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

周阔

（中国水利水电第五工程局有限公司      四川 成都 610000）

摘要：随着可持续发展战略的实施，越来越多的企业开始注重节能环保、绿色清洁能源的应用，以风电、光伏为代表的新能源电力得到了广泛关注，相关部门也在不断加大对新能源发电技术的开发与应用力度。我国新能源光伏并网发电系统起步较晚，在实际运行中也存在很多问题，如容易受到光照影响，发生运行间歇、随机等现象。研发部门要对储能技术加强研究，提升再生能源的稳定性，让新能源光伏并网发电系统能够在人为调控下更稳定地运行，从而确保新能源光伏并网发电系统的高效、安全运行。

关键词：储能配置；碳效益；辅助服务；新能源消纳

引言

近年来，“生态优先、绿色发展”的理念逐步深入人心，大力发展可再生能源、加快能源转型发展已成为全球共识，风电、光伏等做为以新能源为主体的新型电力系统必不可少的组成部分，而风电、光伏等新能源本身的波动性和间歇性决定了其灵活性。其中，光伏储能技术作为灵活性调节资源，在新型电力系统中发挥着至关重要的作用，是新能源成为主体电源后系统调节的必然选择。本文主要对并网光伏发电系统配置储能技术选型进行浅析。

1光伏并网发电系统的结构

光伏并网发电系统是电能输送的关键结构，其主要使用太阳能光伏电池实现发电功能，电池之间以串联或并联的方式连接到电力网络。构建光伏并网发电系统时，在连接好最基本的电池结构之后，需要按一定顺序完成组件的配置。在实际使用过程中，必须按照整个系统的实际运行状况决定如何配置支架，以保证系统运行的稳定性。在光伏并网发电系统中，MPPT装置占据核心地位，该装置既可以保障光伏并网发电系统的基本性能，又能降低发电系统运行过程中光照和温度等因素所带来的不良影响。在光伏并网发电系统中，储能装置发挥着调节和控制的作用，在光照充足的情况下，可以存储多余的光能资源，在光照不足时，可以利用储存的光能资源进行补充，确保发电系统的运行稳定性和不间断性。

2储能技术原理

近些年我国对电力系统安全、效率以及其他运行条件的要求越来越高，因此我国电网发展逐渐迈入全新阶段，储能技术作为构建坚强智能电网的核心技术，有利于稳定电力系统运行、保障电力能源质量，确保发电与用电负荷之间得到有效缓冲。从技术层面来看储能技术实现了和大规模电网的有效融合，确保电力系统运行稳定，减少发电、运输电过程中产生的问题，满足用户高质量电力需求。储能技术大多由核心装置与电子器件构成，通过合理运用即可对电力能源进行存储释放，与电网系统形成良好的双向转换，随着储能技术的愈发成熟，电网运行效率也在不断提升。目前来看大规模储能技术成为发展趋势，应具备从千瓦到兆瓦的存储能力，并且支持大跨度的放电时间。虽然我国储能技术研究仍在发展阶段，但已经覆盖到发电、输电、配电等领域中，对坚强智能电网建设有着积极影响。

3考虑碳效益和辅助调峰的光伏电站储能配置方法

3.1完善控制技术

要延长储能装置的利用时间，在系统工作环境中实现更高的功率产出和更大的利用效果，就必须针对储能装置的工作性质与光伏并网发电系统的特性，制定与储能装置运行相适应的充放电方案。在储能装置中，光伏电池是重要的充电电源，为了提供更好的充电环境，需加强对储能装置的控制管理和优化，加强控制技术的应用和升级，不断提高储能装置的充放电合理性。此外，当前使用的蓄电池、飞轮等常见储能装置在运行过程中难以直接使用工频交流电，在后续的改进发展中应开发储能装置配套的电能转化装置。

3.2新能源配储的定位建议

从需求的角度，新能源配储应以解决自身的需要为主，在系统需求大的区域可考虑辅以系统需要，主动配置储能参与市场竞争；从政策的可实施性、商业模式的可行性角度，建议新能源强制配置的储能，应重点解决自身需求，即新能源配置的储能应定位为电源侧储能，与新能源本体深度绑定，以提升功率预测准确率、平滑出力，也可作为要求新能源承担辅助服务义务时的辅助设备。

