摘要：隨着光伏發電和風力發電的蓬勃發展，電力系統儲能技術得到了迅速發展，儲能裝置能有效降低配電系統的峯值充填，降低電網的波動，控制電能質量，提供停電保護，光伏電網集成對電網的影響已經大大消除。系統採用了大量的先進電力技術以及能量管理控制技術，將汽柴油發電機或者風電、光伏發電及儲能設備等裝置整合在一起，接入到用戶側。

儲能技術在光伏電站併網中的應用

安鵬

摘要：分析光伏發電接入給電網帶來的電壓波動、電能質量及繼電保護等影響。總結目前電力系統中機械、電磁、電化學等典型儲能技術的發展與應用現狀。深入研究儲能技術的應用對改善光伏併網系統中電力調峯調谷、電能質量及電網保護等問題的重要作用。

關鍵詞：儲能技術；光儲系統；光伏併網。

中圖分類號：TM615 文章編號：1674-2583(2019)04-0069-02

DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2019.04.025

中文引用格式：安鵬. 儲能技術在光伏電站併網中的應用[J].集成電路應用, 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：光伏併網發電系統的基本結構

光伏併網發電系統的基本結構有：光伏電池陣列，蓄電池組，逆變器和配電網等多個部分組成。光伏併網發電系統在一定程度上可以分爲兩種，一種是可調度式併網光伏發電系統，另一種是不可調度式併網光伏發電系統。可調度式併網光伏發電系統可以設置儲能裝置。除此之外，還有不間斷的電源以及能夠做到源濾波的功能，同時可調度式併網光伏發電系統還有益於電網調峯。不可調度式併網光伏發電系統，在與主電網斷開的情況下，系統自動停止供電工作。這兩個系統最大的不同就是可調度式光伏發電系統可以持續不間斷供電工作，不會停止；而不可調度式光伏發電系統，在與主電網斷開的情況下，可以自動停止供電工作。

逆變器在系統中具有重要的作用，它具有三大發展趨勢：（1）拓撲結構日趨簡單，生產成本逐步降低，體積逐步變小，節約成本是它發展的最大優勢。（2）允許的最大輸入電流電壓範圍逐步擴大，逐步加強對軟開關技術的應用。（3）電網適應性不斷增強，各種保護更加完善，確保安全可靠。現階段，一般的光伏併網發電系統具有三個顯著的特點，一是受環境因素例如氣候以及灰塵的影響，受氣候影響侯其輸出的功率會存在不穩定性；二是受地域條件的限制，例如氣候以及地理條件的不同業委會影響到光伏系統的發電效率。

光伏系統的發電效率在光照條件較好的地區會有更高的效率，除了上述的兩個特點之外，光伏系統的發電轉換效率不夠高，這也使得光伏發電難以形成一個完整的系統，效率不高[1]。該系統採用了 MPPT（最大功率點跟蹤）技術，爲了滿足太陽能的使用要求，對光伏發電的吸收和利用要求相對較高，一般光伏發電系統採用並聯電壓相和聯通電流，系統本身只提供有源電力。

2 儲能技術在光伏併網發電系統中的應用

2.1 電力調峯

對電力峯值的功率的調整是爲了能夠更加有效的應對用電的高峯期，在用電的高峯期會出現功率負載過大的情況，可以根據高峯期負載的情況，使用儲能技術對其進行調整，可以依靠實際需求的改變，將系統產生的能量儲存在儲能裝置中。當負載達到高峯時，儲能裝置釋放儲存的能量，提供負荷供電的電力，對提高供電的整體運行的穩定性和可靠性有很大的幫助。

2.2 提高電網運行的經濟性和安全性

近年來，我國的西部地區有着嚴重的棄光限電問題，這導致在西部地區會有較多的光能沒有被有效地利用，使得光伏發電系統的發電效率不高，爲了對未被利用的光照問題進行解決，可以通過儲能器在光伏系統的發電能力不夠限電閾值的時候，來將其所儲存的多餘的功率運送至電網中，進而能夠解決光照利用率低的問題，進一步的提高光伏發電系統的效率。

2.3 微電網

微電網是一種相對分散的獨立供配電能源系統，主要由負荷和多個微電源組成[2]。系統採用了大量的先進電力技術以及能量管理控制技術，將汽柴油發電機或者風電、光伏發電及儲能設備等裝置整合在一起，接入到用戶側。微電網可在秒級甚至毫秒級動作，以提高負載供電的可靠性，同時對電網削峯填谷、降低線路損耗、穩定電網電壓起到重要作用，還可以提供不間斷電源滿足負載需求。在未來的供電系統中，微電網系統會成爲一個重要的發展方向，微電網系統的運用，將會極大地提升當前電網的工作效率以及其穩定性與安全性，因爲微電網系統可以在微電網與發電系統分離的時候對負載進行獨立的供電，所以其穩定性會更高。

