儲(chǔ)能技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

吉青云

摘要：儲(chǔ)能技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)還存在諸多不可預(yù)測的風(fēng)險(xiǎn)，致使光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行安全得不到保證。因此，相關(guān)部門應(yīng)不斷樹立自主創(chuàng)新的工作意識(shí)，完善并改進(jìn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行缺陷，確保光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)管理水平穩(wěn)步提高。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的間歇性、波動(dòng)性等會(huì)造成一部分棄光現(xiàn)象，在我國西北尤其嚴(yán)重。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)中將儲(chǔ)能技術(shù)與大型電站相結(jié)合，提高對太陽能的消納能力，避免資源浪費(fèi)，十分必要。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能技術(shù);光伏發(fā)電系統(tǒng);應(yīng)用

引言

儲(chǔ)能技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)還存在諸多不可預(yù)測的風(fēng)險(xiǎn)，致使光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行安全得不到保證。因此，相關(guān)部門應(yīng)不斷樹立自主創(chuàng)新的工作意識(shí)，完善并改進(jìn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行缺陷，確保光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)管理水平穩(wěn)步提高。

1光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)

在光伏電站配置儲(chǔ)能主要實(shí)為了提供新能源消納、輔助執(zhí)行一次調(diào)頻等服務(wù)。此外儲(chǔ)能電站還可以參與調(diào)峰、調(diào)頻等電力市場交易，獲得部分收益。（1）對棄光問題的解決。光伏發(fā)電的發(fā)電功率波動(dòng)性較大，特別在一些比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，電網(wǎng)常常會(huì)出現(xiàn)無法把風(fēng)電和光伏發(fā)電完全消納的情況，應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)可以減小或避免棄光。在可再生能源發(fā)電場站側(cè)安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)，一旦電網(wǎng)運(yùn)運(yùn)行系統(tǒng)處于電力巔峰不足或者輸電通道出現(xiàn)異常狀況時(shí)，一些電力能源的發(fā)電條件受到外界客觀環(huán)境因素影響，實(shí)際的發(fā)電條件會(huì)受到約束，在實(shí)際的發(fā)電過程中，電源發(fā)電場釋放的電能質(zhì)量和運(yùn)營效果達(dá)不到預(yù)設(shè)的要求。（2）對電能質(zhì)量的提升。在各種可再生能源進(jìn)行電力傳輸?shù)倪^程中，風(fēng)電等可再生能源的發(fā)電效果會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，發(fā)電部門的管理人員應(yīng)采用獨(dú)特的施工處理技術(shù)，對電力系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及具體的發(fā)電功率進(jìn)行全面的檢驗(yàn)，在周密分析電力能源分布情況的基礎(chǔ)上，制定完善的發(fā)電設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而有效緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力的不足以及系統(tǒng)容量不足的發(fā)電現(xiàn)象，促進(jìn)電網(wǎng)的可再生能源的發(fā)電效果。通過在集中式可再生能源發(fā)電場站配置較大容量的儲(chǔ)能，基于場站出力預(yù)測和儲(chǔ)能充放電調(diào)度，實(shí)現(xiàn)場站與儲(chǔ)能聯(lián)合出力對出力計(jì)劃的跟蹤，平滑出力，滿足并網(wǎng)要求，提高可再生能源發(fā)電的并網(wǎng)友好性。與此同時(shí)，大型儲(chǔ)備電站的可再生系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合實(shí)際的發(fā)電情況，管理人員應(yīng)在充分發(fā)揮電能儲(chǔ)備的可再生能源放大效應(yīng)，并不斷完善和優(yōu)化可再生能源在實(shí)際發(fā)電過程中出現(xiàn)的不足和運(yùn)行缺陷，并確保電能能源的輸出總量達(dá)到預(yù)設(shè)的工作要求，進(jìn)而提高電力能源的運(yùn)行質(zhì)量，滿足廣大人民群眾的日常生活需求，不斷提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，進(jìn)而提高電力企業(yè)的競爭地位。

2儲(chǔ)能技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1在電力調(diào)峰上的運(yùn)用

