储能系统在太阳能光伏发电中的应用分析

储能系统在太阳能光伏发电中的应用分析

刘翠娜1韩云海2

（1协鑫电力设计研究有限公司210009；2南京国电南自电网自动化有限公司211106）

摘要：尽管太阳能光伏发电已逐渐在我国乃至全球能源供应中起到重要作用，但其受环境、气候影响较大，电力输出存在间歇性和不稳定性。同时，由于电网调峰能力不足阻碍光伏电力并网，电力输送通道建设与电源建设不匹配造成光伏电力送出受限，以及当地工业基础薄弱影响光伏电力就地消纳等因素，导致大量光伏电能资源被浪费。鉴于此，本文主要分析储能系统在太阳能光伏发电中的应用。

关键词：储能系统；太阳能光伏发电；应用

1、光伏发电系统的概述

光伏发电是通过半导体界面的光伏效应而将光能转化为电能的一种技术。光伏发电系统中主要有太阳能电池板、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、汇流箱等部分组成，其内部主要部件为电子元器件构成。

光伏发电与传统的火力发电相比具有以下几个显著的优点：①来源具有无枯竭性，即太阳光取之不尽、用之不竭。②不受区域的限制，光伏发电具有一定的广泛性，即只要有太阳光的地方就可以进行光伏发电。③方便、快捷性，不需要通过燃烧煤炭等资源就可以进行发电。

光伏发电的不足之处有：①照射能源分布密度小，需要进行大面积的建设太阳能电池板。②受天气因素的影响较大，只能在晴朗的天气下才能进行发电。③光伏板的制造过程具有高污染、高能耗的特点。

2、光伏发电并网对电力系统的影响

2.1、对配网电压及其调整的影响

太阳光照强度不停发生变化，包括全年或全天中的规律改变和因天气产生的随机改变，直接造成了光伏系统出力的波动性和不可控性。光伏电源接入配网后将改变系统潮流，配网节点电压将随配网潮流的改变而变化，产生不同程度的电压偏差与波动。随着光伏电源占有比例的逐渐升高，可能出现大规模的光伏电源突增突减，难以保障系统供电质量，电压调整不能顺利进行，最终导致电压超标。此外，调压操作需要根据太阳辐射的变化而频繁进行，致使调压装置的寿命大大减少。

2.2、对配电网保护的影响

辐射型网络是我国传统的配电网络结构。光伏电源没有接入的情况下，传统配网是一个单电源的网络，系统出现故障时，故障电流的流动是单向的。光伏电源接入后，配电网由单电源网络变成了多电源网络，故障电流的分布、大小以及方向都会由此而出现改变。而传统配电网保护的配置依据仅为故障电流的大小，并不具有方向性，因此当光伏电源接入后，保护装置的动作会受到影响。

2.3、对电能质量的影响

并网逆变器作用非常重要，是光伏并网系统中不可或缺的一部分，它可以将光伏阵列发出的直流电转化为交流电后接入电网。但是由于逆变器中开关器件频繁的开断，导致在开关频率附近产生大量谐波分量，导致系统电压和电流波形发生畸变，影响严重。对于设计优良的小容量光伏逆变器，谐波污染一般能被控制而满足标准。

2.4、对调度运行的影响

由于光伏系统的出力受天气变化比较敏感，表现出不可控的随机性，限制了光伏系统输出的可调度性。因此，电网部门需要认真考虑电力调度的稳定性和可靠性，尤其在某个地区中光伏电源所占比例达到一定程度后。此外，在用电价格上光伏电源与常规电源也有所不同，因此对于含光伏电源的系统中，在保证电能质量与供电可靠性的前提下进行经济性调度也是一个颇受关注的问题。

3、储能技术在光伏并网发电系统中的应用

3.1、在电力调峰上的应用

电力调峰的目标是将在峰电时段大功率负荷的集中需求减少，进而减轻电网的负荷压力。在光伏并网发电系统中应用储能技术可以依靠实际的需求做出改变，在负荷低谷的时候把系统所发出的电能进行储存，在负荷高峰的时候将所储存的电能进行释放，这部分电能属于负荷供电，进而提升供电的可靠性，提升整体运行的稳定性。

3.2、在微电网的应用

未来输配电系统的一个重要发展趋势就是微电网并网，它对于电网系统运行的可靠性和稳定性具有很好的提升效果。在系统和微电网分离的时候，微电网的运行为孤岛模式，这时，微电网电源会对负荷的供电任务进行独立承担。由光伏电源构成的微电网，其储能系统将根据负载的情况自动调节，提升供电的稳定和安全。

3.3、在电网电能质量控制上的应用

在电网电能质量控制上，将储能技术应用在光伏并网发电系统中，可以对光伏电源的供电特性进行改善，进而提高供电的稳定性，利用合理的逆变控制措施，储能技术让光伏并网发电系统可以对调整相角、有源滤波及电压等进行控制。

储能技术在光伏并网发电系统中可以为用户提供良好的断电保护功能。当正常的电力供应无法提供给用户的时候，光伏系统可以为用户供给电能；而在电力系统自身发生故障或是用户用电存在危险隐患的时候，光伏并网系统会选择自动断电，并将断电之后所发出的电能进行自动存储。以光伏并网用户使用分时计费市电作为基础，将储能技术在此系统中进行应用，可以实现负荷转移。其本身和电力调峰上的应用技术较为相似，在低谷期，储能系统可以在满足基本需求的情况下，将多余电能进行储存，然后在高峰期释放。除此之外，针对负荷高峰时高功率负荷交替投切给正常运行所带来的不利影响，储能技术在光伏并网发电系统中的应用还可以减少负荷响应策略所带来的弊端。

总之，光伏发电与传统电源不同，输出功率不可控并且受环境条件制约，光照强度、温度等发生变化都可能对发电量产生影响。因此，光伏电源接入对电网的冲击是阻碍其大规模接入电网、替代传统发电形式的主要绊脚石。而储能技术作为电力系统中的新兴技术，通过选取适当的储能方式，采用适当的控制方法，可以有效解决光伏系统出力的随机可控等问题，减小光伏发电出力变化对电网的冲击。因此，研究光伏并网系统中储能技术的应用具有极其重要的现实意义。

参考文献：

[1]黎胜发.太阳能光伏发电系统在小区配电中的研究与应用[J].科技风,2017(12):8.

[2]潘林.基于超级电容器储能的太阳能光伏发电系统的应用研究[D].华东交通大学,2016.

[3]李秉璋,陈宏,刘晨阳.太阳能光伏发电系统在城市环境中的应用——以宁波“零能耗”建筑为例[J].住宅与房地产,2016(06):235+238.

[4]刘甲辰.MAPGIS地理信息系统在“太阳能光伏发电系统”项目中的应用初探[J].内蒙古科技与经济,2013(02):56-57.

[5]杨晓玲.太阳能光伏发电系统在铁路站房中的应用[J].硅谷,2010(23):133-134.

[6]鲍顺淑,杨其长,闻婧,肖骏.太阳能光伏发电系统在植物工厂中的应用初探[J].中国农业科技导报,2008(05):71-74.