光伏并网发电系统中储能技术的应用研究

王贺

摘 要：随着光伏发电在电网结构中的比例逐渐增加，其出力具有波动性和随机性的特点给电网稳定性带来的问题也越来越突出。文章在对光伏发电并网系统的结构和原理，以及集中式和分布式两种不同的光伏并网发电系统的优缺点进行介绍之后，分析光伏发电系统并网对电力系统的应用，并重点研究储能技术在光伏并网发电系统中应用的作用，以供参考。

关键词：光伏并网发电系统 储能技术 集中式 分布式

1引言

在我国经济快速发展的形势下，我国的用电负荷不断增加，而且由于目前全球资源紧缺和环境恶化问题的不断加剧，我国也加大了开发和利用清洁型可再生能源的力度。其中光伏发电机组的建设规模在不断扩大，装机容量也在不断增加，其并网发电为缓解目前电力系统的电能供应压力和我国电力系统结构优化调整有着重要作用。而由于太阳能此种类型的一次能源无法进行储存，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，因此需要采用适当的储能技术对其进行控制以及对并网发电时对电网的冲击进行减弱，在光伏并网发电系统中占有重要地位。

2光伏发电并网系统

2.1光伏发电并网系统的基本结构和原理

目前我国的光伏并网发电系统已经趋于成熟，其基本结构（如图2.1所示）组成主要有光伏电池阵列、功率追踪器、蓄电池组、逆变器、交流负载、交流电网等部分。对于其基本结构中的逆变器来说，其主要作用就是将光伏发电系统与电网进行连接。光伏并网发电系统主要有两种类型，其中可调度式并网光伏发电系统具有可以对电能进行储存的容器，即蓄电池，所以在此系统的并网发电过程中，可以利用其逆变器中的负载开关和主开关来实现不间断供电。而另一种则是不可调度式并网光伏发电系统，其不含有蓄电池，所以只是利用逆变器将光伏电池板转换而成的电能直接转换为交流电与电网连接，所以如果此系统中出现断电现象也会导致其供电工作的终止。在此系统中比较重要的结构就是逆变器，而且在目前相关技术的发展和应用下，使得目前光伏并网发电系统的拓扑结构原来越简单化、从而也降低了结构的整体体积，减少了生产运行的成本。直流电压的输入范围也在逐渐增大，并且逐渐开始大量应用软开关技术，以及多点平逆变器。而逆变器也逐渐向三相并网逆变器方向发展。

2.2集中式并网系统

集中式并网光伏系统通常为国家级的大型发电站，主要建立在远离城市人口密集地区，且光照充足的荒漠等地区，可以实现大型光伏电站的大面积建设以及对太阳能的集中利用，通过统一的发电系统将光能转换为电能并直接接入电网中，并由电网中的电站接入高压输电系统然后向各个电力用户进行调配。在进行集中式并网光伏电站的建设时，需要考虑太阳能资源的充足和稳定性，而且需要足够大的面积，所以通常首选在光照充足的荒漠地区。此种方式在选址时比较灵活，而且具有较大和较为稳定的发电量；不需要进行较多装备和设施的连接就是可以是对无功和电压的监控以及对电网频率的调节；此系统的建设周期较短且运行成本较低，便于进行集中管理。但是由于其通常建设与较为偏僻的地区，所以并网时需要较长距离的输电线路，这就增加了无功补偿、线路损坏以及电压跌落等问题。

2.3分布式并网系统

分布式并网系统就是分散在电力用户的附近，甚至可以安装在电力用户的屋顶来进行发电和供电，并且将剩余的电能统一并入公共電网中。此种方式的规模通常较小所以投资较少，建设也比较容易，占地面积也较小，能够直接解决电力用户的具体电能需求。由于其分散在电力用户周围，确保电力用户实现了自给自足，这样就减轻了公共电网的压力和负担，以及对线路的损害程度，也减少了长距离输电线路进行电能输送时的电能损耗。其可以在独立运行和并网运行两种模式中进行灵活切换，而且可以将光伏板作为建筑材料来节省建筑材料。但是此种发电方式具有随机性的特点，会使得并网运行中配电网中的潮流方向发生变化而出现逆流问题，这就会增加电网的额外损耗，同时还需要不断地进行变压器分接头的更换。此外，其并网发电过程中的电压和无功调节难度较大，并且会增加电力短路故障的概率。

