分布式光伏储能项目的规划与设计研究

分布式光伏储能项目的规划与设计研究

陆元鑫，孙威

浙江芯能光伏科技股份有限公司

摘要：分布式光伏储能项目的规划与设计需要综合考虑选址、容量规划、经济性分析、光伏系统设计、储能系统设计及并网设计等方面。选址需评估日照资源、用电负荷、土地资源及电网接入条件；经济性分析包含初始投资、运行维护成本及收益评估。光伏系统设计重点在组件选型、阵列布局及逆变器选择；储能系统设计涵盖设备选型、容量配置及控制策略；并网设计则包括并网点选择、保护装置配置及并网协议的签订。

关键词：分布式光伏储能；选址规划；光伏系统设计

一、分布式光伏储能项目的规划

（一）选址与容量规划

在规划分布式光伏储能项目时，选址与容量规划显得尤为关键。选择合适的项目位置需要从日照资源、用电负荷、土地资源及电网接入条件等多个方面进行综合考虑。选址过程中，日照资源是不可忽视的因素。需选择太阳能辐射强度高的地区，以确保光伏系统能够最大限度地转换太阳能为电能，提升整个项目的发电效率。光伏系统的效率直接影响到电力产出和项目的经济回报，因此，充分评估和利用当地的日照条件是优化发电性能的基础。在用电负荷方面，对项目所在区域的用电需求进行深入分析至关重要。根据区域内的用电特性和峰谷电价，确定光伏及储能系统的合理容量，不仅能满足日常电力需求，还能通过储能设施的合理调度，实现削峰填谷，提升电网的运行效率和系统的经济效益。土地资源的选择则需要注重生态与经济的平衡。优先考虑使用空闲土地或是未充分利用的建筑屋顶，这样既能有效利用现有资源，又可以避免对农田和生态保护区的占用，减轻环境负担。合理的土地利用策略不仅有利于保护自然环境，也能降低项目成本，增加社会和环境的双重收益。电网接入条件的考量则保证了项目的可实施性和经济性。确保光伏储能系统可以便捷地接入现有电网，是实现并网运行的前提。这需要在项目初期与电网公司进行充分的沟通，明确接入电压等级、并网协议等关键技术和管理要求，从而确保项目顺利实施并达到预期的发电与经济效果[1]。

（二）经济性分析

在分布式光伏储能项目的规划中，经济性分析扮演着核心角色，涉及初始投资成本、运行维护成本及收益分析三大方面。初始投资成本是项目启动的基础，涵盖了光伏组件、储能设备、逆变器、配电设备及安装调试的费用。评估这些成本时，需密切关注市场行情和技术发展趋势。随着技术进步，设备成本有逐年下降的趋势，但市场供需关系、原材料价格波动等因素也会对成本产生影响。合理估算各项设备成本对于确保项目预算符合实际投资回报预期至关重要。运行维护成本则包括设备的定期检查、故障维修和更换部件等费用。这部分成本受到设备使用寿命和维护周期的直接影响。定期的维护不仅可以延长设备使用寿命，还能保持系统运行的高效率，减少突发性故障带来的额外成本。因此，制定一套详尽的维护计划和预算，对于控制长期运营成本，保证系统稳定运行非常关键。收益分析则是评估项目经济可行性的重要环节。这包括光伏发电所产生的电费收益，储能系统通过削峰填谷实现的成本节约，以及参与电力市场交易可能带来的额外收入。电费收益与当地的电价政策和可能的政府补贴密切相关，而电力市场的参与则需考虑市场需求、竞争状况及政策支持等因素。透过对这些因素的精确分析，可以预测项目的收益潜力，从而评估整个项目的投资回报率。

二、分布式光伏储能项目的设计

（一）光伏系统设计

在分布式光伏储能项目中，光伏系统的设计是确保整个项目成功的关键步骤。光伏系统的设计涉及光伏组件的选型、阵列的布局以及逆变器的选择，这三者共同决定了系统的发电效率和稳定性。光伏组件的选型需根据项目所在地的气候条件和安装环境进行。不同类型的光伏组件，如单晶硅、多晶硅或薄膜光伏组件，各有其独特的性能指标和适用场景。例如，单晶硅组件在高光照条件下效率较高，而薄膜光伏组件则在弱光条件下表现更好。选择最适合当地环境的光伏组件能显著提升系统的整体发电效率和可靠性。阵列布局是确保光伏组件最大化能量捕获的重要因素。合理的布局设计需要考虑到现场的具体条件和光照情况，以保证每个光伏板都能够接收到最大程度的太阳辐射，同时避免因组件间相互遮挡而降低发电效率。正确的阵列布局不仅优化了光照接收，还有助于简化维护工作，并减少由于遮挡或安装不当造成的潜在损害。逆变器的选型则关乎光伏系统能否稳定高效地将直流电转换为交流电。选择适合的逆变器类型和容量，需要依据光伏系统的总发电容量及电气特性来决定。逆变器的性能直接影响到电能的质量和系统的安全运行。合理的逆变器配置不仅能提高系统的电能转换效率，还能在电网波动或系统故障时保护光伏组件和其他电气设备免受损害[2]。