并網(wǎng)發(fā)電處理人員應(yīng)利用先進(jìn)的處理技術(shù)，使用先進(jìn)的技術(shù)處理工藝流程，在電力達(dá)到巔峰時(shí)段都時(shí)，使得功率較大的電網(wǎng)負(fù)荷壓力降低。與此同時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)有機(jī)協(xié)調(diào)處理各類儲(chǔ)能技術(shù)。并根據(jù)自身需要做出相應(yīng)的調(diào)整。在負(fù)荷較低的時(shí)候儲(chǔ)存大量的能源，在負(fù)荷最高的時(shí)候?qū)⒓惺占哪芰酷尫?，在有效排解?fù)荷供電的基礎(chǔ)上，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2.2在微電網(wǎng)的運(yùn)用

在輸配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中，微電網(wǎng)并網(wǎng)是其主要的發(fā)展模式，科學(xué)融入相關(guān)電網(wǎng)處理技術(shù)，可以提升電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的整體效果，并采用孤島分類的運(yùn)行模式，將微電網(wǎng)系統(tǒng)和系統(tǒng)有機(jī)分離，各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行架構(gòu)進(jìn)行分離處理。

2.3在負(fù)荷轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用

在實(shí)際將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用在光伏發(fā)電系統(tǒng)的過程中，負(fù)荷轉(zhuǎn)移技術(shù)與前文中提到的電力調(diào)峰技術(shù)在運(yùn)轉(zhuǎn)原理方面有一定的相似之處，但是相比于電力調(diào)峰技術(shù)來說，負(fù)荷轉(zhuǎn)移技術(shù)具有更高的靈活性。在負(fù)荷的低谷階段，光伏發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際進(jìn)行發(fā)電的過程中如果產(chǎn)生了多余的電能，為了有效減少能源的浪費(fèi)，則能夠根據(jù)實(shí)際情況對多余的電能進(jìn)行儲(chǔ)存。而在負(fù)荷的高峰階段，由于用電需求的增加，光伏發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)電的過程中所釋放出的電能則很難滿足實(shí)際需要，此時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)就可以將自身在之前儲(chǔ)存的多余的電能釋放出來，使電網(wǎng)在供電的過程中能夠最大限度地保證穩(wěn)定。通過將儲(chǔ)能系統(tǒng)與光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合使用，兩者在相互配合的過程中，則能夠有效減少光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在高功率負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中根據(jù)波峰以及波谷用電量的不同而調(diào)整發(fā)電量給系統(tǒng)帶來的沖擊，使高峰階段市電的需求能夠得到有效減少，在保證用戶用電的基礎(chǔ)之上，減少用戶的用電支出，不僅保障了供電系統(tǒng)自身的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也在一定程度上保障了用戶的用電需求。從另外的一個(gè)角度來講，通過在光伏發(fā)電系統(tǒng)中合理應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，使負(fù)荷轉(zhuǎn)移技術(shù)最大限度的發(fā)揮作用，能夠有效減少光伏發(fā)電系統(tǒng)因外部沖擊而導(dǎo)致壽命縮短的情況，最大限度的延長光伏發(fā)電系統(tǒng)整體的質(zhì)量，通過負(fù)荷轉(zhuǎn)移，使光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律能夠最大限度地維持穩(wěn)定，保障其運(yùn)轉(zhuǎn)效益的基礎(chǔ)之上，提升其運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

2.4改善電能質(zhì)量

由于受到天氣、溫度、組件傾角等因素的影響，光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率會(huì)有所變化，造成了發(fā)電量的不穩(wěn)定，使發(fā)電量預(yù)測的難度增加，對饋入電網(wǎng)的諧波產(chǎn)生影響。并且，隨著太陽光照強(qiáng)度的變化，光伏發(fā)電功率會(huì)對電網(wǎng)潮流中的負(fù)荷特性產(chǎn)生一定的影響。光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)之后，會(huì)對電網(wǎng)潮流的方向、現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度、規(guī)劃運(yùn)行方式等產(chǎn)生影響，加大對電網(wǎng)調(diào)度及控制的難度。當(dāng)大量光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)后，將加劇電壓波動(dòng)，引起電壓調(diào)節(jié)裝置的頻繁動(dòng)作，使電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降。當(dāng)儲(chǔ)能接入光伏發(fā)電系統(tǒng)后，由相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)控制儲(chǔ)能裝置的充放電，可以達(dá)到對電網(wǎng)調(diào)峰的目的，使光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量得到有效控制。此外，儲(chǔ)能裝置的接入可以抑制電網(wǎng)潮流方向的改變，增加電網(wǎng)的穩(wěn)定性，從而提升光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)之后的電能質(zhì)量。