3光伏发电并网对电力系统的影响分析

光伏发电并网对电力系统的应用主要表现在以下几个方面：一是由于太阳光照强度具有不稳定性和随机性，不仅会造成光伏系统出力的不可控波动，而且在接入电网之后会对系统潮流造成改变，并导致配网节点电压的随之变化，所以会导致不同程度的电压偏差和波动的产生。尤其是在目前光伏发电规模不断扩大的形势下，增加了电压调节的难度，也减少了调压装置的使用寿命。二是在光伏电源并网以后，配电网由原来的单电源转变为多电源的模式，同时也对故障电流的分布、大小和方向造成改变，同时也会对保护装置产生一定的影响。三是光伏并网系统中随着太阳光照强度的变化其并网逆变器也需要随之进行频繁的开断，这就会使得在此开关频率附件产生大量的谐波分量，这就是谐波污染，而且对于光伏发电系统中具有较多的逆变器来说，还会使得谐波污染由于逆变器谐波源的叠加而逐渐增大，甚至会产生谐振并影响电能质量。四是光伏发电系统容易受到天气变化的影响，所以对其输出的可调度性有着较大的限制，如果某个地区中的电网中，光伏电源所占的比例较高，就需要对电力调度的稳定性和可靠性进行充分考虑。而且其用电价格与常规电源也会有所不同，这就需要在确保电能供应质量与供电可靠性的基础上，从经济性角度进行电力调度。

4光伏并网发电系统中储能技术的应用

4.1在电力调峰上的作用

在光伏并网发电系统中应用储能技术，就是可以在电网用电负荷低峰时把系统所发出的电能进行储存，然后在电网负荷高峰时将所储存的电能提供给电网中供电力用户使用，这样就可以做到根据电网实际运行情况来对用电高峰时段的供电压力进行缓解，减少用电高峰时段大功率负荷的集中需求，进而可以提升供电的可靠性和整体系统运行的稳定性。

4.2在微电网中的应用

微电网并网是目前电网的主要发展趋势之一，可以大大提升目前电网运行的可靠性和稳定性，但是如果发生未来的输配电系统与微电网发生分离时，就会导致微电网处于孤岛运行的模式，此时微电网中的电源就需要对此电网中的用电负荷进行单独承担，这就大大增加了微电网电源的压力。而如果采用光伏并网发电系统，其中的储能技术就可以在此情况下发挥其供电作用，因此由光伏电源所构成的微电网，则会大大提升其运行的稳定性和安全性。

4.3在电网电能质量控制上的应用

在光伏并网发电系统中应用储能技术可以实现对相角调整、有源滤波以及电压的有效控制，对逆变控制措施进行有效利用来对光伏电源的供电特性进行改善来提高供电的稳定性。这主要是由于在光伏并网发电系统中，储能技术中具有断电保护的功能，如果电网中出现故障而无法实现对电力用户的电能供应时，就会采用光伏系统利用其储能技术对其进行供电。而且由于正常的电网中发生故障或者电力用户出现安全隐患时，光伏并网发电系统也会进行自动断电，但是在此过程中也可以利用储能技术进行电能储存，在其发挥电荷转移的主要作用时，是在光伏并网用户使用分时计费市电作为基础的。通过储能技术的应用，实现在用电低谷使其进行电能储存，而在用电高峰时间进行电能释放来供电，并且可以对用电负荷高峰时期高功率负荷交替运行所带来的影响进行规避，并减少负荷相應策略所带来的不利影响，从而实现对电网电能质量的有效控制。

5结语

集中式光伏并网系统来说，其容易受到环境以及天气因素的影响，使得其处理具有波动性和随机性的特点，使得光伏并网系统的电压调整、电能质量和保护装置都受到一定的影响。因此，针对以上问题，在目前的光伏并网发电系统中，储能技术主要起到调峰调谷、微电网控制以及对电能质量进行控制等重要作用，并且能够提供断电保护来确保电网运行的稳定性。

参考文献：

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