储能技术在光伏发电系统中的应用

李逍

摘要：储能技术在光伏发电系统还存在诸多不可预测的风险，致使光伏发电系统的运行安全得不到保证。因此，相关部门应不断树立自主创新的工作意识，完善并改进光伏发电系统的运行缺陷，确保光伏发电并网系统的技术管理水平稳步提高。

关键词：储能技术;光伏发电系统;应用

引言

利用储能技术调节电网的稳定性，提高太阳能的消纳，减少弃光现象是当务之急。本文介绍了当前光伏发电系统中主要应用的储能技术，对储能技术如何调节电网，增加消纳能力进行了分析，并对将来更深的应用做了展望。

1概述

从光伏发电系统的整体结构来讲，储能单元是其中一个十分重要的组成部分，其主要作用在于维护系统整体的运行可靠性、运行安全性以及运行的稳定性。因此，在对光伏发电系统的储能单元进行设计的过程中，不仅要保证储能单元具有性能优越的特点，同时还需要针对储能单元的实际运行情况，建立具有较高有效性以及合理性的控制策略，使微网系统在运转的过程中其相关的要求能够得到快速响应，这也是现阶段针对相关问题的研究过程中需要重点关注的一个方面。本次研究中，文章一方面考虑了光伏微网系统自身在工作过程中的情况，另一方面从储能单元自身的拓扑结构出发进行了考量，对储能单元在不同工作模态之下所需要的充电控制策略以及放电控制策略进行了具体探讨[1]。

2储能技术的状况

2.1储能类型。电能释放的储能方式包括很多形式，主要包含电磁储能和电化学储能、热储能和化学储能以及机械储能等多种运行模式，不同的发电模式会从一定程度上影响着电力等可再生能源的发电效果，因此，相关人员应采用独特的发电处理技术，有机结合不同储能技术具有不同的内在特性 （如功率密度和能力密度），电化学储能同时具有较高的能量密度和功率密度，决定了其广泛的技术适用性。

2.2不同技术类型储能的主要特点。近年来，各类的蓄电池逐渐被推广并应用到我国的电力发电系统中，目前，全球储能技术的开发主要集中在电化学储能领域。远期来看，机械储能在相当长一段时间内仍将是技术最为成熟、使用规模最大的储能技术，但其未来成本下降空间非常有限，而电化学储能成本有望实现50%～60%的下降，且应用场景最广泛，将是发展潜力最大的储能技术。与前面所叙述的主流储能技术相比，压缩空气储能中高负荷压缩机技术、飞轮储能的高速电机、高速轴承和高强度复合材料等关键技术、化学电池储能中关键材料制备与批量化、规模技术，特别是电解液、离子交换膜、电极、模块封装和密封等关键技术、超级电容中高性能材料和大功率模块化技术，以及超导储能中高温超导材料和超导限流技术等都是未来储能技术发展和突破的重点方向。

3储能技术在光伏发电系统中的应用

3.1在电力调峰的应用

所谓电力调峰，主要操作的目的就在于使峰电时段电网负荷较大的时候，居民以及工厂的用电需求能够最大限度地得到满足，但是，要能够在一定程度上对于用电进行调控，使电网负荷的压力能够得到有效降低。从电网内部储存装置自身的特点来讲，其本质上具有一定程度的灵活性，在电网功率负荷相对较低的阶段，能够将光伏发电系统在实际工作过程中产生的电能进行存储，存储的电能主要是在负荷高峰时段进行释放，这样的操作方式能够使电网在实际进行供电过程中的可靠性得到较大幅度的提升，使电网系统的常规运行能够真正保证稳定，有效避免因电网负荷功率较大而导致的电网运转故障问题出现，保证供电稳定的基础上，使区域的用电需求能够真正得以有效满足[2]。我国各个地区在不同时间段用电总量存在波峰以及波谷一直是一个普遍存在的问题，且这一问题一直以来都受到了社会各界的关注。尤其是在用电的波峰阶段，由于需要加大发电量来保证电能供给，导致电网的负荷进一步加大，此时一旦电网在运转的过程中出现故障，则会在一定程度上导致供电停止的问题，不仅会影响人民的生产以及生活，同时还会在一定程度上影响人民对于供电单位的信任，降低本单位自身的市场竞争力。由此可见，通过将储能技术应用到电力调峰的过程之中，不仅能够有效减轻供电峰值时期电网所需要承担的负荷，同时也能够使在峰谷时期电网能够正常运轉，进而有效弥补波峰以及波谷不同时段因供电量调整而给电力系统带来的冲击，确保光伏发电系统能够维持稳定运转，降低光伏发电系统故障问题的发生概率。

3.2改善电能质量

由于受到天气、温度、组件倾角等因素的影响，光伏发电系统的输出功率会有所变化，造成了发电量的不稳定，使发电量预测的难度增加，对馈入电网的谐波产生影响。并且，随着太阳光照强度的变化，光伏发电功率会对电网潮流中的负荷特性产生一定的影响。光伏发电系统并入电网之后，会对电网潮流的方向、现有电网调度、规划运行方式等产生影响，加大对电网调度及控制的难度。当大量光伏发电系统接入电网后，将加剧电压波动，引起电压调节装置的频繁动作，使电网的电能质量下降。当储能接入光伏发电系统后，由相应的能量转换系统控制储能装置的充放电，可以达到对电网调峰的目的，使光伏发电系统的发电量得到有效控制。此外，储能装置的接入可以抑制电网潮流方向的改变，增加电网的稳定性，从而提升光伏发电系统接入电网之后的电能质量[3]。

3.3在微电网的运用

在输配电网络发展过程中，微电网并网是其主要的发展模式，科学融入相关电网处理技术，可以提升电网运行系统的整体效果，并采用孤岛分类的运行模式，将微电网系统和系统有机分离，各个子系统的运行架构进行分离处理。

3.4增加太阳能的消纳能力

我国西北部太阳能资源丰富，是我国太阳能资源分布的Ⅰ类地区。然而，西北部在我国又属于地广人稀的高原地带，人口密度低、数量少。同时，西北地区工业相比其他地区较为落后。因此，西北地区的负荷压力远远小于华北、华中、华南等地区。因此，在光伏渗透率较高的西北地区，由于发电量与负荷的不匹配，弃光的现象时常发生，造成巨大的损失以及消极的影响。此时，将储能系统应用到电力系统中的调峰调频等辅助服务中，通过能源管理系统的统一调度，与光伏电站的自动控制系统相结合，从而控制储能系统的充放电时间及次数等，可以在发电侧减少弃光现象，增加太阳能的消纳能力，提升能源利用率，带来良好的经济效益[4]。

结束语

综上所述，由于光伏发电系统的间歇性、波动性等会造成一部分弃光现象，在我国西北尤其严重。因此，在光伏发电系统的建设中将储能技术与大型电站相结合，提高对太阳能的消纳能力，避免资源浪费，十分必要。在光伏发电系统中合理应用储能装置，能够有效减少光伏发电单元在实际工作的过程中由于波动而引发的功率变化，减少因功率变化而给电网以及敏感负荷带来的冲击，能够确保光伏系统在离网的状态下以及并网的状态下能够实现相互间的平稳过渡，实现整体供电质量的提升。

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]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.

[4]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.