3.3储能配置方法结构

本文研究的储能配置方法，首先对液流电池系统进行模块化设计，以模块经济性最优为目标，设计适于局域网的兆瓦级液流电池模块。然后建立储能系统配置场景集，依次以场景集中每一场景为约束条件，根据全年各时刻的用户负荷及光伏发电数据，考虑满足用户负荷、优先消纳光伏电量、减少外购电量，优化局域网功率调度，并得到每种储能系统配置备选方案下的储能系统充放电功率、外购电功率、光伏消纳功率。最后，计算液流电池系统总投资、全寿命周期内液流电池系统运维费用、保障负荷需要的外购电成本，构成多因素优化模型，选取目标函数为最优时的储能配置方案作为计算结果。

3.4新能源配储的成本疏导建议

当新能源配储重点解决自身的功率预测准确率及平滑出力等需求时，应重视新能源考核机制的优化，在新能源占比不断提升时，其功率预测误差累积数也在不断增加，有必要逐步加大考核力度，使新能源配储的成本通过辅助考核，获得合理收益；当新能源配储作用为承担辅助服务义务时，应在辅助服务考核费用上予以合理设定，保证配储后免除的考核费用与储能成本基本持平；不建议新能源与储能联合参与调峰调频辅助服务市场，但应在辅助服务规则中逐步合理定位储能参与辅助服务市场的规则及价格，为新能源配套储能独立参与辅助服务市场提供机会与路径。

4储能技术在坚强智能电网中的发展建议

为了推动我国电力行业可持续发展，应加大储能技术在坚强智能电网中的应用，同时从多个方面入手对储能技术进行优化完善。第一，对储能技术与新能源开发进行同步规划，通过上述分析可以明确储能技术与新能源发电之间的关系，应合理规划新能源输电线路。第二，根据新能源发电技术要求，出台储能技术标准，改善以往新能源发电质量差、间歇性大的问题。第三，吸引更多投资主体参与储能技术研发，通过获取更多投资加大技术与装置的建设，通过利用投资回报机制，鼓励广大电力企业、独立储能企业协调配合，提高资金与技术上的投入。第四，增加储能示范工程项目，将储能技术应用在更多电力项目中，通过示范工程为后续大规模应用奠定良好基础，获取更多的数据信息与运行经验，同时对储能技术展改优化改进。

结束语

我国碳交易市场和辅助服务市场逐步开放、储能价值越来越多元化的背景下，本文提出了考虑碳效益和辅助调峰的光伏电站储能配置方法。该方法通过引入碳交易机制实现了储能碳效益和经济效益的有机统一，建立了储能综合效益模型，采用改进功率差控制方法，协调控制储能同时参与光伏消纳和辅助调峰，以储能综合效益最大为目标对光伏电站储能进行优化配置，不断拓展储能设备的应用场景，充分利用储能的灵活调节能力，可以最大限度地发挥储能设备的低碳效益，助力我国“双碳”目标的达成。本文仅针对光伏电站储能的优化配置进行了研究，下一步将研究风电场以及独立储能电站的储能配置方法。

参考文献

[1]王世震,窦迅,王俊.考虑微电网群和系统经济运行的配电网储能优化配置[J].现代电力,2022,39(01):88-94.

[2]许强,王维,吉同舟,徐衍微.考虑负荷优化的光储充电站储能经济性配置研究[J].南京师范大学学报(工程技术版),2021,21(02):15-21.

[3]果营,王丹,李思源,贾宏杰,李家熙,郑玉平,杨志宏.基于安全域的区域综合能源系统储能优化配置[J].电网技术,2022,46(02):604-614.

[4]郑云平.用于削峰填谷的移动式储能容量配置与调度策略研究[D].上海电力大学,2021.

[5]程煜.考虑负荷特性与储能配置的大用户需量节费研究[D].东南大学,2021.