太阳能光伏应用中储能系统的应用分析

国网亳州供电公司 戴明明 赵 辉

国网蒙城县供电公司 戴 鹏 刘宏伟

太阳能光伏应用中储能系统的应用分析

国网亳州供电公司 戴明明 赵 辉

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伴随经济的发展，能源开始变的短缺，解决这一问题最根本的办法就是开发新的能源，尤其是开发可再生的能源，太阳能光伏的应用就是很好的选择。由于太阳能光伏在能量进行转化的时候容易造成能量损失，所以必须要选择好的储能系统减少能量的损失。在太阳能光伏应用中储能系统主要起到源源不断供应能量的作用。本文主要对常用的储能系统的特点及原理进行了分析，并对影响蓄电池寿命的因素进行了研究，本文还顺便介绍了其他一些常见的储能系统供大家了解。

太阳能光伏；储能系统；蓄电池；应用；分析

太阳能本身发电产生的电源就是间歇性的，每一年每一天不能时刻都在发电，没法满足负荷的全时需求，为了满足人民各方面的生活及生产需要，必然要有储能系统这种设备的存在。现存常用的储能系统主要有三类，即超导的线圈、飞轮以及电化学电池。本文主要对它们的设计特点、原理以及具体应用进行了分析，说明了储能系统的重要性。

1.太阳能光伏应用中储能系统简介

电化学里面具有代表性的就是蓄电池，它将能量直接转化为了直流的电能，它这种能量是通过氧化还原多得的，转化之后的直流的电源是供给负荷进行使用的。现在可用作电化学的介质主要有铅酸、镉镍、金属氢化物镍、锂离子、锂聚合物以及锌-空气这六种，其中最受欢迎也最常见的是铅酸蓄电池。

飞轮是一种新型的很优越的储能系统，它具有经济、绿色、高效及安全等诸多优点，可以从风能、电网中过剩的电能以及太阳能里面补给能量，它是纯机电储能的系统，优点是比功率要高，比能量要大、寿命长且无二次的污染，因而受到广泛的应用。双程飞轮的转化率非常高，可达到百分之九十，由于其高峰值的时候功率的容量非常大，功率管理起来相对也比较简单，电压及电流给定的情况下，设计起来也更加灵活等诸多的优势，所以在市场上前景是非常好的，在储能系统的应用方面越来越受到社会的关注。

超导的磁场指的是在一个磁场里面放一个超导体的圆环，将其温度降到临界的温度以下，将磁场撤去，因为电磁的感应性，圆环里面便出现感生所产生的电流，假若想让电流持续的出现，就要一直保持温度降到临界的温度以下。由超导的磁场产生的电流储能效果至少可达十年，所以说超导磁场是一种非常好的储能系统。它由于具有充电时间很短就能短时间内提供很高的功率的特性，所以在工业领域受到很大的欢迎。

2.太阳能光伏应用中储能系统的具体应用简介

在电源的储能方面，世界很多国家都建立起电池储能系统，我国铅酸蓄电池的产量在国际上占据很重要的地位，在生产技术方面和国际也没有太多的差距，在中国比较典型的大型储电站2012年在河北建立，主要任务就是对风电出力等进行跟踪，将电能的质量进行改善，将电能的可靠性予以提高。

在国外很多机构或者公司都想将飞轮的储能技术引入到风力的发电上面，德国有个15秒就可以发1.65MW电力的储能系统；美国一家公司正在建设一个可以产生20MW的储能系统，其目的是为了和电场进行配合发电，一旦建成，纽约州总体电量的百分之十都由其储备，可以调频当地的电网系统，使电能的质量得到改善。在调频的服务过程中应用飞轮储能设备具有以下优点：（1）响应的速度很快。研究表明，在相同的容量之下，和水电、火电等传统的调频资源相对比，选用在飞轮基础上相应的调频可以提高接近两倍的好效益。（2）可以有效的对能源进行节约。飞轮的调频电站应用之后，火电站就可以满负荷的运行，这可以将能源使用效率有效的提高起来。飞轮的调频电站使用之后，在电网装机的容量不需要新增的情况下，将发电量峰值有效的提高。这样不但可以将电网容量的升级时间推迟，还可以将审批新电厂的时间节省出来，能源得到真正的节约。（3）即清洁又没有污染。飞轮这种储能技术，由于不需要消耗燃料，所以有害的气体并不会产生。飞轮的转子是由一种重量比较轻、强度比较高的玻璃纤维及石墨的复合型材料制成，通过树脂进行胶合。在电磁铁及永磁铁进行组合的架子上悬浮着转子，为了将摩擦的损耗减小，可以将电机的转子和飞轮一起在真空的室中进行密封。

