储能技术在光伏发电系统中的应用

宋瑞鹏

摘 要：着眼全球化石能源储量减少和环境污染加剧问题，人类需要寻找到替代传统化石能源发电的新型、清洁、可持续利用的发电模式[1]，光伏发电系统具有清洁无污染、可持续利用的特点，越来越受到国家和各企业单位的重视[2-3]。根据光伏发电系统工况特点，控制系统使光伏系统工作在当前最大输出功率处称为最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking，MPPT）控制，光伏发电系统首先经过直流稳压，通过逆变器转变为交流电能。受光照强度和现场温度影响，光伏发电系统输出功率呈现随机间歇性，需并网跟踪控制实时调节并网参数，这是光伏系统并网发电中的核心环节。

关键词：储能技术;光伏发电系统

引言

近年来，经济发展增速转段换挡，产业结构调整不断加快，电力需求呈现低压化、分散化特点，电力供应结构中的间歇性能源占比快速增长，电力系统供需侧耦合难度不断增大。“碳达峰、碳中和”愿景下（“30·60”目标）的高比例新能源接入将进一步加剧电力系统稳定运行与电力供应波动性的矛盾，迫切需要完善储能市场化运营机制，推动储能技术在促进新能源消纳、提高电力系统灵活性、提升电网运行效率等场景中发挥关键作用。

一、光伏发电系统对电网运行带来的影响

电网支路在实际运转的过程中，若其自身处在正常运行的状态之下，通过对其潮流状态进行分析则能够发现，此时的电流支路潮流状态往往是处于单向流动状态之下的。光伏系统在实际运转过程中的主要作用就在于进行电压支撑的提供，但是从光伏系统的本质角度来进行分析，可以将其看作是一种分散式的发电系统，在电网系统被接入电源之后，其线路的潮流也会相应地发生变化，由之前的单向流动转化为双向流动，并在以往的基础上加入了短路电流。而在这一过程中，对电压進行调整的难度也会相应增加，配电功率的波动幅度也会进一步加大，进而导致支路潮流在实际工作的过程中出现以下几方面的情况：第一个方面是三项不平衡，第二个方面是节点电压越限，第三个方面是支路潮流越限，除此之外，还会出现频率波动以及变压器容量越限等情况。而在实际工作的过程中，如果需要对电网系统的电压进行调整，则非常容易导致设备在实际运转的过程中出现异常响动，进而给系统的正常供电带来影响。线路潮流自身具有随机性的特点，但是这种随机性也会在一定程度上使机组正常的使用寿命受到影响，进而导致电网在运转的过程中增加损耗。

二、储能发展存在的主要问题

成本和安全仍是储能发展必须面对的两大问题。在电力供应整体宽裕、间歇性电源占比不高的现阶段，常规发电机组提供的辅助服务基本能够满足电力系统安全稳定运行，电力系统对建设储能的需求不是很迫切，且居高不下的建设成本也使得储能产业发展不具有竞争优势。总体来看，储能产业发展的主要问题集中于如何利用储能的商业价值创造和市场化运营机制来支持其发展。主要有三个方面：一是储能独立参与辅助服务的市场机制尚需完善。目前，山西、福建、甘肃、广东、江苏等省份已出台电储能参与辅助服务的规则，但相关补偿能否弥补成本仍需进一步验证。二是电网侧储能成本如何疏导尚未明确。输配电价改革办法明确电储能设施的成本费用不得计入输配电定价成本，制约了电网投资储能的积极性。三是用户侧储能盈利空间不足。用户侧储能盈利模式比较清晰，业内普遍认为0.7元/千瓦时的峰谷价差是盈利的门槛，但多数省份价差低于此门槛。

三、储能技术在光伏发电系统中的应用

在光伏并网发电系统的实际运转过程中，要想使电网电能的质量得到有效控制，储能技术的合理应用必不可少，通过在光伏并网发电系统中合理应用储能技术，使光伏电源的性能在实际供电过程中得到最大限度的稳定。在这一过程中，工作人员通常情况下会采取一系列的措施对光伏并网进行逆变控制，光伏并网发电系统在实际工作过程中，所产生的电能质量也能够得到有效控制，而在这一过程中，最主要发挥作用的就是我们所说的储能控制系统，通过充分发挥储能系统自身的作用，不仅能够对有源滤波进行调整，同时还能起到稳定电压的作用，使相角能够始终处在合理范围内，并在相角出现偏差的时候，及时进行调整，保证电网的发电质量。

四、促进储能产业有序发展的建议

从储能技术应用看，储能发展对电力系统发—输—配—用各环节具有全方位的影响。从储能运营模式看，发电侧辅助服务市场尚处于起步阶段，电网侧投资回收方式有待明确，用户侧储能投资普遍以挖掘电网效益空间为盈利点，亟须规范。随着市场化改革的深入推进，需要立足储能在发—输—配—用各环节的功能定位和应用场景，着眼于“提升电力系统运行效率、不增加终端用户成本负担、促进市场主体公平竞争、引导储能产业健康发展”四大核心要素，弱化行政命令政策效应，研究运用市场化手段，探索高效配置资源、可靠可行的储能定价机制和落地策略，在电源侧、电网侧、用户侧推动储能价格计算和结算有效进行。完善市场化机制，保障储能投资效益。还原储能商品属性，研究成本疏导机制。从国家层面，在容量电价、优化峰谷价差、辅助服务定价、电力现货市场建设等方面出台政策，探索“容量电费+峰谷价差”、“调频和故障紧急支撑服务补偿”、“共享储能”等商业模式，通过市场化方式回收储能投资收益。

结束语：

综上所述，从光伏并网发电系统自身的特点来进行分析，储能技术的应用不仅能够有效提升电网在实际工作过程中的稳定性和安全性，同时还能有效发挥电网自身在运转过程中的经济效益，使用户常规的用电需求能够切实得到保证，进而有效解决以往电网在运转过程中容易受到光伏并网影响的情况，使我国社会可持续发展的战略能够切实得到落实。

参考文献：

[1]全俊晓.储能技术在光伏并网发电系统中的应用分析[J].电子测试，2020（02）：129-130+118.

[2]林大为.储能技术在光伏并网发电系统中的应用[J].智能城市，2019，5（20）：82-83.

[3]穆艳停.混合储能在光伏并网系统中的应用[D].兰州交通大学，2019.

[4]张帅.储能技术在光伏并网发电系统中的应用[J].通信电源技术，2019，36（05）：227-228.

[5]高思俨.储能技术在光伏并网系统中的应用研究[J].通讯世界，2019，26（05）：188-189.