太陽能光伏應(yīng)用中儲能系統(tǒng)的應(yīng)用分析

國網(wǎng)亳州供電公司 戴明明 趙 輝

國網(wǎng)蒙城縣供電公司 戴 鵬 劉宏偉

太陽能光伏應(yīng)用中儲能系統(tǒng)的應(yīng)用分析

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伴隨經(jīng)濟的發(fā)展，能源開始變的短缺，解決這一問題最根本的辦法就是開發(fā)新的能源，尤其是開發(fā)可再生的能源，太陽能光伏的應(yīng)用就是很好的選擇。由于太陽能光伏在能量進行轉(zhuǎn)化的時候容易造成能量損失，所以必須要選擇好的儲能系統(tǒng)減少能量的損失。在太陽能光伏應(yīng)用中儲能系統(tǒng)主要起到源源不斷供應(yīng)能量的作用。本文主要對常用的儲能系統(tǒng)的特點及原理進行了分析，并對影響蓄電池壽命的因素進行了研究，本文還順便介紹了其他一些常見的儲能系統(tǒng)供大家了解。

太陽能光伏；儲能系統(tǒng)；蓄電池；應(yīng)用；分析

太陽能本身發(fā)電產(chǎn)生的電源就是間歇性的，每一年每一天不能時刻都在發(fā)電，沒法滿足負(fù)荷的全時需求，為了滿足人民各方面的生活及生產(chǎn)需要，必然要有儲能系統(tǒng)這種設(shè)備的存在。現(xiàn)存常用的儲能系統(tǒng)主要有三類，即超導(dǎo)的線圈、飛輪以及電化學(xué)電池。本文主要對它們的設(shè)計特點、原理以及具體應(yīng)用進行了分析，說明了儲能系統(tǒng)的重要性。

1.太陽能光伏應(yīng)用中儲能系統(tǒng)簡介

電化學(xué)里面具有代表性的就是蓄電池，它將能量直接轉(zhuǎn)化為了直流的電能，它這種能量是通過氧化還原多得的，轉(zhuǎn)化之后的直流的電源是供給負(fù)荷進行使用的?，F(xiàn)在可用作電化學(xué)的介質(zhì)主要有鉛酸、鎘鎳、金屬氫化物鎳、鋰離子、鋰聚合物以及鋅-空氣這六種，其中最受歡迎也最常見的是鉛酸蓄電池。

飛輪是一種新型的很優(yōu)越的儲能系統(tǒng)，它具有經(jīng)濟、綠色、高效及安全等諸多優(yōu)點，可以從風(fēng)能、電網(wǎng)中過剩的電能以及太陽能里面補給能量，它是純機電儲能的系統(tǒng)，優(yōu)點是比功率要高，比能量要大、壽命長且無二次的污染，因而受到廣泛的應(yīng)用。雙程飛輪的轉(zhuǎn)化率非常高，可達到百分之九十，由于其高峰值的時候功率的容量非常大，功率管理起來相對也比較簡單，電壓及電流給定的情況下，設(shè)計起來也更加靈活等諸多的優(yōu)勢，所以在市場上前景是非常好的，在儲能系統(tǒng)的應(yīng)用方面越來越受到社會的關(guān)注。

超導(dǎo)的磁場指的是在一個磁場里面放一個超導(dǎo)體的圓環(huán)，將其溫度降到臨界的溫度以下，將磁場撤去，因為電磁的感應(yīng)性，圓環(huán)里面便出現(xiàn)感生所產(chǎn)生的電流，假若想讓電流持續(xù)的出現(xiàn)，就要一直保持溫度降到臨界的溫度以下。由超導(dǎo)的磁場產(chǎn)生的電流儲能效果至少可達十年，所以說超導(dǎo)磁場是一種非常好的儲能系統(tǒng)。它由于具有充電時間很短就能短時間內(nèi)提供很高的功率的特性，所以在工業(yè)領(lǐng)域受到很大的歡迎。

2.太陽能光伏應(yīng)用中儲能系統(tǒng)的具體應(yīng)用簡介

在電源的儲能方面，世界很多國家都建立起電池儲能系統(tǒng)，我國鉛酸蓄電池的產(chǎn)量在國際上占據(jù)很重要的地位，在生產(chǎn)技術(shù)方面和國際也沒有太多的差距，在中國比較典型的大型儲電站2012年在河北建立，主要任務(wù)就是對風(fēng)電出力等進行跟蹤，將電能的質(zhì)量進行改善，將電能的可靠性予以提高。