很多国家都在对超级电容储能进行研究，欧洲、美国、日本等国家都对其进行了不同的投入计划。作为大功率的二次电源，在人民生活的各个领域应用都是非常广泛的。具体的应用如下：（1）电车的电源。超级的电容器是具有非常高功率的密度的，可以很好的将电车的爬坡、加速以及起动等功率需要予以满足，也可以是混合型的电动车起动或者加速的电源。研究表明，通过将蓄电池与超级的电容器并联当成电源，可以将蓄电池重量及尺寸减少，将蓄电池使用的寿命延长。在2004年我国第一辆超级电容器的公交车和它快速的充电候车站系统开始试运行投入。这个系统将规划难、机动性很差以及视觉污染等方面由无轨电车带来的问题予以解决，以自身的低噪声及零排放的性能将公交车可能造成的污染进行改善，将传统蓄电池容易造成二次污染的问题解决掉，将其使用的寿命延长。（2）电子电源。超级电容器也可在卫星上使用。卫星上使用的多数是混合型的电源，即电池与太阳能的组合。超级的电容器一旦被装上，定会改善卫星脉冲的通讯能力。超级电容器可以满足玩具及电动工具等快速充电的要求，因其具有快速充电的优势。像双电层的电容器可被植入到医疗器械里面作为救急的电源，这种电源不需要过度的进行充放电的保护，并且具有使用的寿命长等诸多的优点，所以将逐渐的取代传统的电池。（3）电力系统。高压的开关站以及变电站大多数使用的都是电磁操作的开关机构，并配有硅整流的分合闸类装置，以用作分合闸的保护、控制及操作的直流电源。但是电容的储能式所装的电解电容的可靠性是非常差的、其容量也是很有限的。研究表明，超级的电容器很好的保证了分闸能量的可靠供应，同时也将传统的分合闸装置的优点进行了保留。相关研究表明，超级的电容器可以在很小的电流状态下进行充电，也就是说在阴天等环境下，光伏的电池也可以对超级的电容器进行充电，这一特性可以将微弱的电流充电和光伏的发电有效性进行提高。在当今社会，超级电容器很多时候被用在高峰值的功率以及低容量场合。伴随超级电容材料的不断研究过程，功率及能量的密度将不断的提高，在电力方面应用将更加广泛。

3.结语

通过对太阳能光伏应用中储能系统的具体应用进行分析可以发现，储能系统的诸多优势，即应用的低成本化、能量的高密度化、较高的转化率等，已经被广泛的应用到人民生活的方方面面。但是，单个储能系统并不能很好的完成复杂的过程，要想很好的将储能系统的优势发挥出来，需要在实际的使用中，应理论结合实际，充分发挥不同储能系统的优势，取长补短，将其进行灵活的使用，使太阳能光伏应用中的储能系统发挥更大的作用，更好的为人民的生活服务。

[1]段开锋.电池储能系统在配电网中的应用研究[D].北京交通大学,2014.

[2]周玉洁.飞轮储能技术在含大规模风电系统频率控制中的应用研究[D].华中科技大学,2012.

[3]吴福保,杨波,叶季蕾,薛金花.大容量电池储能系统的应用及典型设计[A].中国科学技术协会、天津市人民政府.第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C].中国科学技术协会、天津市人民政府:,2011:6.