3 儲能系統

3.1 儲能技術

用於光伏併網發電的儲能裝置通常在惡劣的環境下運行。此外，由於光伏發電輸出的不穩定性，儲能系統的充電和放電條件相對較差，有時需要頻繁的小週期充電和放電。根據光伏併網發電系統的特點以及儲能裝置的發展現狀，應從以下幾個方面發展和改進光伏併網發電儲能技術：一是提高光伏發電系統的能量密度以及功率密度；二是對儲能裝置的儲能容量進行提高，同時延長儲能裝置的使用壽命；三是提高充放電的速度；四是確保在各種環境中能夠安全可靠地運行；第五，降低儲能裝置的使用成本。

3.2 控制技術

爲了能夠提高儲能裝置的使用壽命，以及儘可能地提高儲能裝置的輸出功率，提升儲能裝置的工作效率，就需要對儲能裝置的充放電情況進行詳細的分析，並以此來指定有針對性的儲能裝置充放電策略。例如，鉛蓄電池在充電是往往需要更長的充電時間，所以在對鉛蓄電池在充電的時候儘可能選用較小的電流充電，防止其儲電能力的下降，縮短蓄電池壽命。

光伏發電的直流電作爲主要的儲能裝置的充電電源，其具有不穩定性和波動性，使得其充電不夠穩定[3]。所以，爲了解決儲能裝置的充放電問題，需要先進的儲能裝置管理控制系統和來保證在不破壞儲能裝置的使用壽命的充放電策略，除此之外，不能使用工業上的高頻交流電來對常見的儲能裝置例如飛輪儲能以及電池等儲能裝置進行充電，所以在對這些儲能裝置進行充電的時候需要功率轉換器來進行。

3.3 綜合分析工具與系統建模

只有對用電區域做全方位的，綜合各種實際條件的分析，其中包括對系統的可靠性，經濟情況以及其運營情況進行分析，才能夠開發出最合適以及最好的光伏儲能發電系統。

現階段，我國的儲能系統在光伏併網的系統中的應用還不是很成熟，應該根據現有的行業標準來確定分析光伏能源儲存系統的使用週期以及使用成本的方法，以此來衡量光伏能源儲存系統的經濟性。所以，爲了提供光伏儲能系統的更加準確的運行數據以及運行的數據，需要光伏儲能系統的開發人員在設計光伏儲能系統之初就用仿真以及建模的方法來綜合的分析光伏儲能系統的運行情況。同時也要求使用能夠儘量模擬真實的光伏儲能系統的運行情況的分析軟件來進行分析。

3.4 電化學儲能方式

電化學的儲能方式就是使用各種類型的電池來進行儲能，電化學的儲能可以根據電池所使用的化學物質的差異而分爲很多類型，例如，常見的電化學儲能類型有液流電池，鎳金屬氫電池，鉛酸電池、鋰離子電池、以及、硫化鈉電池等。目前市場上，有一種具有種種低廉的價格，高能量的密度的電化學儲能是鉛酸蓄電池儲能，被廣泛應用於小型風力發電，中小型分佈式供電系統，光伏發電系統等領域，已經是現階段最成熟的儲能技術了。

4 結語

本文分析了在發電網中接入光伏發電而帶來的一系列的影響，並且對各種有效的儲能方式的應用進行了探討與總結。同時，還對儲能方式在光伏發電系統的應用而帶來的影響，除此之外本文還對新能源的應用和開發的進行了探討，以其對日後的工作產生一定的參考作用。由於電網受環境的影響較大，輸出具有不穩定性的特點。光伏發電對配電網的電壓波動、電能質量和繼電保護裝置都有不可避免的影響。隨着光伏發電和風力發電的蓬勃發展，電力系統儲能技術得到了迅速發展，儲能裝置能有效降低配電系統的峯值充填，降低電網的波動，控制電能質量，提供停電保護，光伏電網集成對電網的影響已經大大消除。

參考文獻

[1] 張興科.光伏併網發電功率波動與對策[J].電網與清潔能源,2011,27(06):55-60.

[2] 周林,黃勇,郭珂,馮玉.微電網儲能技術研究綜述[J].電力系統保護與控制,2011,39(07): 147-152.

[3] 王廣霞.獨立光伏發電混合儲能系統能量管理研究[D].河北：燕山大學，2014.

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