（二）储能系统设计

储能系统的设计是分布式光伏储能项目成功实施的关键因素，涉及储能设备的选型、容量配置以及控制策略的精细制定。这些环节共同确保储能系统能有效地存储和释放电能，满足用电需求并提升整体系统性能。在储能设备的选型过程中，需要根据项目具体需求综合考虑各种类型储能设备的特性。锂离子电池以其高能量密度和长寿命优势广泛应用于现代储能系统；铅酸电池则因成本较低而常用于预算有限的项目；钒液流电池则以其稳定的充放电性能和较长的循环寿命在大规模储能应用中占有一席之地。选择合适的储能设备需考虑能量密度、使用寿命及充放电效率等关键参数，以确保系统的长期稳定运行和经济效益。容量配置则需根据光伏发电量和用户负荷的具体特点进行优化。通过精确计算光伏系统的平均发电能力和用户的电力消耗模式，可以确定所需的储能容量。合理的容量配置不仅可以满足日常电力需求，还可以在电力高峰时段提供必要的电力支持，通过削峰填谷操作降低电网负荷，提升整个系统的经济运行效果。控制策略的设计则是实现储能系统高效运行的技术核心。有效的控制策略包括充放电管理、能量优化调度等，确保储能系统在不同运行条件下均能发挥最大效能。例如，通过设定智能充电策略，在日照充足时充电，并在电价较高或需求增加时释放电能，从而实现能源的经济使用和运营成本的最优化。

（三）并网设计

并网设计在分布式光伏储能项目中占据了至关重要的地位，确保了项目能够安全、稳定地与电网连接并运行。这一过程涉及并网点的选择、保护装置的配置及并网协议的签订，每一环节都必须精确处理，以符合技术和法规要求。选择合适的并网点需要根据电网公司的接入要求和项目实际情况进行。正确的并网点选择不仅关乎技术的可行性，更影响到项目的经济效益和运行效率。并网点的位置需确保光伏储能系统能够方便地接入现有电网结构，同时考虑到电压等级、传输距离及潜在的电网升级需求。确保并网点的科学选择，可以有效降低能量损耗，提升系统整体的发电效益。在并网设计中，设置合适的保护装置是维护系统安全的关键。过流保护、过压保护和欠压保护等装置能够在异常情况发生时立即切断电网连接，保护系统免受损害[3]。此外，这些保护措施还有助于防止电网故障向光伏储能系统蔓延，维护整个电网的稳定性。通过精确计算和严格的技术标准，可以确保所有保护装置都能在需要时发挥作用。并网协议的签订是项目实施前的一个重要法律和技术准备。与电网公司签订的并网协议详细规定了双方的权利和义务，确保了光伏储能系统能够在符合所有规定和标准的前提下实现并网。这一协议包含了技术细节、经济条件以及在操作中可能出现的特殊情况处理方法。透明和明确的协议有助于双方在整个项目周期内保持良好的合作关系，确保项目顺利进行并达到预期目标。

下图1为该章节要点导图。

图1：分布式光伏储能项目设计要点导图

三、结论

科学的选址与合理的容量规划能够有效提高光伏储能项目的发电效率和经济效益，降低环境负担。经济性分析则确保了项目的可行性和长期效益。光伏系统设计与储能系统设计相辅相成，确保了能量的高效转换与存储。并网设计则是保证项目安全稳定运行的关键，通过完善的保护装置和明确的并网协议，使得项目能够顺利接入电网并实现预期的发电目标。

参考文献：

[1]张怡洁,刘星,陈振武,等.分布式光伏储能系统的设计方法及运行特性[J].化工学报,2021,72(1):9.

[2]赵立军,张秀路,韩丽维,等.基于多场景的配电网分布式光伏及储能规划[J].现代电力,2022,39(4):9.

孙广庆,张赛娜,杨海,等.分布式光伏/储能一体化并网技术研究及开发[J].通信电源技术,2020,37(3):3.陆元鑫，男，1988年2月出生，汉族，本科学历（2010年6月毕业于浙江大学城市学院），浙江省嘉兴市人，助理工程师职称，浙江芯能光伏科技股份有限公司技术支持工程师

[3]