储能技术在光伏电站并网中的应用

储能技术在光伏电站并网中的应用

齐沛文

深圳能源集团股份有限公司新疆分公司 新疆乌鲁木齐 830063

摘要：本文重点分析并网光伏发电对继电保护、电能质量和电压波动的影响。笔者深入总结我国当前电力系统中涉及的电化学、电磁、机械等典型储能技术的未来发展和现状分析，并着重探讨储能技术在我国电力系统中的应用解决电力问题。质量，电网保护和电力峰谷调节的重要性。

关键词：储能技术 光储系统 光伏并网 应用分析

1光伏并网发电系统基本结构分析

光伏并网发电系统包括配电网、逆变器、电池组、光伏电池阵列等各种部件。一般来说，光伏并网发电系统分为两类，即不能调度的并网光伏发电系统和可调度的并网光伏发电系统。如果不定时并网光伏发电系统与主电网断开，系统将自动停止所有供电工作的运行；可调度并网光伏发电系统自带储能装置，也有利于电网调节和储能，自带储能装置。两种系统的本质区别在于可调度并网发电系统可以实现持续供电功能，不受主电网停电影响，不会影响供电系统的正常运行;相反，不可调度的光伏发电系统一旦电网断开，全部供电。操作立即自动停止。

逆变器在供电系统中发挥重要作用，其发展趋势可以归结为三点，即：未来发展过程中逆变器所允许输入的最大电流电压范围将逐渐变大，软开关技术功能也会更加强大；电网会有更强的适应性，保护元件会更加完善，安全性以及可靠性都会得到显著提高；拓扑结构会变得更加简单，质量提高的同时成本会变得耕地，所占体积也会变小，节约成本将成为市场竞争优势。在当前我国光伏并网发电系统具有三个特点：气候以及灰尘等恶劣的外界环境会对光伏并网发电系统造成不利影响，此时输出功率就无法保证最终用户端用电的稳定性；由于我国地域情况十分复杂，地理条件也会影响电网系统发电效率。光伏电网在日照情况比较好的状态下工作效率会更高，出以上两种特点之外，光伏发现系统在发电转换率方面十分不理想，这也是光伏发电系统难以独立形成完整系统的根本原因，效率低下。光伏系统使用了最大功率点跟踪技术，为进一步满足太阳能发电的客观要求，相应的对光伏发电系统的利用和洗手都要求十分苛刻，通常情况下光伏发电系统使用变脸电压以及联通电流，提供有源电力。

2储能技术在光伏并网发电系统中的具体应用

2.1提高电网运行的安全性以及经济性

近几年，在我国西部地区出现了比较严重的弃光限电问题，这就导致我国西部地区有很多本可以开发利用的光源没有得到有效应用，以至于光伏发电系统供电效率低下，为有效解决这种资源浪费的问题，可以通过在光伏发电系统设置储能器的方法解决，当光伏发电系统电力不足以满足人们日常作业所需的情况下或者限电阈值不够的时候，将存储的多余的功率输送到电网中，进而提高光照利用率，促进光伏发电系统的作业效率。

2.2电力调峰

调整电力峰值功率主要目的是就是在关键时刻能够积极应对用电高峰期，在用电高峰期很容易出现功率负载过重的情况，如果可以实现调整电力功率峰值的功能，就可以在用电负载过高的情况下适当应用储能技术调整功率峰值，根据用户需求的实际情况适时调整，把系统所产生的电能通过技术手段将其储存在储能装置中。当用电负载达到峰值的滞后，储能装置通过感应自动释放能量，给载荷提供电力，有效实现高峰期用电的可靠性以及稳定性。

2.3微电网系统

微电网系统是一个相对独立、分散的供配电系统，其主要组成部分包括多个微电源和负载。该系统应用大量世界领先的科技核能控制与管理技术，拥有小型一体化光伏发电系统、风力发电系统、柴油发电机组、储能装置等重要设备设施，用户端。微电网可以实现毫秒级和秒级的动作，对提高负载供电的安全性和可靠性很有帮助。此外，微电网还可以不间断地满足电力负荷要求。在我国未来的供电系统中，微电网将成为相关学者和行业领袖研究的重点。微电网的实际应用可以极大地满足用电的安全、稳定和高运行效率。当发电系统与微电网系统分离时，可实现对负载的独立供电功能，稳定性毋庸置疑。

3储能系统

3.1控制技术

为延长储能装置的寿命，最大化装置的输出功率，提高整个装置的运行效率，需要详细分析每个储能装置的充放电细节，并根据分析结论改变设备的性能。充放电计划措施。例如，一般情况下铅酸电池的充电过程需要很长时间。对铅酸电池充电时，适当使用较小的电流进行充电操作。这种方法可以避免电池存储容量的下降，增加电池的使用寿命。

在光伏发电系统中，储能装置的供电主要采用直流电流，效果不稳定，波动性比较差，充电效果不好。为快速解决充放电问题，需要在不损坏储能装置使用寿命的前提下，对控制系统进行改进。此外，不能使用电池或飞轮储能装置等工程作业中使用的高频交流电，可以使用功率转换器对这些装置进行充电。

3.2储能技术

光伏并网发电储能装置的运行环境都比较恶劣，发出电能不具备稳定性，整个储能系统的放电以及充电条件都比较差，需要经常阶段性的进行充放电。通过分析我国光伏发电网系统得具体特征以及现阶段我国储能装置的现状可以得知，我国可以在以下几个方面改进光伏发电网的储能技术：扩充储能装置的电容量，有效延长储能设备的使用年限；最大限度提高充放电速度；通过科学技术降低储能设备和装置的使用成本；提高光伏发电系统的功率密度以及能量密度；保证充放电各个环节系统能够安全稳定运行。

3.3电化学储能方式

电化学储能是利用各种类型的电池来达到储能的最终目的。 电化学储能根据电池所用化学物质的不同可分为多种类型，如镍氢电池、硫化钠锂离子电池、铅酸电池等常见的化学储能电池。 目前，价格相对低廉、能量密度高的铅酸电池在中国市场普遍流行。这种电池现在常用于小型风力发电、光伏发电和中小型分布式供电系统应用。在我国铅酸蓄电池的研究技术已经达到了非常成熟的水平。

3.4综合分析工具以及系统建模

现阶段我国将储能系统应用于光伏并网系统的技术尚不成熟。为给光伏储能系统提供更科学、更有意义的运行数据，必须要求系统开发人员在设计储能系统的早期阶段使用仿真技术和数学建模等方法综合分析将其投入具体应用的实际操作。此外还需要让技术人员最大程度地模拟真实光伏储能系统的运行情况，通过运行分析软件得到最终的测试结果。

3.5超级电容控制策略分析

超级电容器主要用于评估高频功率的波动。 如果BI-DC2采用下图1所示的控制方式，必然会出现直流母线电压等问题。因此，系统应采用图2所示的运行控制方式。外环电压保证电流电压的稳定，内环为电感电流，可有效保证超级电容的快速动态反射。通过技术分析可知，该控制策略不仅可以保证母线电压的稳定和安全，而且对高频功率波动的评价也有很好的效果。

图1控制系统框架图

图2控制系统框架图

4结语

本文阐述了光伏发电并网带来的一系列连锁反应，并对储能方式进行了深入探讨和研究总结。此外，笔者还仔细分析了新能源在我国电力行业中的作用。 外部环境对电网的影响很大，很容易导致输出稳定性差。光伏发电无法避免对继电保护装置、电能质量和电压波动的影响。随着我国电力技术的不断发展和考验，储能技术终将迅速崛起。

参考文献

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