储能技术在光伏并网发电系统中的应用

储能技术在光伏并网发电系统中的应用

张达 肖健飞

天津天大求实电力新技术股份有限公司 天津 300380

摘要：由于光伏发电随光照强度的变化，稳定性较差，且光伏发电产生电量无法储存，给光伏并网电能质量造成一定影响，所以只能将其转换为电能进行储存来满足电网用电负荷高峰时的使用，而且光伏发电的输出功率容易受到环境条件中光照强度以及温度等因素变化的影响，在并网发电时容易对电网产生较大的冲击影响，因此需要采用储能技术对其进行控制以及减弱并网发电时对电网的冲击，基于此，本文对储能技术在光伏并网发电系统中的应用进行探讨。

关键词：储能技术；光伏并网发电系统；应用

1光伏并网发电系统的特点及结构

光伏并网发电系统可以将太阳能电池阵列输出的直流电转化为与电网电压同幅、同频、同相的交流电，并实现与电网连接并向电网输送电能。这种发电系统的灵活性在于，在日照较强时，光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网；而当日照不足，即太阳能电池阵列不能为负载提供足够电能时，又可从电网索取电能为负载供电。

1.1光伏并网发电系统的特点

(1)光照强度、温度等各种环境因素会对光伏发电系统产生影响，由此就会导致其输出功率产生剧烈变化，天气多变状况下，其功率也会呈现出非常明显的随机性和不可控性；(2)光伏发电系统整体造价成本较高，因此，要充分利用最大功率点跟踪技术来实现对太阳能资源的最大程度利用，而且，电网必须还能够对光伏电能进行最大程度的吸收；(3)为了实现对太阳能的高效利用，通常情况下光伏发电系统在并网的过程中会将电流以及电压设置为同相，即整个系统只能够提供有功功率。

1.2光伏并网发电系统结构

其主要包括了光伏列阵、最大功率点跟踪装置、储能系统、并网逆变器以及并网电压器等几个部分。在整个光伏并网发电系统中，光伏列阵是其最基本的组成部分，其主要通过将太阳能光伏电池进行单体串并联来组成，然后充分结合发电系统实际需要，将其按照串联以及并联等方式安装在支架上，光伏并网发电系统中太阳能转化为电能的过程主要是通过光伏列阵单元来实现；为了充分保证光伏能源能够实现充分利用，就必须要利用最大功率点跟踪装置来实现对其控制，由于光伏电池阵列具有非常明显的非线性特征，因此，其功率输出会受到光照、温度、负载等各种因素的一种影响，而利用最大功率点跟踪装置能够充分保证光伏电池阵列在实际运行过程中始终保持相应的最大功率输出状态，在此基础上就能够实现对光伏能源的高效利用；储能系统在整个光伏并网发电系统中发挥出了调节、控制的作用。其能够将充足发电状态下的电能进行有效存储，并结合实际用电状况进行电能释放，将光伏电源的输出状态进行合理调节，让其保持在平衡状态；并网逆变器以及变压器的主要作用是针对输出直流电进行转化后形成可以被利用的交流电，是光伏并网发电系统中重要的一个组成部分。

2储能技术在光伏并网发电系统中的应用

2.1电能质量控制

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。光伏并网系统中的储能技术可以为用户提供良好的电能保护功能，当无法为用户提供正常供电时，光伏系统可以为用户提供电能，但当电力系统本身发生故障或对用户有危险时，光伏发电系统将选择自动切断电源，电源切断后存储电能。荷载传递由储能技的应用可以实现系统中基于分时的使用和充电电力市场光伏发电用户。就其本身而言，该技术类似于用于峰值负荷调节的技术，即存储系统可以存储满足基本需求的多余电能，并在峰值时释放出来。此外，储能技术在光伏并网系统中的应用，也可以减少负荷响应策略对于高峰负荷时大功率交流运行的不利影响。

2.2电力调峰

电网中的储能装置有较大的灵活性，能够在负荷较低时储存好光伏发电系统产生的电能，在负荷高峰时段再释放出电能，这些负荷供电不仅提高了电网供电的可靠性，还提升了电网系统的稳定性。

2.3负荷转移

在负荷低谷时，储能系统将根据情况储存发电产生的多余电能。在负荷高峰期时，储能系统再释放多余电能，提高电网供电的稳定性。光伏并网发电系统与储能系统的配合使用，可以减少高功率负荷交替运行的不良影响，减少在高峰时市电的需求，提高用户的经济效益。

2.4负载响应

为了保证电网的安全可靠运行负荷高峰期间，选择一些大功率负载控制和使他们能够交替操作负荷高峰期间，当这些高级用户配备光伏储能系统中，负载响应策略的影响大功率设备的正常运行是可以避免的。负荷响应控制系统要求光伏储能电站与电网之间至少有一条通信线路。

2.5断电保护

当正常市电供电停止供电或者无法提供时，光伏系统可以直接提供所需电能。当电力系统发生故障或用电存在危险隐患时，光伏系统能自动断电，断电后发出的电能通过储能技术还能自动储存。这种电力孤岛技术对电网与用户都是有利的，可以保证用户在没有市电供电时还能正常工作，电网系统在用电高峰时减轻部分电力负荷。

3储能系统发展需求

为了进一步提升储能技术在光伏并网发电系统中的广泛应用，有效提升光伏并网的实际性能，必须要对系统建模全面分析技术、储能技术、控制技术等进行全面考虑。

3.1系统建模全面分析技术

要想让光伏储能系统研制的科学、合理，还需对光伏储能系统全面的综合分析，包含系统运行管理、运行的可靠性、经济性等方面。需要依据光伏行业的标准，分析光伏储能系统的使用周期与经济性。研发者要根据系统进行建模，模拟光伏并网电站中储能系统的应用，全面分析光伏储能系统的运行情况，不断分析与改进，促进储能系统在光伏并网系统合理的应用，让储能系统成熟、合理的发展，提高光伏储能系统的应用效果与价值。

3.2储能技术

储能装置在光伏并网发电系统中的应用环境比较恶劣，而且，在实际应用过程中还会受到光伏发电输出不稳定的严重影响，而由于其充放电条件相对比较差，而且还会经常出现充放电小循环现象。因此，在光伏并网发电系统中应用的储能技术必须要从以下几个角度进行不断的改进：首先，要针对其能量以及功率密度进行不断增强；其次，要针对储能装置进一步改善其使用寿命；再次，要进一步提升储能装置的充放电速度；另外，要不断拓展其在不同环境状况下的稳定运行；最后，实现储能技术应用成本的有效控制。

3.3控制技术

为了能够有效延长储能装置的使用寿命，提升其能量输出最大值，并实现使用效率的最优化，必须要充分结合储能装置的具体特征，合理的选择最佳的充放电策略。鉴于此，就必须要针对储能装置开发出更加合理储能控制系统。另外，由于目前广泛使用的储能装置并不能直接应用工频交流电，因此，要尽快加大研发力度，研制出电能转化装置等一些配套设备。

4结束语

在光伏并网发电系统中应用储能技术，不仅给用户与电网都带来了安全稳定的使用效益，而且还让光伏并网影响电网的情况得到解决，并符合当下的可持续发展战略。所以对储能技术在光伏并网发电系统中的应用进行探讨具有十分重要的现实意义。

参考文献

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