储能技术在光伏并网发电系统中的应用研究

于冬，李瑶

（嘉峪关宏晟电热公司，甘肃 嘉峪关 735100）

随着工业化发展速度的不断加快，煤炭、石油资源消耗程度越来越严重，也进一步加剧了世界各国的能源紧缺现象，一次能源的大量使用，给人们的日常生活带来了极大的威胁，产生了非常严重的环境污染问题。因此，开发可再生能源，将其取代传统的能源，已经成为目前各国重点关注的问题。太阳能分布非常广泛而且是一种可再生能源。光伏发电也就是充分利用太阳能产生电能，近年来这一技术也得到了飞速发展。随着我国碳达峰、碳中和目标的提出，风电、光伏发电等新能源将迎来新一轮爆发式增长，2030年风电、光伏发电累计装机要达到12亿千瓦以上，因此，构建以新能源为主体的新型电力系统将至关重要。

1 光伏并网发电系统组成

光伏并网发电系统主要是由继电保护装置、光伏列阵、逆变器、储能装置以及最大功率点跟踪装置等组成的。为了能够保证电压和电流处于相同的频率，在整个光伏系统中最基础的环节就是光伏列阵，可以利用光伏列阵将太阳能转化为电能，然后再通过电池单体根据电压电流的实际需求，将其串并联安装在支架上。但是，光伏电池的列阵具备很强烈的非线性特征，主要是由于在电力输出过程中会受到负载光照以及温度等多种因素的影响。最大功率点跟踪装置能够保证电池列阵时刻保持最大的输出功率，确保能够真正实现光伏能源的高效利用。而储能装置主要就是对光伏系统中的电能进行调节和控制，在光照过程中将充足的电能进行储存，等需要的时候再将储存的电能释放出来，可以对供电平衡状态以及电源的输出状态进行有效的调节。逆变器主要是针对光伏发电系统以及电网进行有效的连接，通过逆变器和变压器能够将直流电转化为可以供人们利用的交流电，也是整个发电系统中的重要组成部分。光伏发电系统还有一些非常典型的特征，就是受到外界温度光照等因素的影响，会影响输出功率，导致发电功率不够稳定，不具备可控性，整个光伏系统的造价非常高。所以，最大限度地保证太阳能的吸收利用，控制运行成本是相关工作人员需要重点解决的问题。只有切实提高光伏发电系统的有功功率，从根本上提高太阳能的利用率，才能够确保系统的并网电压和并网电压相一致。

2 光伏发电系统对电网的影响

2.1 电能质量

光伏发电系统在日常运行过程中，很容易受到外界环境因素产生的影响，特别是在阴雨天气，由于空气中有巨大的云层会遮挡住阳光，就会导致很短的时间中光伏电源的功率就会出现大幅度的下降或者上升，特别是针对大型的光伏发电系统，更是产生的影响非常大，在短时间内光伏发电系统的电压很有可能会出现闪边的现象，导致光伏发电系统出现大频率的波动。另外，还有一部分光伏发电系统是使用直流电进行发电，接入电网的时候，如果选择的是逆变装置法，那么也会进一步加大谐波问题，出现的概率影响光伏发电系统的正常运行。

2.2 系统保护

如果太阳光非常的强烈，光伏发电系统的输出功率也会进一步增加，很有可能会加大短路电流，导致过流保护配合失误的现象，甚至还有可能会影响熔断器的正常工作，进而对整个光伏发电系统产生极大的影响。如果配电网并没有接入光伏发电系统，一般来说，并没有针对支路潮流进行单向输出性保护；而接入光伏发电系统后，配电网络就变成了多元网络，而网络潮流也会具备随机性的特点，所以必须在光伏发电系统中安装方向保护装置。

2.3 线路潮流

光伏电网实际运行过程中，支路潮流一般来说会具备单向流动的特点，随着其与变电站之间的距离不断延长，也会导致有功潮流单调逐渐降低，但是，在电网中接入光伏电源以后，就会导致整个潮流状态出现了不可预测性的特点，潮流出现改变就会进一步加大光伏发电系统电压调整的难度，导致整个系统中电压调整设备经常出现异响，同时支路潮流还有可能受到这一因素的影响，出现节点电压越限变压器容器越线等问题。在这样的情况下，对于整个光伏发电系统的运行稳定性也将会产生极大的影响。此外，由于潮流具备随机性的特点，所以也会对发电厂的运行计划产生极大的影响。

3 储能技术在光伏并网发电中的应用

3.1 电力调峰

进行电力调峰最直接的目的就是满足峰电时段集中性、大功率符合的电能需求，最大限度地对电网的负荷进行有效的控制。而储能装置能够根据电网运行的实际状况，在负荷相对较低的情况下，可以针对光伏系统产生的电能进行储存，然后再用电高峰期进行释放，从而保证电网功率峰值的输出，确保供电系统运行的可靠性。

3.2 负荷响应

电力系统实际运行过程中，为了能够保证电网运行的有效性，尽量减少意外事故出现的概率，通常会对一些大功

率的负荷进行自动化的调整，在负荷较高的状态下不同部分的电网通常会交替运行，这样就能够保证高峰时段电网的运行能够满足人们的实际需求，确保供电的稳定性。电力用户在使用光伏储能系统的时候，能够最大限度地保证用户电能供应的稳定性，然而，在这一过程中，相关工作人员也应该重点关注储能电站以及电网之间在负荷响应系统中的连接问题，需要保证至少有一条通信线路能够正常运行，使用这样的方式才能够最大限度地避免高功率设备，真正满足负荷的响应需求。在光伏发电系统中使用负荷响应技术，通过对不同电网的有效选择进行交替应用，才能够降低系统运行过程中出现故障的概率，利用符合响应技术能够对高功率负荷进行相应的调整，确保在临界值范围以内进行稳定工作，保证电能供应质量的前提下，还能够尽量减少调整供电量时，对电网的稳定运行产生的不利影响，保证电力系统的安全稳定运行，最大限度地保证电能供应的稳定性。

3.3 电能质量

光伏发电系统运行过程中，为了能够从根本上提高电能质量，就必须确保储能技术的科学合理应用。在光伏发电系统中，通过合理应用储能技术，能够确保光伏电源在实际运行过程中其性能能够更加稳定，最大限度地发挥光伏电源的实际价值。在这个过程中，一般工作人员会使用一系列的措施对光伏系统进行逆变控制，在实际运行过程中，光伏并网发电系统产生的电能质量才能够得到有效保障，而整个过程中发挥最关键作用的就是储能控制系统。利用储能系统自身的应用优势，不仅能够有效调整有源滤波，还能够更好地保证电压的稳定性，确保相角始终处于合理的范围内，一旦相角出现偏差，还可以进行及时调整，确保电能供应的质量。

3.4 微电网

对于输电系统来说，微电网并网是未来发展的主要趋势，通过微电网的使用能够从根本上提升供电的可靠性。如果微电网与整个电力系统进行分离，也就是说，微电网处于孤岛运行状态，则能够独立完成电力负荷的供电需求，在这样的情况下利用光伏发电系统组成微电网，还能够发挥其自身具备的作用，确保整个系统电能供应更加安全更加可靠。

4 结语

在光伏发电系统中，储能技术的应用会涉及各个方面，企业也应该顺应时代快速发展的需求，充分应用先进的互联网技术，妥善处理储能技术的应用条件以及具体的影响因素，尽量排除外界环境产生的影响，切实提高企业的储能管理水平，通过有效的激励机制，建立完善的人才管理制度，严格按照因地制宜、统筹规划的原则，建立更加安全、可靠的光伏并网发电系统，为人们提供更加稳定的电能。