众所周知太阳能光伏发电一直是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要组成部分。

但【dàn】光伏输出功率具有很强的波动性、随【suí】机【jī】性,光伏电力的【de】不【bú】稳定性严重制【zhì】约了光伏电力的接入【rù】和输【shū】送。

而光伏【fú】储能技术【shù】可以【yǐ】实现削峰填谷、负荷跟踪、调频【pín】调压、电能【néng】质量治理等功【gōng】能。

       光伏储能系统还可以在光伏电站遇【yù】到【dào】弃光限制发电时【shí】将多余电能【néng】存入储能【néng】电池内。光伏发电量【liàng】低于限【xiàn】幅值或【huò】晚上用电高峰时通过储能逆变器将电【diàn】池【chí】内电能送入【rù】电网,储能系统参与电网削峰填谷【gǔ】。

储能【néng】系统还可利用峰谷电【diàn】价差创造更大的经济效益,提高系统自【zì】身【shēn】的调节能【néng】力,作为【wéi】解决【jué】大规模可【kě】再生能【néng】源【yuán】发电接入电网的一【yī】种有【yǒu】效支撑技术。

1、配置在电源直流侧的储能系统

配置在电源直【zhí】流侧的储能系统主要可安装在诸如【rú】光伏发【fā】电的直【zhí】流【liú】系统中,这【zhè】种设计可将蓄【xù】电池【chí】组合光伏发电阵列【liè】在逆【nì】变器【qì】直流段进行配接调【diào】控。

▲配置在电源直流侧的储能系统

该系统中的【de】光伏发电系统和蓄电池【chí】储能【néng】系统共享一【yī】个【gè】逆变器,但是由于蓄电池的充放电特【tè】性和光伏发电阵【zhèn】列【liè】的输出特性【xìng】差异较【jiào】大,原【yuán】系统【tǒng】中的光伏并网逆变【biàn】器【qì】中的最大功率跟【gēn】踪【zōng】系统【tǒng】(MPPT)是专门为了配合光伏输出特性【xìng】设计的,无法同时满足储能蓄电池的输【shū】出特性曲线。

因【yīn】此,此【cǐ】类【lèi】系【xì】统需要对原系【xì】统逆变器进行改造或重【chóng】新设【shè】计制造,不仅需要使逆变器能满足光伏阵列的逆变【biàn】要求,还需要【yào】增加对蓄电【diàn】池组的【de】充放电控【kòng】制器【qì】,和【hé】蓄电池能量管理等功能。

一般而言,该【gāi】系统是单向输出的,也就是说该【gāi】系统【tǒng】中的蓄电池是完【wán】全依靠光【guāng】伏发电充电【diàn】的,电【diàn】网的电力是不能【néng】给蓄电池充【chōng】电【diàn】的。

该系统【tǒng】光伏发电阵列发出【chū】的电力在逆【nì】变器【qì】前端就与蓄电池进行了自动直流【liú】平衡,这【zhè】种模式的主要【yào】特【tè】点【diǎn】是系统效率高,电站【zhàn】发电出【chū】力可由光伏电站内【nèi】部调度,可以【yǐ】达【dá】到无【wú】缝连接,输出电能质【zhì】量好,输出波动非常【cháng】小等,可大【dà】大提高光伏发电输出的平滑、稳定性和可调控性能【néng】,缺【quē】点【diǎn】是使用的【de】逆变器需要特殊设计,不适【shì】用于对现有已经安装好的大部分【fèn】光伏【fú】电站进行升【shēng】级改造。另一个缺点是,该储【chǔ】能系【xì】统中的蓄电【diàn】池组只【zhī】能接受本发【fā】电【diàn】单【dān】元的电力为其充电【diàn】,而其他临近的【de】光伏发电【diàn】单【dān】元或电站【zhàn】的【de】多余电力无法【fǎ】为其【qí】充电。也就是说这种方案缺乏大电站内部电力调配【pèi】的功能【néng】。

2、配置在电源交流侧的储能系统

配置在电源交流【liú】侧的储能系统也可以称之为配置【zhì】在【zài】交流【liú】侧的储能【néng】系统【tǒng】,单元型交【jiāo】流侧【cè】的储能模式【shì】如图所示。

▲配置在交流低压的侧储能系统

它采用单【dān】独的充【chōng】放电【diàn】控制器【qì】和逆变器来给蓄电池充【chōng】电或者逆变,这种方案实际上就是给【gěi】现有【yǒu】光伏发电系统外【wài】挂一个【gè】储能装置【zhì】,可【kě】在目【mù】前任何一种光【guāng】伏【fú】电站【zhàn】甚至风【fēng】力【lì】发电站或其他发电站进行升【shēng】级安装,形成站【zhàn】内储能系【xì】统,也可以根据电网需要建设成为【wéi】完全独立运行的储能电【diàn】站。

这种模式克服了直流侧储能系统无法进行多余电【diàn】力统一【yī】调【diào】度的问【wèn】题,它的系统充电【diàn】还是放电完【wán】全由智【zhì】能化控制【zhì】系【xì】统控制或受电网【wǎng】调度控【kòng】制,它不仅【jǐn】可以【yǐ】集中全站内的【de】多余电力给储能系【xì】统【tǒng】快速有效的充电,甚至可以调度【dù】站外电网【wǎng】的廉价低谷【gǔ】多余【yú】电力,使得系统【tǒng】运行更加方便和【hé】有效【xiào】。

交流侧接入的储能系统的另一个模式【shì】是【shì】将储【chǔ】能【néng】系统接入电网端,如下图【tú】。显然【rán】,这两种【zhǒng】储能系统的不同点只是接入点不【bú】同,前【qián】者是将储能部分接入了交流低【dī】压侧,与原光伏电站分享一个【gè】变【biàn】压器,而后者则【zé】是【shì】将【jiāng】储能系【xì】统形成独【dú】立的储能电站模式,直接接【jiē】入高【gāo】压电网。

▲配置在交流电源高压侧的储能系统

交流侧接入的方案不仅适用于电【diàn】网储能,还被【bèi】广泛应用于诸如岛屿【yǔ】等相对【duì】孤【gū】立的地区【qū】,形成【chéng】相对独立【lì】的微型电网供【gòng】电系统。

交流侧接【jiē】入的储能系统不【bú】仅【jǐn】可以【yǐ】在新建【jiàn】电站上实施,对于已【yǐ】经建成的电【diàn】站也可以很容易的进行改造和附加建设,且电路结【jié】构【gòu】清晰,发电场和储能电场可【kě】分地建【jiàn】设,相互的【de】直接关联性少【shǎo】,因此【cǐ】也便于运行控制和维修【xiū】。

缺点是由【yóu】于发电【diàn】和储能相【xiàng】互独立,相互之间【jiān】的协调和控制【zhì】就需要【yào】外加一套专门的智能化的控【kòng】制调【diào】度【dù】系统,造价较为高【gāo】昂。

3、配置在负荷侧储能系统

配置【zhì】在负荷侧储【chǔ】能【néng】系【xì】统主要是指应急电源和可移动的【de】电动设备,譬如可【kě】充【chōng】电式的【de】电动汽车,电动工具和【hé】移动电话等。

其【qí】实储能电【diàn】站在【zài】各方面有非常多的优【yōu】势,但在某些特殊场【chǎng】合的实施和应用还是有些限制,目【mù】前蓄电池的高【gāo】效、环保【bǎo】、长寿【shòu】命和低价格【gé】等系列问题【tí】还是没能【néng】得到较大突破,大【dà】规模推广储能电站可能还有上【shàng】网电价、补【bǔ】贴【tiē】政策等问【wèn】题。