球投运储能的总装机容量为196.4GW，同比增长4%，增速平缓，其中抽水蓄能的累计装机占比95.6%，电化学储能累计装机为2922.6MW，占比为1.8%。自2011年起，全球电化学储能市场持续增长，年复合增长率为35%。电化学储能中，锂离子电池的累计装机占比最大，比重为74%，同比增长61%。

中国投运储能的总装机为27.9GW，同比增长22%，五倍于全球市场增速。同样，抽水蓄能的累计装机最大，接近87%；电化学储能的累计装机为378.56MW，占比1.31%；中国电化学储能市场稳步增长，年复合增长率为54%；其中锂离子电池的累计装机占比最大，为58%。^[3]

1. 我国储能市场地域分布

中国已加大对储能技术的应用，从表1可以看出西北地区储能项目累计装机规模相比东南沿海更大。中国新增投运的电化学储能项目主要分布在20多个地区，其中江苏的新增投运装机规模最大接近50MW，占比41%。江苏、北京、广东、浙江项目主要分布在用户侧领域，项目大多侧重于工商业，用户节省电费；^[4]山西项目主要分布在辅助服务领域；西藏、甘肃、青海、山西、新疆项目主要分布在分布式可再生能源并网领域。

表1 储能市场地域分布

2. 储能的应用模式

（一）光储微网系统

光储微网系统在我国被广泛应用，具有在并网模式下电力调峰调谷、频率调节等作用，可以在离网模式下提供电压频率支撑，离网模式下改善电能质量，满足并离网无缝切换的短时能量供给。并网型微网的运行模式分为并网和独立两种，能够保障微网高电能质量供电，而且使得两种运行模式相互切换成为可能。独立型微网不和常规电网相连接，这类微网更加适合在海岛、边远地区的为用户供电。^[5]

（二）典型的交流系统与直流系统

对于典型的交流系统，储能系统是支撑微电网运行的关键核心设备，不可或缺。可以维持微电网内部的功率平衡，支撑微电网的电压/频率稳定。对于典型的直流系统，可以使新能源灵活，便捷接入；提高供电容量，减少线路损耗；改善用户侧电能质量；隔离交直流故障。

3. 结束语

储能技术的高速发展，加快产业化进程。本文对储能技术目前的在不同领域的应用进行剖析。备受关注的分布式光伏发电为建设可持续发展社会做出巨大贡献，将储能技术应用在分布式光伏发电上，可以填补新能源波动性随机性造成的各种不利影响，从调频、调峰、改善电能质量以及提高系统稳定性与可靠性四个方面保障系统安全稳定可靠运行。

参考文献

1. Prabhakar Vattikuti S.V.,Devarayapalli K.C.,Chandra Sekhar M.,Kumar Reddy Nallabala Nanda,Nguyen Dang Nam,Shim Jaesool. Electrochemical performance of coin cell-type symmetric supercapacitor electrode consisting of three-dimensional molybdenum disulfide microflowers[J]. Materials Letters,2021,285.

2. 谢宜含.分布式光伏发电技术在城镇化进程中的应用研究[J].数码世界,2016(12):103.

3. 张静炜,金山红,董成明,陈思宇. 储能技术在分布式光伏发电中的应用分析[A]. 浙江省电力学会.浙江省电力学会2014年度优秀论文集[C].浙江省电力学会:浙江省电力学会,2014:5.

4. 闫文斌,贾鹏飞,王达达,李卫国.储能技术在微网和分布式发电中的应用[J].云南电力技术,2012,40(05):15-16+19.

5. 严俊,赵立飞.储能技术在分布式发电中的应用[J].华北电力技术,2006(10):16-19.

作者简介：

姓名：刘晨戈

单位信息(单位名称，省市，邮编）：中船重工海为（新疆）新能源有限公司，新疆乌鲁木齐市，830000

出生年月：1992年4月

性别：男

学历：本科

研究方向：光伏储能技术，光伏跟踪系统