摘要：随着光伏发电和风力发电的蓬勃发展，电力系统储能技术得到了迅速发展，储能装置能有效降低配电系统的峰值充填，降低电网的波动，控制电能质量，提供停电保护，光伏电网集成对电网的影响已经大大消除。系统采用了大量的先进电力技术以及能量管理控制技术，将汽柴油发电机或者风电、光伏发电及储能设备等装置整合在一起，接入到用户侧。

储能技术在光伏电站并网中的应用

安鹏

摘要：分析光伏发电接入给电网带来的电压波动、电能质量及继电保护等影响。总结目前电力系统中机械、电磁、电化学等典型储能技术的发展与应用现状。深入研究储能技术的应用对改善光伏并网系统中电力调峰调谷、电能质量及电网保护等问题的重要作用。

关键词：储能技术；光储系统；光伏并网。

中图分类号：TM615 文章编号：1674-2583(2019)04-0069-02

DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2019.04.025

中文引用格式：安鹏. 储能技术在光伏电站并网中的应用[J].集成电路应用, 2019, 36(04): 69-70.

Application of Energy Storage Technology in Grid Connection of Photovoltaic Power Station

AN Peng

Abstract — The influence of photovoltaic power generation access on voltage fluctuation, power quality and relay protection is analyzed. The development and application status of typical energy storage technologies, such as machinery, electromagnetism and electrochemistry, in power system are summarized. The application of energy storage technology plays an important role in improving the problems of peak and valley regulation, power quality and grid protection in photovoltaic grid-connected system.

Index Terms — energy storage technology, optical storage system, photovoltaic grid-connected.

1 引言：光伏并网发电系统的基本结构

光伏并网发电系统的基本结构有：光伏电池阵列，蓄电池组，逆变器和配电网等多个部分组成。光伏并网发电系统在一定程度上可以分为两种，一种是可调度式并网光伏发电系统，另一种是不可调度式并网光伏发电系统。可调度式并网光伏发电系统可以设置储能装置。除此之外，还有不间断的电源以及能够做到源滤波的功能，同时可调度式并网光伏发电系统还有益于电网调峰。不可调度式并网光伏发电系统，在与主电网断开的情况下，系统自动停止供电工作。这两个系统最大的不同就是可调度式光伏发电系统可以持续不间断供电工作，不会停止；而不可调度式光伏发电系统，在与主电网断开的情况下，可以自动停止供电工作。

逆变器在系统中具有重要的作用，它具有三大发展趋势：（1）拓扑结构日趋简单，生产成本逐步降低，体积逐步变小，节约成本是它发展的最大优势。（2）允许的最大输入电流电压范围逐步扩大，逐步加强对软开关技术的应用。（3）电网适应性不断增强，各种保护更加完善，确保安全可靠。现阶段，一般的光伏并网发电系统具有三个显著的特点，一是受环境因素例如气候以及灰尘的影响，受气候影响侯其输出的功率会存在不稳定性；二是受地域条件的限制，例如气候以及地理条件的不同业委会影响到光伏系统的发电效率。

光伏系统的发电效率在光照条件较好的地区会有更高的效率，除了上述的两个特点之外，光伏系统的发电转换效率不够高，这也使得光伏发电难以形成一个完整的系统，效率不高[1]。该系统采用了 MPPT（最大功率点跟踪）技术，为了满足太阳能的使用要求，对光伏发电的吸收和利用要求相对较高，一般光伏发电系统采用并联电压相和联通电流，系统本身只提供有源电力。

2 储能技术在光伏并网发电系统中的应用

2.1 电力调峰

对电力峰值的功率的调整是为了能够更加有效的应对用电的高峰期，在用电的高峰期会出现功率负载过大的情况，可以根据高峰期负载的情况，使用储能技术对其进行调整，可以依靠实际需求的改变，将系统产生的能量储存在储能装置中。当负载达到高峰时，储能装置释放储存的能量，提供负荷供电的电力，对提高供电的整体运行的稳定性和可靠性有很大的帮助。

2.2 提高电网运行的经济性和安全性

近年来，我国的西部地区有着严重的弃光限电问题，这导致在西部地区会有较多的光能没有被有效地利用，使得光伏发电系统的发电效率不高，为了对未被利用的光照问题进行解决，可以通过储能器在光伏系统的发电能力不够限电阈值的时候，来将其所储存的多余的功率运送至电网中，进而能够解决光照利用率低的问题，进一步的提高光伏发电系统的效率。

