考虑碳效益和辅助调峰的光伏电站储能配置方法

考虑碳效益和辅助调峰的光伏电站储能配置方法

时锐

国网河北省电力有限公司定兴县供电分公司  河北保定 072650

摘要：虽然我国当前的发电形式仍以火力发电为主，但新能源发电技术越来越成熟，已经成为我国电力供应的重要补充形式。近年来，我国针对新能源发电项目出台了不少支持政策，推动了新能源发电技术的发展。在低碳经济背景下，大力发展新能源发电技术，对于保障能源安全、提高供电质量具有重要的现实意义。

关键词：储能配置；碳效益；辅助服务；新能源消纳

引言

改革开放以来，我国的工业一直处于迅速发展当中，人们的生活水平和生产水平显著提高，但是过快的发展速度造成了严重的能源问题。随着城市化进程的不断加快，各行业对能源的消耗也在逐渐增加，环境问题和能源危机威胁到了人们的生活。火力发电的发电原理是通过燃料的燃烧释放热能，再将热能转化为电能。传统的火力发电存在技术方面的问题，如能源利用转化率较低，还会释放出过多的污染。传统的发电技术无法从根本上解决我国能源消耗问题，需要将新能源发电技术应用于电力系统，以此推动我国电力行业的发展。

1光储系统模型

光储系统典型结构如图1所示，储能系统配置在直流侧，相较于配置在交流侧，其效率更高，且可以降低逆变器建设费用。光伏和储能电池通过各自的DC（directcurrent）/DC变换器汇入直流母线，再经过共用的DC/AC（alternatingcurrent）逆变器汇入电网。储能系统的DC/DC变换器为双向变换器，控制储能电池进行充放电。

图1光储系统典型结构

光伏发电具有典型的日周期性，最大出力时段一般在中午，而此时段系统的负荷位于全天较低的水平，如图2所示，弃光现象多发生在中午时段。光伏发电系统配置的储能设备可以在弃光时段吸收多余的电能，并在负荷高峰时输出，提高光伏发电利用水平；另一方面，储能设备可在闲置时段作为独立主体参与电力市场辅助服务，如辅助调峰、辅助调频，这不仅有利于电力系统的稳定运行，还可以进一步提高储能系统的利用率，提高光伏电站配置储能的经济效益。

图2光伏电站弃光功率

2光伏电站储能系统工作模式

光伏电站具有午间太阳光照强时电能产量高的特点，而储能系统的配置改变了光伏发电某一时间发电量多的弊端，将电能生产进行了平移，能够保证在除午间时间段的其他时间也可以大量发电，削减了光伏电站发电峰值，减少弃光现象的发生。在光伏电站储能系统工作过程中，主要遵循的是减少储能系统充、放电次数的原则，以此来延长储能系统的整体使用周期。在光伏发电的峰值时间段内，对电能储能系统加以充电的控制，对午间时间段发电量峰值进行削峰。在午间发电高峰过去之后，在对电池储能系统进行放电控制，在此过程中可以结合平滑光伏发电的波动值与辅助系统进行峰值调配，以保证光伏储能系统效果最大化发挥。

3考虑碳效益和辅助调峰的光伏电站储能配置方法

3.1光伏电站规划技术

在大规模光伏发电系统布置的过程中，为了减少其对电力系统造成的影响，也要对光伏电站的安装位置、安装容量、投资时限、光伏逆变器模块使用情况等予以控制，有效整合站内连接模式的同时，确保相应的经济评估内容都能为共建和谐电力系统模式提供支持。１）从整体规划布局入手，光伏电站容量规划中，独立光伏系统较为常见，要借助直观类方式、人工智能优化算法等解决系统容量规划问题，要在分析系统可靠性的基础上，利用函数分析模拟方式评估其可靠性和光伏电站规划容量的关系，从而有效计算满足电站规划容量参数，全面评估运营检修成本、生命周期内投资成本等。２）在大规模并网光伏电站接线拓扑结构中，集中式、组串式以及微逆变器式都较为常见，基于安全可靠的综合考量，要明确设备选择和接线处理模式。并且，有效衡量光伏发电和电力系统充裕度、安全性之间的关系，确保置信容量能有效量化光伏发电的容量价值。

3.2优化电压越限问题

在削峰运行方式的使用过程中，为了更好地保证并网点的电压不超过限制，应选取适宜的Pnet_set值；在计划运行方式的使用过程中，为了更好地保证并网点的电压不超过限制，应该采取适宜的Pb_set值；在限制反向功率流的运行方式的使用过程中，为了更好地保证并网点的电压不超过限制，需具备充足的储能容量；控制电压运行能够将并网点控制在一定的范围内。控制电压运行、限制反向功率流运行对并网点电压的优化成效受电网电压水平、光伏电池输出与负荷等因素的影响，削峰运行、计划运行则受到这些因素的严重影响，适宜的Pnet_set值、Pb_set值不容易明确。于是经过一系列考虑，控制电压运行方式、限制反向功率流运行方式更好。经过分析得知，如果全面考虑降低储能容量要求、满足并网电压要求，控制电压运行方式是不错的选择；如果无需对储能容量的限制进行考虑，则限制反向功率流运行可以更好地控制电压越限。

3.3改善太阳能消纳的源网协调技术

因为光伏的基础渗透率较大，所以，要想维持其运行的稳定性和环保性，就要重视光伏逆变器的动态性能，有效融合虚拟同步机、友好型电源等，配合清洁能源处理方式。并且，要从出力外特性、电源本样、控制性能和保护装置等方面完善接入规模。另外，也要善于应用精细化光伏预测技术，保证调度计划和规划运行的最优化。

3.4光伏组件

在光的照射下，光伏组件内部的电子会被光子激发出来，形成电流，这种现象被称为光电效应，是光能转化为电能的过程。光伏组件在光伏发电系统中发挥着重要作用，对于发电效率有积极影响。在实际应用中，光伏组件的类型较多，主要有晶硅光伏组件、硅基薄膜光伏组件、化合物薄膜光伏组件及聚光光伏组件等。其中，晶硅光伏组件分为单晶硅和多晶硅两种，单晶硅光伏组件的光电转换效率较高，最高可达24%，应用比较广泛。硅基薄膜光伏组件的优点是在弱光条件下也可发电，但光电转换效率偏低，约为10%，而且随着使用时间的延长，其转换效率会逐渐衰减。化合物薄膜光伏组件对周边环境的污染比较大，应用较少。聚光光伏组件的转换效率高，制作成本低，但实际应用中需要配置相应的散热器、聚光系统等设备，会增加生产成本，这是限制其广泛应用的主要因素。

4新能源发电技术的发展建议

技术人员需要根据当前情况，对各种新能源进行深入研究，对各类新能源的优缺点进行总结，根据我国的电力发展情况选择最有效的新能源发电技术，解决我国电力供应不足和能源问题。我国电力部门需要根据相关法律法规开发和利用新能源，政府要根据实际发展情况规划新能源的应用，最终确定最佳方案。除此之外，在对新能源进行监督和管理的过程中，相关部门应该秉承绿色发展原则，根据各个地区的人员分布情况和发展需求，对传统发电技术和新能源发电技术进行分配，以此保障我国的新能源发电量。

结束语

传统火力发电方式不仅需要大量的煤炭资源作为原料，发电过程还会产生污染，影响环境质量。在当前“双碳”背景下，应该加大对新能源发电技术的研发力度，克服新能源利用过程中的难题，更好地发挥新能源的价值。需要大力发展、推广新能源发电技术，使其成为可靠且高效的发电方式，更好地满足人们的用电需求。

参考文献

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