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网址(www.hg9988.vip)_详解光伏储能电站三种模式,未来推广仍需面临诸多挑战

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太阳能光伏发电是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要组成之一。


由于光伏输出功率具有很强的波动性、随机性,光伏电力的不稳定性严重制约了光伏电力的接入和输送。储能技术可以实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、电能质量治理等功能。光伏储能系统还可以在光伏电站遇到弃光限制发电时将多余电能存入储能电池内,光伏发电量低于限幅值或晚上用电高峰时通过储能逆变器将电池内电能送入电网,储能系统参与电网削峰填谷,储能系统还可利用峰谷电价差创造更大的经济效益,提高系统自身的调节能力;作为解决大规模可再生能源发电接入电网的一种有效支撑技术。


光伏储能电站的组成成分


光伏储能电站是储能理念为基础,经过各种系统组成的一种绿色能源发电系统,通过双向换流器和光伏逆电器实现自身能量转换。光伏储能系统的组成成分依然是胶体、铅碳或者锂电等蓄电池,然后,经过变压器和高低压开关向电网输电;最后,就是通过配电和相应的计量装备,实现配电的自由切换,再配以现代化的电子计算机技术,实现数据采集、储存计算。光伏储能电站在对比了各种形式的电源形式与胶体、锂电、铅碳等蓄电的不同方式后,再融合其他多项技术,秉着最新的储能理念,实现光伏储能电站的最大经济化。


光伏储能电站的主要应用


光伏储能电站主要用在对用电要求比较高的地区,比如偶尔供电异常会影响生产的工厂、用电需求较高的企业或者小区;其次,是需要调峰或者污染程度很高的区域;电动车充电站、抢险救灾、野外侦查或者国家基建都可以用到光伏储能电站。


光伏储能电站的优势


在我们传统观念中电能不能存储,光伏储能电站不但改变了这一传统思维,还能将存储的电源用于各个方面,带动了电力在这方面的发展。在我们的日常用电环境中,一般白天用电量较高,用电价格也比较贵,晚上用电较低,相应的价格也较低,光伏储能电站可以利用晚上电量比较低廉时储存电能,在白天电价比较高的时候,使用光伏储存的电,通过这种方式,不但能保证工厂的持续稳定生产,而且能够为节约工厂开支,促进工厂的可持续发展;光伏储能电站还能促进均衡电能输送,减少其中很多环节的建设,利于国家提倡的绿色环保建设;最后,是光伏储能电站能减少意外的发生,促进电能的可持续供应,这为很多对供电质量要求很高的企业提供了更多的选择。


光伏储能电站常见的三种模式


储能系统的主要模式有配置在电源直流侧的储能系统、配置在电源交流侧的储能系统和配置在负荷侧储能系统等。


1、配置在电源直流侧的储能系统


配置在电源直流侧的储能系统主要可安装在诸如光伏发电的直流系统中,这种设计可将蓄电池组合光伏发电阵列在逆变器直流段进行配接调控,如图1。


该系统中的光伏发电系统和蓄电池储能系统共享一个逆变器,但是由于蓄电池的充放电特性和光伏发电阵列的输出特性差异较大,原系统中的光伏并网逆变器中的最大功率跟踪系统(MPPT)是专门为了配合光伏输出特性设计的,无法同时满足储能蓄电池的输出特性曲线。


因此,此类系统需要对原系统逆变器进行改造或重新设计制造,不仅需要使逆变器能满足光伏阵列的逆变要求,还需要增加对蓄电池组的充放电控制器,和蓄电池能量管理等功能。一般而言,该系统是单向输出的,也就是说该系统中的蓄电池是完全依靠光伏发电充电的,电网的电力是不能给蓄电池充电的。

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该系统光伏发电阵列发出的电力在逆变器前端就与蓄电池进行了自动直流平衡,这种模式的主要特点是系统效率高,电站发电出力可由光伏电站内部调度,可以达到无缝连接,输出电能质量好,输出波动非常小等,可大大提高光伏发电输出的平滑、稳定性和可调控性能,缺点是使用的逆变器需要特殊设计,不适用于对现有已经安装好的大部分光伏电站进行升级改造。另一个缺点是,该储能系统中的蓄电池组只能接受本发电单元的电力为其充电,而其他临近的光伏发电单元或电站的多余电力无法为其充电。也就是说这种方案缺乏大电站内部电力调配的功能。


2、配置在电源交流侧的储能系统


配置在电源交流侧的储能系统也可以称之为配置在交流侧的储能系统,单元型交流侧的储能的模式如图2所示,它采用单独的充放电控制器和逆变器来给蓄电池充电或者逆变,这种方案实际上就是给现有光伏发电系统外挂一个储能装置,可在目前任何一种光伏电站甚至风力发电站或其他发电站进行升级安装,形成站内储能系统,也可以根据电网需要建设成为完全独立运行的储能电站,


这种模式克服了直流侧储能系统无法进行多余电力统一调度的问题,它的系统充电还是放电完全由智能化控制系统控制或受电网调度控制,它不仅可以集中全站内的多余电力给储能系统快速有效的充电,甚至可以调度站外电网的廉价低谷多余电力,使得系统运行更加方便和有效。



交流侧接入的储能系统的另一个模式是将储能系统接入电网端,如图3。显然,这两种储能系统的不同点只是接入点不同,前者是将储能部分接入了交流低压侧,与原光伏电站分享一个变压器,而后者则是将储能系统形成独立的储能电站模式,直接接入高压电网。


交流侧接入的方案不仅适用于电网储能,还被广泛应用于诸如岛屿等相对孤立的地区,形成相对独立的微型电网供电系统。交流侧接入的储能系统不仅可以在新建电站上实施,对于已经建成的电站也可以很容易的进行改造和附加建设,且电路结构清晰,发电场和储能电场可分地建设,相互的直接关联性少,因此也便于运行控制和维修。缺点是由于发电和储能相互独立,相互之间的协调和控制就需要外加一套专门的智能化的控制调度系统,因此造价相对较高。



3、配置在负荷侧储能系统


配置在负荷侧储能系统主要是指应急电源和可移动的电动设备,譬如可充电式的电动汽车,电动工具和移动电话等。


尽管储能电站有诸多优点,可在一些特殊场合实施和应用但是由于目前蓄电池的高效、环保、长寿命和低价格等关键问题没有较大的突破,在目前大规模推广储能电站可能还有上网电价、补贴政策等问题。


来源:北极星光伏学社, 阳光工匠光伏论坛

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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