2.5提升供電可靠性

儲(chǔ)能系統(tǒng)可以發(fā)揮削峰填谷作用。在負(fù)荷高峰期，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以將自身儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化為電能，并注入到電網(wǎng)中。在負(fù)荷低谷期，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以將電網(wǎng)中多余的電能吸收并轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)能裝置對應(yīng)的能源形式儲(chǔ)存起來，通過削峰填谷來平衡電網(wǎng)的功率水平。同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以發(fā)揮備用電源功能。在一些微電網(wǎng)系統(tǒng)中，當(dāng)微電網(wǎng)在孤島運(yùn)行模式時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以為孤島狀態(tài)下的微電網(wǎng)提供所需電能。

2.6在電網(wǎng)電能質(zhì)量控制的應(yīng)用

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，要想使電網(wǎng)電能的質(zhì)量能夠得到有效控制，儲(chǔ)能技術(shù)的合理應(yīng)用必不可少，通過在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中合理應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，使光伏電源在實(shí)際供電的過程中性能能夠得到最大限度的穩(wěn)定。在這一過程中，工作人員通常情況下會(huì)采取一系列的措施對光伏并網(wǎng)進(jìn)行逆變控制，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際工作的過程中，其所產(chǎn)生的電能質(zhì)量也能夠得到有效控制，而在這一過程中，最主要發(fā)揮作用的就是我們所說的儲(chǔ)能控制系統(tǒng)，通過充分發(fā)揮儲(chǔ)能系統(tǒng)自身的作用，不僅能夠?qū)τ性礊V波進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)還能起到穩(wěn)定電壓的作用，使相角能夠始終處在合理的范圍之內(nèi)，并在相角出現(xiàn)偏差的時(shí)候，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證電網(wǎng)的發(fā)電質(zhì)量。以往，電力企業(yè)在對電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行控制的過程中，多數(shù)情況下采用的都是人工的手段，而在這一過程中，很多細(xì)節(jié)方面的問題很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這也會(huì)在一定程度上導(dǎo)致供電質(zhì)量受到影響[5]。尤其是在用電波峰以及波谷的不同階段，雖然能夠通過人工的方式對供電量進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是，這樣的調(diào)節(jié)很難保證完全準(zhǔn)確。而通過將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用在電網(wǎng)電能質(zhì)量控制之中，則能夠有效解決上述問題，這樣的操作方式能夠有效避免電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中由于在短時(shí)間內(nèi)供電量的大幅度調(diào)整而給電網(wǎng)系統(tǒng)自身造成的沖擊。最大限度地保證供電的穩(wěn)定性，同時(shí)也能在一定程度上降低因電網(wǎng)運(yùn)行故障而導(dǎo)致的區(qū)域停電的情況出現(xiàn)，使人民的用電需求能夠切實(shí)得到滿足，實(shí)現(xiàn)整體供電質(zhì)量的提升。

結(jié)束語

由于光伏發(fā)電本身帶有的間歇性與波動(dòng)性，在并入電網(wǎng)后，對電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成了一定的影響。而儲(chǔ)能裝置的引入與應(yīng)用，在很大程度上解決了這一問題。儲(chǔ)能系統(tǒng)在一定程度上解決了電能只能即發(fā)即用的問題，提高了供電的可靠性，改善了電能質(zhì)量，增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在未來的發(fā)展中，由于源源不斷的太陽能，光伏發(fā)電勢不可擋，必定會(huì)在我國的能源體系中占據(jù)越來越重要的地位。以光伏發(fā)電為代表的清潔能源發(fā)電在我國電網(wǎng)中的滲透率必將越來越高。儲(chǔ)能系統(tǒng)作為平滑新能源發(fā)電出力曲線、解決新能源消納問題、削峰填谷、改善電能質(zhì)量、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要手段，在未來的發(fā)展與研究中，必定會(huì)成為重中之重。通過一系列的激勵(lì)制度，來建立健全完整的人才資源管理體系，在因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃的基礎(chǔ)上，構(gòu)建安全、可靠的光伏發(fā)電操作系統(tǒng)，促進(jìn)社會(huì)平穩(wěn)運(yùn)行。

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