储能技术在光伏并网发电系统中的应用分析

刘景超 郝峰

摘 要：随着社会经济的持续发展，我国的电力能源需求不断提升，而利用太阳能发电就是提升我国电力产能，缓解用电压力的有效方式，同时，太阳能光伏发电能够有效的降低电力能源生产对环境的造成的影响，是一种环境友好型的能源生产方式，发展太阳能发电对于提升我国的可持续发展能力具有重要的意义，尤其是在当前的发展阶段下，生态环境的保护以及建设成为国家发展建设重要内容的背景下，需要大力的发展光伏发电。但是在光伏并网发电系统具有一定的复杂性，尤其是储能技术的应用有一定的技术难度，因此本文主要对储能技术在光伏并网发电系统中的应用进行分析，希望能够促进我国光伏发电事业的发展。

关键词：光伏发电;并网发电系统;储能技术;应用

一.光伏并网发电系统基本结构

光伏并网发电系统具有一定的复杂性，从系统构成上来看，其中包括储能的电池，功率转化以及功率技术装置，光电转化装饰，逆变器以及交流电网等。其中逆变器主要是将光伏发电系统与电网进行连接，将光伏发电系统产生的电能输送到电力网络中。目前根据光伏发电系统是否有储能装置，可以将系统分为两种，一种是可调度的光伏发电系统，另一种是不可调度式光伏发电系统，可调度的光伏发电系统，由于有储能的装置，因此逆变器中带有负载开关以及主开关，能够维持系统不断电，而不可调度式的光伏发电系统，逆变器直接将光伏装置的直流电转化为交流电，并入电网中，在运行的过程中一旦主电网断电，系统也将停止对电网的供电。在光伏并网发电系统中，逆变器对系统的稳定性有很大的影响，随着技术的发展，逆变器的功能也更加的完善，拓扑结构越发简单，生产成本逐渐减低，体积逐渐变小;另外在运行的过程中能够允许更高的直流电压输入，并且在技术的发展中，软开关技术被应用到了逆变器上。从目前的光伏并网发电上来看多点平逆变器的应用逐渐的广泛。

从现阶段光伏并网发电系统的特征上来看，光伏系统的发电量受环境的影响比较大，光照的时长，光照的强度以及温度因素，都会影响到系统的发电量，因此在光伏发电系统在运行的过程中具有一定的不稳定性以及不可调控性，其次就是目前光伏发电的成本还比较高，在很大程度上需要依靠国家的补贴，在系统建设上一般采用最大功率点跟踪技术，光伏发电系统所产生的电能需要满足一定要求，才能并入到电网中，因此为了保证光伏发电系统的电能能够顺利的并入到电网系统中，一般都会将电压以及电流设置为与电网系统相同的电压以及电流。系统本身只对有功功率予以提供。

二.储能技术在光伏并网发电系统中的应用

在光伏并网发电系统中应用储能技术能够有效的提升光伏发电系统的稳定性，提高能源的利用效率，尤其是在“削峰填谷”、分布式电源等多种方面能够起到很大的作用，一般来说，通过储能的方式可以将储能技术的应用分为功率型储能以及能量型储能。其中功率型储能一般用于处理瞬时大功率的输出以及输入，能够有效的对电网进行调频，而能量型储能技术，能够有效的平衡不同环境下发电量的差异，提高光伏发电系统的稳定性。

2.1在电力调峰上的应用

电网的电力输出在大功率负荷的时段特征上十分的明显，在用电高峰时段，由于用电的需求剧增，将给电网的稳定性带来很大的压力，而电力調峰的主要目的就是将在峰电时段大功率负荷的集中需求减少，从而缓解电网的压力，提升电网的稳定性。在光伏并网发电系统中应用储能技术能够有效的对峰值时段的电力输出策略进行调整，在用电需求比较低的时段，储能系统会对电能进行收集，在用电的高峰时段再将电能释放到电网中，能够有效的缓解电网的用电压力，储能系统所提供的电能属于负荷供电，对于提升电网的整体供电水平具有重要的意义。

