首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 电力工业论文 > 发电与发电厂论文 > 光伏发电系统中储能技术的应用分析

光伏发电系统中储能技术的应用分析

2021-03-16 144 上传者：管理员

摘要：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。而在实际设置系统储能单元的过程中，可以尝试使用阀控式密封铅酸蓄电池，在充分考虑光伏发电系统自身运转情况的基础之上，分析储能单元在处于不同工作模式的过程中其自身的运转特点，以此为依据，建立完善的放电控制系统以及充电控制系统，并对相应控制策略有效性的情况进行验证。

关键词：
储能技术
光伏发电系统
功率变化
放电控制系统
系统储能
加入收藏

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。

2、光伏发电系统对电网运行带来的影响

2.1 运行调度

光伏电源自身具有一定的可调度性，但是这种可调度性会在一定程度上受到外界天气因素的影响，尤其是在一些天气变化相对较快的城市或是海拔相对较高的地区，天空中的云层对于光伏电源可调度性的影响更加明显。在电网运行商的调度系统中，如果光伏电源的整体占比相对较高，且高于临界比例，在进行电力调度的过程中就需要采取一系列的保障措施，确保电网运行过程中的可靠性以及安全性能够切实得到保障[1]。除此之外，常规电价与光伏电价之间还普遍存在一定的差异，因此，在对电网进行调度的过程中也需要充分考虑经济性的相关问题，但是上述的所有操作都需要最大限度地避免给电网系统运行过程中的安全带来不利影响。

2.2 系统保护

光伏发电系统在实际运转的过程中，如果遇到光照相对强烈的情况，那么电站在实际进行输出的过程中功率也会相应增加，进而引发一系列的连锁反应，最直接的表现就是短路电流的增加，进而增加过流保护在配合过程中的难度，加大失误问题的发生概率。除此之外，电站输出功率的变化也会在一定程度上影响熔断器的常规工作，进而给电网系统的整体运转带来十分不利的影响。若光伏发电系统在工作的过程中没有正常接入配电网，支路潮流在实际运转的过程中则多数情况下是属于单向性输出，且这种单向性输出缺乏必要的保护措施。而在光伏发电系统运转的过程中，当配电网接入之后，配电网络自身的性质也会相应地发生变化，转成多元配电网络，但是在这一过程中，网络潮流的流向则会体现出较强的随机性特点，控制难度进一步增加，为了保证系统整体的运转安全，则需要在系统中常规进行方向性保护装置的安装。

2.3 电能质量

光伏发电系统在日常开展发电工作的过程中，经常会受到外界环境因素的影响，尤其是在阴雨天，空中巨大的云层，在一定程度上会遮挡住阳光，就会导致光伏电源的功率在短时间内大幅度上升或是下降，尤其是对大型的光伏系统影响更为普遍，系统内的电压在短时间内就有可能出现闪变，进而出现较大的频率波动，除此之外，也有部分类型的光伏发电系统是进行直流电发电的，在进行电网接入的过程中，如果采用的是逆变装置法，那么，谐波的出现概率也会大幅度增加，进而使电网系统的正常运转受到影响[2]。

2.4 线路潮流

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的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潮流流动，并在以往的基础上加入了短路电流。

而在这一过程中，对电压进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：第一个方面的情况是三项不平衡，第二个方面的情况是节点电压越限，第三个方面的情况是支路潮流越线，除此之外，还会出现频率波动以及变压器容量越限等方面的情况[3]。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，那么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损耗增加。

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[4]。

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转，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 在电网电能质量控制的应用

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能够得到有效控制，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，使光伏电源在实际供电的过程中性能能够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的过程中，其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的范围之内，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。

以往，电力企业在对电网的电能质量进行控制的过程中，多数情况下采用的都是人工的手段，而在这一过程中，很多细节方面的问题很难被及时发现，这也会在一定程度上导致供电质量受到影响[5]。尤其是在用电波峰以及波谷的不同阶段，虽然能够通过人工的方式对供电量进行调节，但是，这样的调节很难保证完全准确。而通过将储能技术应用在电网电能质量控制之中，则能够有效解决上述问题，这样的操作方式能够有效避免电网在实际运转的过程中由于在短时间内供电量的大幅度调整而给电网系统自身造成的冲击。最大限度地保证供电的稳定性，同时也能在一定程度上降低因电网运行故障而导致的区域停电的情况出现，使人民的用电需求能够切实得到满足，实现整体供电质量的提升。

3.3 在负荷转移中的应用

在实际将储能技术应用在光伏发电系统的过程中，负荷转移技术与前文中提到的电力调峰技术在运转原理方面有一定的相似之处，但是相比于电力调峰技术来说，负荷转移技术具有更高的灵活性。在负荷的低谷阶段，光伏发电系统在实际进行发电的过程中如果产生了多余的电能，为了有效减少能源的浪费，则能够根据实际情况对多余的电能进行储存。