2.3 微电网

微电网是一种相对分散的独立供配电能源系统，主要由负荷和多个微电源组成[2]。系统采用了大量的先进电力技术以及能量管理控制技术，将汽柴油发电机或者风电、光伏发电及储能设备等装置整合在一起，接入到用户侧。微电网可在秒级甚至毫秒级动作，以提高负载供电的可靠性，同时对电网削峰填谷、降低线路损耗、稳定电网电压起到重要作用，还可以提供不间断电源满足负载需求。在未来的供电系统中，微电网系统会成为一个重要的发展方向，微电网系统的运用，将会极大地提升当前电网的工作效率以及其稳定性与安全性，因为微电网系统可以在微电网与发电系统分离的时候对负载进行独立的供电，所以其稳定性会更高。

3 储能系统

3.1 储能技术

用于光伏并网发电的储能装置通常在恶劣的环境下运行。此外，由于光伏发电输出的不稳定性，储能系统的充电和放电条件相对较差，有时需要频繁的小周期充电和放电。根据光伏并网发电系统的特点以及储能装置的发展现状，应从以下几个方面发展和改进光伏并网发电储能技术：一是提高光伏发电系统的能量密度以及功率密度；二是对储能装置的储能容量进行提高，同时延长储能装置的使用寿命；三是提高充放电的速度；四是确保在各种环境中能够安全可靠地运行；第五，降低储能装置的使用成本。

3.2 控制技术

为了能够提高储能装置的使用寿命，以及尽可能地提高储能装置的输出功率，提升储能装置的工作效率，就需要对储能装置的充放电情况进行详细的分析，并以此来指定有针对性的储能装置充放电策略。例如，铅蓄电池在充电是往往需要更长的充电时间，所以在对铅蓄电池在充电的时候尽可能选用较小的电流充电，防止其储电能力的下降，缩短蓄电池寿命。

光伏发电的直流电作为主要的储能装置的充电电源，其具有不稳定性和波动性，使得其充电不够稳定[3]。所以，为了解决储能装置的充放电问题，需要先进的储能装置管理控制系统和来保证在不破坏储能装置的使用寿命的充放电策略，除此之外，不能使用工业上的高频交流电来对常见的储能装置例如飞轮储能以及电池等储能装置进行充电，所以在对这些储能装置进行充电的时候需要功率转换器来进行。

3.3 综合分析工具与系统建模

只有对用电区域做全方位的，综合各种实际条件的分析，其中包括对系统的可靠性，经济情况以及其运营情况进行分析，才能够开发出最合适以及最好的光伏储能发电系统。

现阶段，我国的储能系统在光伏并网的系统中的应用还不是很成熟，应该根据现有的行业标准来确定分析光伏能源储存系统的使用周期以及使用成本的方法，以此来衡量光伏能源储存系统的经济性。所以，为了提供光伏储能系统的更加准确的运行数据以及运行的数据，需要光伏储能系统的开发人员在设计光伏储能系统之初就用仿真以及建模的方法来综合的分析光伏储能系统的运行情况。同时也要求使用能够尽量模拟真实的光伏储能系统的运行情况的分析软件来进行分析。

3.4 电化学储能方式

电化学的储能方式就是使用各种类型的电池来进行储能，电化学的储能可以根据电池所使用的化学物质的差异而分为很多类型，例如，常见的电化学储能类型有液流电池，镍金属氢电池，铅酸电池、锂离子电池、以及、硫化钠电池等。目前市场上，有一种具有种种低廉的价格，高能量的密度的电化学储能是铅酸蓄电池储能，被广泛应用于小型风力发电，中小型分布式供电系统，光伏发电系统等领域，已经是现阶段最成熟的储能技术了。

4 结语

本文分析了在发电网中接入光伏发电而带来的一系列的影响，并且对各种有效的储能方式的应用进行了探讨与总结。同时，还对储能方式在光伏发电系统的应用而带来的影响，除此之外本文还对新能源的应用和开发的进行了探讨，以其对日后的工作产生一定的参考作用。由于电网受环境的影响较大，输出具有不稳定性的特点。光伏发电对配电网的电压波动、电能质量和继电保护装置都有不可避免的影响。随着光伏发电和风力发电的蓬勃发展，电力系统储能技术得到了迅速发展，储能装置能有效降低配电系统的峰值充填，降低电网的波动，控制电能质量，提供停电保护，光伏电网集成对电网的影响已经大大消除。

参考文献

[1] 张兴科.光伏并网发电功率波动与对策[J].电网与清洁能源,2011,27(06):55-60.

[2] 周林,黄勇,郭珂,冯玉.微电网储能技术研究综述[J].电力系统保护与控制,2011,39(07): 147-152.

[3] 王广霞.独立光伏发电混合储能系统能量管理研究[D].河北：燕山大学，2014.

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