在國外很多機構(gòu)或者公司都想將飛輪的儲能技術(shù)引入到風(fēng)力的發(fā)電上面，德國有個15秒就可以發(fā)1.65MW電力的儲能系統(tǒng)；美國一家公司正在建設(shè)一個可以產(chǎn)生20MW的儲能系統(tǒng)，其目的是為了和電場進行配合發(fā)電，一旦建成，紐約州總體電量的百分之十都由其儲備，可以調(diào)頻當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)系統(tǒng)，使電能的質(zhì)量得到改善。在調(diào)頻的服務(wù)過程中應(yīng)用飛輪儲能設(shè)備具有以下優(yōu)點：（1）響應(yīng)的速度很快。研究表明，在相同的容量之下，和水電、火電等傳統(tǒng)的調(diào)頻資源相對比，選用在飛輪基礎(chǔ)上相應(yīng)的調(diào)頻可以提高接近兩倍的好效益。（2）可以有效的對能源進行節(jié)約。飛輪的調(diào)頻電站應(yīng)用之后，火電站就可以滿負(fù)荷的運行，這可以將能源使用效率有效的提高起來。飛輪的調(diào)頻電站使用之后，在電網(wǎng)裝機的容量不需要新增的情況下，將發(fā)電量峰值有效的提高。這樣不但可以將電網(wǎng)容量的升級時間推遲，還可以將審批新電廠的時間節(jié)省出來，能源得到真正的節(jié)約。（3）即清潔又沒有污染。飛輪這種儲能技術(shù)，由于不需要消耗燃料，所以有害的氣體并不會產(chǎn)生。飛輪的轉(zhuǎn)子是由一種重量比較輕、強度比較高的玻璃纖維及石墨的復(fù)合型材料制成，通過樹脂進行膠合。在電磁鐵及永磁鐵進行組合的架子上懸浮著轉(zhuǎn)子，為了將摩擦的損耗減小，可以將電機的轉(zhuǎn)子和飛輪一起在真空的室中進行密封。

很多國家都在對超級電容儲能進行研究，歐洲、美國、日本等國家都對其進行了不同的投入計劃。作為大功率的二次電源，在人民生活的各個領(lǐng)域應(yīng)用都是非常廣泛的。具體的應(yīng)用如下：（1）電車的電源。超級的電容器是具有非常高功率的密度的，可以很好的將電車的爬坡、加速以及起動等功率需要予以滿足，也可以是混合型的電動車起動或者加速的電源。研究表明，通過將蓄電池與超級的電容器并聯(lián)當(dāng)成電源，可以將蓄電池重量及尺寸減少，將蓄電池使用的壽命延長。在2004年我國第一輛超級電容器的公交車和它快速的充電候車站系統(tǒng)開始試運行投入。這個系統(tǒng)將規(guī)劃難、機動性很差以及視覺污染等方面由無軌電車帶來的問題予以解決，以自身的低噪聲及零排放的性能將公交車可能造成的污染進行改善，將傳統(tǒng)蓄電池容易造成二次污染的問題解決掉，將其使用的壽命延長。（2）電子電源。超級電容器也可在衛(wèi)星上使用。衛(wèi)星上使用的多數(shù)是混合型的電源，即電池與太陽能的組合。超級的電容器一旦被裝上，定會改善衛(wèi)星脈沖的通訊能力。超級電容器可以滿足玩具及電動工具等快速充電的要求，因其具有快速充電的優(yōu)勢。像雙電層的電容器可被植入到醫(yī)療器械里面作為救急的電源，這種電源不需要過度的進行充放電的保護，并且具有使用的壽命長等諸多的優(yōu)點，所以將逐漸的取代傳統(tǒng)的電池。（3）電力系統(tǒng)。高壓的開關(guān)站以及變電站大多數(shù)使用的都是電磁操作的開關(guān)機構(gòu)，并配有硅整流的分合閘類裝置，以用作分合閘的保護、控制及操作的直流電源。但是電容的儲能式所裝的電解電容的可靠性是非常差的、其容量也是很有限的。研究表明，超級的電容器很好的保證了分閘能量的可靠供應(yīng)，同時也將傳統(tǒng)的分合閘裝置的優(yōu)點進行了保留。相關(guān)研究表明，超級的電容器可以在很小的電流狀態(tài)下進行充電，也就是說在陰天等環(huán)境下，光伏的電池也可以對超級的電容器進行充電，這一特性可以將微弱的電流充電和光伏的發(fā)電有效性進行提高。在當(dāng)今社會，超級電容器很多時候被用在高峰值的功率以及低容量場合。伴隨超級電容材料的不斷研究過程，功率及能量的密度將不斷的提高，在電力方面應(yīng)用將更加廣泛。

3.結(jié)語

通過對太陽能光伏應(yīng)用中儲能系統(tǒng)的具體應(yīng)用進行分析可以發(fā)現(xiàn)，儲能系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢，即應(yīng)用的低成本化、能量的高密度化、較高的轉(zhuǎn)化率等，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到人民生活的方方面面。但是，單個儲能系統(tǒng)并不能很好的完成復(fù)雜的過程，要想很好的將儲能系統(tǒng)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，需要在實際的使用中，應(yīng)理論結(jié)合實際，充分發(fā)揮不同儲能系統(tǒng)的優(yōu)勢，取長補短，將其進行靈活的使用，使太陽能光伏應(yīng)用中的儲能系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用，更好的為人民的生活服務(wù)。

[1]段開鋒.電池儲能系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[D].北京交通大學(xué),2014.

[2]周玉潔.飛輪儲能技術(shù)在含大規(guī)模風(fēng)電系統(tǒng)頻率控制中的應(yīng)用研究[D].華中科技大學(xué),2012.

[3]吳福保,楊波,葉季蕾,薛金花.大容量電池儲能系統(tǒng)的應(yīng)用及典型設(shè)計[A].中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、天津市人民政府.第十三屆中國科協(xié)年會第15分會場-大規(guī)模儲能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研討會論文集[C].中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、天津市人民政府:,2011:6.