2.2在微电网中的应用

微电网并网可以说是未来供电系统发展的重要趋势，该供电方式对于提升电网的可靠性以及稳定性具有重要的意义。同时在该供电模式下，电网可以与微电网进行分离，这时候微电网的供电模式自动转化为孤岛模式，微电网会单独承担供电任务的负荷。在光伏能源组成的微电网中，储能技术能够针对不同的负荷情况对来电力供应进行调整，保证能够安全稳定的进行供电。

2.3在电网电能质量控制上的应用

由于光伏发电所产生的电能与电网中的电能有一定的差异，因此在并网的过程中需要对光伏电能的质量进行有效的控制，而储能技术的应用能够有效的调整光伏电能的质量，改变光伏电能的特性，保证光伏系统产生的电能能够有效的并入到电网中，在光伏发电的过程中，通过对逆变控制措施进行调整，能够对光伏发电系统中相角、有源滤波及电压等进行有效的控制。

同时储能技术的应用能够让系统实现更加完善的断电保护功能，当电网中的电能无法满足用电的需求时，光伏系统会自动的进行电力的供给。在使用的过程中，一旦电力系统产生了故障或是用电行为存在危险操作时，运用了储能技术的光伏系统会自动的进行断电处理，同时在断电之后也可以对光伏发电产生的电能进行存储。以光伏并网用户使用分时计费市电作为基础，该技术在光伏发电系统中的有效应用能够实现负荷转移。该功能的实现与电力调峰的功能实现在原理上基本一致，在用电需求比较小的情况下，光伏发电系统多产生的电能满足用户的基本需求，其余的电能进入到储能系统中，在用电需求比较多的情况下，储能系统会将电能进行释放，以满足较高的功率负载，针对负荷高峰时高功率负荷交替运行的为正常运行所带来的不利影响，储能技术在光伏并网发电系统中的应用还可以减少负荷响应策略所带来的弊端。

2.4复合储能型光伏并网系统

从目前光伏发电系统的表现上来看，输出功率不稳定的问题比较突出，这是由光伏发电的特征决定的，因为光伏发电受光照的影响比较大，如果光照比较强，那么输出的功率就比较高，如果光照比较弱，那么输出的功率就比较小。而想要提升光伏并网发电系统的稳定性，就需要解决这一问题，而复合储能型光伏并网系统能够较为有效的改善光伏发电的稳定性，由于该技术的应用能够有效的弥补光伏发电的缺陷，因此该技术也得到了广泛的应用。复合储能型光伏并网系统的关键是超级电容器Super-capacitor的应用，将超级电容器与蓄电池相结合，能够有效的提储能的效率，这种光伏发电结构，光伏发电功率比较大的情况下，会将多出的电能进行保存，在光伏发电量比较小的情况下，可以将电能进行释放，保证输出的功率，通过这样的方式能够有效的提升电力输出的稳定性，同时这种光伏电网结构还能减少并网电流的谐波，从复合储能型光伏并网系统的结构上来看，包括了Boost变换器、光伏阵列等元件，在系统中超级电容与蓄电池有很强的互补性，能够有效的提升电力存储的效率，同时能够保证并网发电系统的稳定性且对于光伏并网功率波动的问题可以得到良好的解决，进而将并网电流波形质量进行改善，改善了传统光伏发电难以调控的问题。

总结：

光伏发电能够实现较好的环境效益以及经济效益，对于生态环境的保护以及缓解电力能源紧张具有重要的意义，因此目前国家正在大力的发展光伏发电，但是目前的光伏并网发电系统存在着一定的缺陷，难以保证电力输出的稳定性，而在光伏并网发电系统中应用储能技术，能够对发电功率比较高的阶段对电能进行储存，在发电功率比较小的时候对电能进行释放，自动的电力输出的策略进行调整，能够有效的提升光伏并网发电系统的稳定性，促进光伏发电事业的发展。

参考文献：

[1]李宇光，刘强，战勇，靳志野.储能技术在光伏并网发电系统中的应用初探[J].中国高新区，2017（20）：25.

[2]栗维冰. 光伏储能发电系统出力可控及储能容量研究[D].河南理工大学，2015.

[3]刘建涛，张建成，马杰，曹雷.储能技术在光伏并网发电系统中的应用分析[J].电网与清洁能源，2011，27（07）：62-66.