太陽能光伏應用中儲能系統(tǒng)的應用分析

呂文昭

摘 要：在經(jīng)濟的高速發(fā)展中，能源問題備受關(guān)注，面臨短缺的問題。因此，為了實現(xiàn)對這一問題的緩解與解決，需要積極進行新能源的開發(fā)工作，尤其是將重點放在可再生能源的開發(fā)領(lǐng)域。太陽能光伏的選擇和應用在這一問題的應對方面極具價值。太陽能光伏在發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的過程中，很容易出現(xiàn)能量損失現(xiàn)象，因此，要重視儲能系統(tǒng)的選擇，降低能量損耗量。在儲能系統(tǒng)的應用和支持下，能夠保障能量供應的連續(xù)性。本文全面分析了太陽能光伏儲能系統(tǒng)的主要特征，介紹了其工作的主要原理，同時，探討了影響蓄電池使用周期的主要因素，展現(xiàn)了幾種常見的儲能系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：太陽能光伏；儲能系統(tǒng)；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.082

0 前言

對于太陽能自身而言，其發(fā)電產(chǎn)生的電源具有一定的間斷性，很難突破時間的限制，實現(xiàn)全天候發(fā)電，因此，不能滿足對負荷的連續(xù)性需求。為了更好地滿足社會生活的需要，需要借助儲能系統(tǒng)和設(shè)備，達到連續(xù)供應的狀態(tài)。比較常見的儲能系統(tǒng)分為三類，即超導線圈、飛輪以及電化學電池。因此，要對其進行系統(tǒng)分析，以便更好地認識儲能系統(tǒng)的價值。

1 對儲能系統(tǒng)在太陽能光伏應用中的概述

1.1 對蓄電池儲能的介紹

在電化學領(lǐng)域中，蓄電池是主要代表，實現(xiàn)能量向直流電能的轉(zhuǎn)化。這種能量主要獲取途徑是氧化還原。借助轉(zhuǎn)化獲取的支流電源會供應給負荷進行使用。目前，電化學介質(zhì)主要包含幾種類型，如鉛酸、鋰離子、金屬氫化物鎳等，其中，效果比較好、應用比較多的是鉛酸蓄電池。

1.2 對飛輪儲能的介紹

在儲能系統(tǒng)中，飛輪比較新，優(yōu)越性較為突出，其經(jīng)濟性較強，滿足綠色和高效的需求，安全性和可靠性顯著。其能量的補給主要通過風能、過剩的電能以及太陽能中獲取，凸顯機電儲能的特征，應用十分廣泛。其中，雙程飛輪具有較高的轉(zhuǎn)化率，尤其是處于高峰值的狀態(tài)的時候，功率容量十分巨大，同時，功率管理相對簡單，便于操作。在電壓和電流給定的背景下，能夠進行較為靈活的設(shè)計，因此，具有較好的發(fā)展前景，市場潛力巨大。因此，儲能系統(tǒng)受到社會諸多方面的關(guān)注。

1.3 對超導磁場儲能的介紹

對于超導磁場，主要是指立足磁場，將超導體圓環(huán)置于其中，對其進行降溫處理，直到降到臨界的溫度以下，清除磁場。鑒于電磁自身的感應性，圓環(huán)內(nèi)部會出現(xiàn)感生電流。為了實現(xiàn)電流的持續(xù)性供應，需要保障溫度處于臨界點以下。借助超導磁場獲取的電流儲能效果能夠滿足十幾年的需求，因此，這種儲能系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，能夠在短時間完成充電并提供較高的功率，因此，在整個工業(yè)領(lǐng)域應用較為廣泛。

2 全面分析太陽能光伏應用中的儲能系統(tǒng)

對于電源的儲能問題，備受世界各國的關(guān)注，重視建立電池儲能系統(tǒng)。在我國，鉛酸蓄電池產(chǎn)量較大，在技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，在國際上也占有重要地位。在我國，典型的大型儲電站在河北省，其主要目的是實現(xiàn)對風電出力的跟蹤，有效提升電能的直流，提升電能供給的可靠性。

2.1 對飛輪儲能應用的介紹

飛輪儲能技術(shù)受到高度重視，很多機構(gòu)希望將這一技術(shù)引入到風力發(fā)電領(lǐng)域，積極進行儲能系統(tǒng)的研發(fā)，目的是實現(xiàn)與電場的配合進行發(fā)電，能夠?qū)崿F(xiàn)對當?shù)仉娋W(wǎng)系統(tǒng)的有效調(diào)頻，有效改善電能質(zhì)量。在整個調(diào)頻過程中，飛輪儲能設(shè)備優(yōu)點突出，首先，具有較快的響應速度，立足相同容量環(huán)境，與水電和水電調(diào)頻資源相比較，借助飛輪進行調(diào)頻能夠提升效益，甚至達到兩倍的效果。其次，實現(xiàn)對能源的有效節(jié)約。飛輪調(diào)頻電站在建成之后，能夠滿足火電站全負荷運轉(zhuǎn)，大大提升能源的利用率。另外，也不需要對電網(wǎng)容量進行增加處理，有效提升了發(fā)電量峰值。在這一系統(tǒng)的應用下，整個電網(wǎng)容量升級的時間被延遲，有效節(jié)省審批新電場建設(shè)的時間，是真正意義上的節(jié)約。再次，滿足環(huán)保無污染的需求。飛輪儲能技術(shù)省去了燃料的耗費，因此，不會產(chