分布式光伏发电储能问题分析

陈军 刘美

摘要：随着经济的快速发展，在世界各国的推动下，新能源太阳能的利用得到了快速发展，特别是分布式光伏发电系统的作用正越来越被认可。而储能系统由于可以解决光伏发电新能源应用时受环境条件影响、发出的功率不稳定等关键技术，近年来得到了广泛关注。因此本文基于分布式光伏发电系统，对储能系统关键问题进行了研究。

关键词：分布式光伏发电；储能；比较；发展方向

在目前众多可再生能源与新能源技术开发中，潜力最大、最具开发价值的是太阳能、风能等分布式能源。太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性，绝对的安全性，相对的广泛性，确实的长寿命和免维护性，资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。并网光伏发电是光伏发电的总趋势，并网光伏发电主要应用于荒漠的光伏电站和城镇的与建筑结合的城市化规模光伏发电，其中，城镇的与建筑结合的城市化规模光伏发电，即分布式光伏发电，将是未来城市建设与能源供给的一个重要途径。

但是技术和政策两方面的因素严重影响了并网式光伏发电的发展。为解决光伏并网在技术和政策上的问题，发展储能技术成了一个现实可行的办法。

一、国外储能市场快速崛起

随着各国对于光伏发电进行巨额补助，光伏上网电价与成本差距不断缩小，分散储能系统对于终端客户来说越来越重要。

目前，纯光伏发电领域存储和消纳已经成为行业主要议题。以日本为例，2011年日本3.11福岛核事故以后，日本政府采取了“去核化”政策，日本核电逐步退出市场，而市场的反應是日本家用蓄电系统需求量快速上升。随着分布式光伏系统、屋顶系统及光伏农场的角色越来越重要，从2012年3月30日起，日本经济产业省对容量1kWh以上的蓄电系统给予1/3的补贴，补助政策将在2013年底或支付额达到预算的210亿日元时截止。其市场规模到2020年将达450亿日元，是2010年的563倍。

利用储能装置的蓄水池作用，将光伏发电的电能储存起来，再经过处理并入电网，既解决了光伏发电并网波动性的难题，提高了电能质量，也可以促进相关产业的发展。

二、中国储能市场快速跟进

近两年，储能在中国市场的热点应用集中体现在分布式发电及微网、风电场、光伏电站储能和电动汽车领域。

随着分布式光伏暂行办法、解决无电地区人口用电问题等政策的出台，国家开展了一系列的分布式微网项目，如西藏阿里光伏储能项目、青海玉树分布式光水蓄互补系统、东福山岛风光储柴项目、南麂岛微网项目等。储能在该领域的迅速发展，既是偏远地区无电人口用电问题必须解决的迫切市场需求，也是中国政府产业政策推动的结果。

用户端“光伏+储能”的模式也是近两年的热点，用户可以实现能源的自给自足，削减电费，同时还可用作应急电源。该模式在日本和德国的市场比较成熟，比亚迪、力神等国内厂商的产品也成功打入了这两个海外市场。

储能在风电场和光伏电站领域的应用，主要体现在降低高比例可再生能源并网的不稳定性，提高可再生能源发电的利用小时数，有效解决严重的“弃风”“弃光”问题。

国家关于储能产业发展规划正在逐步建立中，应用示范的财政补贴也在逐步推进中。虽然还有许多问题有待解决，但在政府政策的支持下，在储能厂商、电力系统和有关科研院所的共同努力下，中国储能产业将得到持续不断的发展。

三、储能技术的比较

（一）磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。磷酸铁锂电池具有八大优势：安全性能好、使用寿命长、高温性能好、大容量、无记忆效应、重量轻、环保以及适用于动力电池。

（二）钒电池

一般称为氧化还原液流电池，是一种正在积极研制开发的新型大容量电化学储能装置，正负极全使用钒盐溶液的称为全钒液流电池，简称钒电池。

作为当前储能的首选技术之一，全钒液流电池储能系统安全性高，在常温常压下运行时，电池系统产生的热量能够通过电解质溶液有效排出，再通过热交换排至系统之外；而且电解质溶液为不燃烧、不爆炸的水溶液，系统运行安全性高。

（三）飞轮储能

飞轮储能根据不同方式有很多应用，应用最广泛的是直接储存动能并应用动能，比如单冲程柴油机的飞轮。目前，尖端研究的方向是飞轮储存功能并转化为电能应用。

飞轮储能装置与超级电容、电池等储能装置比较，其能量密度最大，但是功率密度比介于二者之间；超级电容的能量密度最小，功率密度最大；电池的能量密度介于二者之间，功率密度最小。同时，飞轮是纯物理储能，稳定可靠，对使用环境（温度、压力等）的要求低，然而它是三者中最昂贵的储能方式。

四、分布式能源储能的发展方向

基于对分布式能源特点和储能方式的研究，大规模分布式光伏发电储能设备必须满足三个基本要求：高安全性、生命周期性价比高及环境友好。

无论是化学电池储能方式还是纯物理储能，各有其优劣点。但是结合分布式光伏发电的特点，例如光伏发电系统受季节和日照高度影响，其生产的电能波动性很大，受整流和逆变的影响，电能质量不高，这就要求相关储能设备具有良好的可适应性、较长的循环使用寿命。钒电池与其他储能技术相比，全钒液流电池储能技术具有使用寿命长、环境友好、可以大规模发展、安全可靠等突出的优势，成为规模储能的首选技术之一，将在光伏储能领域具有广泛利用价值。

参考文献：

[1]黄健.我国屋顶阳光发电的政策研究[D]杭州：浙江工业大学，2012.

[2]李芬，陈正洪，成驰，等.武汉并网光伏电站性能与气象因子关系研究太阳能学报，2012，33（08）：13 86-13 91.

[3]金强，史梓男，李敬如，等光伏发电项目的国民经济评价[J].电力建设，2013，34（11）：87—91.

[4]王少义，李英姿，王泽峰太阳能光伏并网系统发电量预测方法[Il_北京建筑工程学院学报，2003（01）：64—69.

（作者单位：南京国电南自电网自动化有限公司1

南京国联电力工程设计有限公司2）