而在负荷的高峰阶段，由于用电需求的增加，光伏发电系统在发电的过程中所释放出的电能则很难满足实际需要，此时，储能系统就可以将自身在之前储存的多余的电能释放出来，使电网在供电的过程中能够最大限度地保证稳定。通过将储能系统与光伏并网发电系统联合使用，两者在相互配合的过程中，则能够有效减少光伏并网发电系统在高功率负荷运转的过程中根据波峰以及波谷用电量的不同而调整发电量给系统带来的冲击，使高峰阶段市电的需求能够得到有效减少，在保证用户用电的基础之上，减少用户的用电支出，不仅保障了供电系统自身的经济效益，同时也在一定程度上保障了用户的用电需求。

从另外的一个角度来讲，通过在光伏发电系统中合理应用储能技术，使负荷转移技术最大限度的发挥作用，能够有效减少光伏发电系统因外部冲击而导致寿命缩短的情况，最大限度的延长光伏发电系统整体的质量，通过负荷转移，使光伏发电系统的运转规律能够最大限度地维持稳定，保障其运转效益的基础之上，提升其运转的稳定性。

3.4 在负荷响应时的应用

电网在实际运转的过程中，为了最大限度地保证运转的稳定性，减少故障问题的发生概率，往往会针对一些高功率的负荷进行自动控制并调整，在负荷的高峰阶段，不同部分的电网往往会交替运作，进而确保负荷高峰阶段电网的运转能够真正保证安全以及正常。而通过在电力用户中应用光伏储能系统，则能够最大限度地保证针对用户的供电稳定，但是在这一过程中，相关人员需要重点关注的一个问题就是光伏储能电站以及电网之间在与负荷响应控制系统进行连接的过程中，至少有一条通信线路能够正常工作，这样的操作方式能够最大限度地避免一些高功率设备给光伏发电系统正常运转带来的不利影响，真正实现负荷的高质量响应。

在将负荷响应技术应用到光伏发电系统的过程中，通过对不同电网选择性的交替应用，能够有效降低光伏发电系统在实际运转过程中故障的发生率，通过负荷响应，及时对高功率的负荷进行调整，使其能够在临界值范围之内进行工作，保证供电稳定的基础之上，还能在一定程度上减少调整供电量过程中给电网正常运转带来的不利影响，确保电网能够稳定运转，进而最大限度地保证整体的供电质量。

3.5 复合型储能光伏并网技术的应用

传统的光伏并网发电系统所需要应用的储能技术十分简单，而且其功率运行并不十分稳定，所以在此基础上，通过技术升级并使用复合技术，就能保证复合储能型光伏并网系统的应用可以真正实现提高当前并网系统的应用效率。在我国的电力系统当中，这种复合型技术的应用十分广泛，其中很多企业在建设复合储能型光伏电网的应用时，可以使用超级电容器加蓄电池的组合方式，这样通过蓄能就能保证在系统运动时，可以有效降低整体网流的谐波含量，这也可以保障电网功率输出的稳定性获得有效提升。

同时，这种系统还可以搭载变转器和光伏阵列等其他电子元件，实现利用超级容器和蓄电池之间的优势互补来确保在进行运转的过程中可以使功率波动问题得到有效缓解，还能真正实现对并网电流波的质量进行调整，这样就能确保通过此方式来提高光伏电站的整体应用性能。此外，通过可调度性的提升，也可以降低系统本身所存在的受外界干扰问题，这样也可以大大提高光伏并网发电系统的应用稳定性。值得注意的是，由于该方式的应用具有复杂性，所以在具体进行建设时，也需要根据不同企业的实际需要来进行有效应用，这样才能保证该方式的应用可以真正实现提高电网的运行效率，并为电网建设工作起到良好的保障作用。

4、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。而从我国现阶段的情况来看，储能技术虽然在一定程度上得到了发展，现阶段光伏发电系统中所使用的储能技术相较于以往已经有了较大幅度的进步，但是，研究人员还需要进一步开发新的储能装置，使我国光伏并网发电能够真正得到发展，使其应用范围能够真正得到扩大，让太阳能光伏并网发电技术能够真正使我国的更多人民受益，使发电能够真正做到绿色环保，进而有效减少以往火力发电给环境带来的不利影响。

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.

[5]常一.光伏发电并网技术在电力系统中的应用[J].工程技术研究,2018(12):248-249.

杨润广.储能技术在光伏发电系统中的应用[J].科技创新与应用,2021(10):188-190.