储能技术在光伏电站并网发电系统中的应用

储能技术在光伏电站并网发电系统中的应用

王军

国投新疆新能源有限公司 新疆 乌鲁木齐 838100

摘 要：分析目前光伏电站在并网采用的储能技术的现状及发展情况，对比目前现有的储能技术的性能，结合储能技术的作用系统性地阐述了储能技术在光伏电站并网的应用，提出储能技术优化光伏电站并网产生问题的相关措施，加快光伏并网的速度，提高新能源电力的占比，以促进我国绿色电网建设。

关键词：光伏电站 并网 储能技术 绿色电网

1. 光伏并网电站概述

光伏电站主要由光伏组件、并网逆变器、汇流箱、蓄电池组以及相关的并网配件组成，在光伏电站光伏组件将太阳能转换成为直流电能，再通过串联和并联的方式将光伏电站产生的电压和电流进行扩展，利用并网逆变器将直流电压转换成为交流电，最后可直接接入到配电网中或者时利用储能装置将电能进行收集。光伏并网按照可调度分为两种形式的光伏并网系统：一种是可调度的光伏并网电站；另一种不可调度的光伏并网电站，这两种的主要区别就是可调度光伏并网电站可以持续性地产生电能，不受到配电网的运行状态的影响，但是不可调度的光伏并网在配电网停电状态时，就必须切断其发电系统，自动停止供电。在光伏电站实现并网的关键零部件就是并网逆变器，并网逆变器将光伏组件产生的直流电转换成为交流电，同时还具有拓扑建构简单，节约成本的作用，随着技术的发展，并网逆变器其允许最大输入电流电压值在不断扩大，提高了软开关的技术应用。并网逆变器与配电网的适应性越来越强，其各种保护措施更加完善，因此可以逐步推广使用。在光伏电站不断发展的现在，光伏电站有着以下三个特点：受周围环境影响较大，例如灰尘、气候条件都会造成其输出的不稳定性；地域环境的影响，不同的区域位置光伏电站的产电效率不同；光伏组件的发电转换效率不高，使得其系统中采用最大功率电跟踪技术，即便如此光伏电站的产电效率仍需要提升。储能技术能够提升光伏电站在并网时产生的相关问题，提高光伏电站的电力应用功能效果。

2. 储能技术对比

目前光伏电站并网中采用的储能技术主要有机械、电磁以及电化学手段，采取不同的手段，其储能的效果不同，其主要差异如表 1 所示。通过对比能够发现，光伏电站在选择储能装置时，若是电化学手段，其已经基本成熟，但是其放电时不能够实现大功率的放电，限制了其使用，并且电化学手段在使用上，使用寿命较短不适合光伏电站的使用。超级电容能够实现短期内进行大功率的释放，并不会对零部件的使用寿命产生影响，其使用过程节能环保，既可以单独使用又可以进行组合使用，缺点是功率密度较高，能量密度却较低，因此在光伏电站选择储能装置时，要综合多种储能技术的优缺点混合使用，取长补短，获得最佳的储能效果。

                           表 1 储能技术对比表

3. 储能技术在光伏电站并网发电系统中的应用

3.1 缓解电力峰值的问题

配电网在日常运行过程中，由于用电用户在某个时间段内的总用电量会急剧上升，其配电网的电力负荷非常大的，这就造成了电力在运行过程中的峰值现象。光伏电站并网利用储能技术能够对电力峰值现象进行调整。当配电网中的电力负荷值达到一定的条件时，光伏电站的储能装置释放电能，以实现对配电网的高负荷缓解的功效。当配电网处于低谷时，光伏电站可以向储能装置中进行电力的存储，这就有效地缓解了配电网由于某个时间段电力负荷过大，造成电力不稳定的情况。

3.2 提高光伏发电系统的经济性

光伏电站在实际使用的过程中由于其阈值的影响，会弃光限电，这种方式造成了光伏组件的发电效率不高，并且没有完全利用所有的太阳能。通过利用储能技术就可以对该问题进行解决，当光伏电站产生的电能达到相关设定的阈值要求后，可以采用储能装置将光伏组件产生的电能进行存储，当配电网有需求或者是用电用户有需求时，可以将电能进行释放，将其产生的多余的电能进行有效利用，保证了光伏电站的电力转换效率，并且还能够充分发挥光伏电站的电力转换性能，增强光伏电站的经济性，提高其性能。

3.3 微电网的高效应用

微电网是一种比较独立的配电体系，其是由多个负荷和微电网组成的。在微电网中使用者较多的电能控制装置及能量管理技术，通过将新能源产生的电能进行会合，将其连接到用电用户侧，实现了对用电用户进行供电。采用微电网的方式其实现了在毫秒甚至是微毫秒内进行动作，该响应时间能够极大增加用电用户用电的安全性和稳定性，并且能够对电网中的峰谷值进行削弱，降低线路中的线损率。储能技术使用在微电网中能够极大促进光伏电站并网的电力供给的安全性和稳定性，其独立供电的形式提高了电力的供给的安全性和稳定性。

4.光伏电站并网的储能系统

为了保证储能技术能够在光伏电站有效的使用，本文通过结合上文中现有的储能技术的对比，结合储能技术的实际应用，提出了一种能够满足光伏电站的超级储能器，其是基于蓄电池与超级电容作为基础支撑，构建成为一种混合型的光伏电站储能装置。采用混合型的光伏电站储能装置实现了蓄电池、超级电容以及光伏组件之间的连接，在连接的过程中要求其能够保证电压的一致性。在蓄电池和超级电容的充放电的特性的要求下，采用 Bi-DC/DC 双向功率转换器，保证混合型储能装置能够实现灵活充放电，保证其能够安全、稳定的运行。在系统的控制方面采用双环控制策略，即实现了功率的外环追踪给定功率值，保证了输出的精确性，实现还能够电流的内环追踪其冬天性能，实现了平抑低频功率波动。

结语

光伏电站作为一种新型的能源，其适用范围和使用效果会随着科学技术的发展逐渐扩大，并且其在并网过程中遇到的弃光限电问题或者是对配电网电能质量的影响问题，都会得到有效的改善。储能技术作为光伏电站并网的一项关键技术，对光伏电站并网的相关问题能够得到一定的解决。提出的混合型储能技术在光伏电站的并网中能够发挥充分的优势，对促进电网系统的安全性和稳定性有着重要的实际意义。

参考文献

[1] 于冬，李瑶.储能技术在光伏并网发电系统中的应用研究[J].中国设备工程，2021（24）：196-197.

[2] 全俊晓.储能技术在光伏并网发电系统中的应用分析[J].电子测试，2020（2）：129-130.