储能技术在光伏电站并网中的应用

顾新

摘要：近年来，储能技术对并网光伏电站的作用得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：储能技术;并网光伏电站;应用;分析

前言

在全球经济化发展潮流下，我国的自然资源受到各种人为因素的开采和浪费，化石能源的储存量逐渐枯竭，已经无法能够支持现代生产活动的进行。为此，我国把开发和利用可再生能源作为当前发展的核心。而风力发电作为新型可再生能源，成为我国的主要发展能源。储能技术的发展制约着光伏并网工程的进展，下面就主要对储能技术在光伏电站并网中的应用做出分析。

1 储能技术介绍

1.1 储能技术分类

针对能源的存储方式主要有三种，分别是电化学储能、机械储能以及电磁储能。其中，机械储能涵盖存压缩空气储能、飞轮储能、抽水储能等;电磁储能涵盖有：电容储能、超级电容储能、超导储能等;电化学储能涵盖有：锂离子电池、液流电池、钠硫电池、铅碳电池、铅酸电池等^[1]。

1.2 储能技术对比

（1）飞轮储能在技术原理上与具有转动惯量的常规电源相似，是理想的一次调频及虚拟惯量响应等主动支撑需求的技术路线，循环充放电次数可达200万次，可频繁的进行快充、快放操作。

（2）锂电池技术储能容量及功率适中，技术成熟，投资成本相对较低;但充放电循环寿命平均约7000次，而一次调频负荷变化周期短、波动频繁，每天最多可达上百次，锂电池无法独立支撑一次调频高频次充放电的应用需求，需要与其他储能设备互补。

（3）超级电容技术寿命可达数十万次，响应时间、功率密度等参数均衡，但在兆瓦级规模下的系统可靠性尚不稳定且电压不均衡、自放电过快，目前仍不适用于新能源场站大规模接入。

2 光伏发电并网运行情况

根据国家能源局相关统计显示，近年来我国光伏发电市场发展迅速，2018年新增装机容量5306万千瓦，光能电站、分布式光能分别为3362万千瓦、1944万千瓦，同比增长11%、3.7倍。基于太阳能资源分布情况，我国光能电站主要集中在西部，但该地区工业基础比较差、能耗有限，存在并据统计，2017年上半年，西北地区太阳能发电量达32.8亿千瓦时，太阳能发电量为19.7%，尤其是新州、西部地区的太阳能发电量分别达到了32.4%、32.1%;整个2017年，西部地区平均太阳能发电量达32.8亿千瓦时。20%，为解决西部光问题，2017年光伏发电机组规范逐步朝着中东部转移，使2017年西部光率有一定的幅度下降，但未从根本上解决问题。未来，西部地区依赖于是我国光伏电站发展的重要区域，因此切实提高电网对光电力的接纳能力是发展的关头^[2]。关键所在。近几年来储能技术逐步成熟，其动态响应特性好、寿命长、可靠性高，在提高光电池站并上网应用能力方面深受青睐，逐步得到推广。

3 光伏发电系统中储能技术应用

3.1 提供虚拟惯量响应

光伏发电机组本身不具备虚拟慣量响应能力，通过增加储能系统，基于虚拟同步发电机的光储联合系统协调控制策略，能够有效提供虚拟惯量和动态频率支持，提高系统稳定性。

3.2 提高电网运行的经济性和安全性

我国的西部地区有着严重的弃光限电问题，使得光伏发电系统的发电效率不高，为了对未被利用的光照问题进行解决，可以通过储能系统在光伏系统的发电能力不够限电阈值的时候，来将其所储存的多余的功率运送至电网中，进而解决光照利用率低的问题。

3.3 储能方案的选择

综合考量，可以采用“锂电池加飞轮储能”的混合储能系统，由飞轮储能的快速响应能力和大功率特性，实现光伏发电系统的虚拟惯量响应;由锂电池能量密度高，造价相对较低的特点来实现电能的存储，进而提高光伏并网运行的经济性和可靠性。

3.4 平滑光伏系统输出，解决弃光问题

通过在光伏系统中配置一定容量的储能，可有效抑制光伏系统的波动问题，平滑光伏系统输出，改善并网特性^[3]。限电问题一直是我国西部大型电站的痛点，电网建设速度赶不上新能源发展的速度，地方消纳不足，导致大量的弃光弃风现象。据不完全统计仅甘肃省2017年上半年的弃光率接近30%，给投资者造成了巨大的经济损失。储能系统可在限电期间将光伏多余电力储存起来，在光伏电力不足时将电力释放出来，减少弃光，有效解决光伏限发问题，保证系统投资收益。

3.5 构建智慧微网系统，为偏远无电区提供清洁能源

光储系统可以构建智慧微电网，既可以和大电网联网运行，也可以离网运行，进一步提高了区域供电的安全性和稳定性，还可以解决偏远地区的供电问题。国外研究数据表明，对于户用系统供电的稳定性而言，如果每一家安装了5千瓦时的储能电池，可以将风险降到最低，临界重要负荷中断的平均持续时间（SAIDI）、平均每位用户的中断次数（SAIFI）、未供电的重要负荷量（UCL）三项指标几乎为0。

3.6 通过储能增强系统调频调峰能力，提高稳定性

传统的调峰机组响应时间长大几分钟，光伏发电渗透率增大后，原有备用机组容量不够和响应速度慢的问题日益凸显^[4]。据权威机构计算，储能系统调峰比一般的燃气机组相比价格低，且储能系统的响应时间一般毫秒级，可有效增强系统的调峰能力。新能源的渗透率提高，对系统调频要求也越高，尤其是在系统出现频率波动同时，新能源又发生了功率波动，双重故障会导致灾难性的脱网事故。通过配置储能系统在频率出现偏差时进行快速功率汲取或释放，保证系统频率稳定^[5]。储能逆变器采用的虚拟同步发电机控制新技术，通过下垂控制和转动惯量稳定频率和电压，进一步改善系统性能，并可实现弱网接入、并离网无缝切换等功能。

结束语

综上所述，加强对储能技术对并网光伏电站作用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的并网光伏电站工作过程中，应该加强对储能技术关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1]安鹏.储能技术在光伏电站并网中的应用[J].集成电路应用，2019，36（04）：69-70.

[2]王绍丞.储能技术在光伏电站并网中的应用分析[J].电工技术，2018（17）：19-21.

[3]王志坤.新能源产业中的储能电池应用及其产业化前景[J].电器工业.2017（11）：60-62.

[4]叶锋.新能源发电的储能技术[J].农村电气化.2017（01）：115-116.

[5]刘世林，文劲宇，孙海顺，等.风电并网中的储能技术研究进展[J].电力系统保护与控制，2013（23）：145-153.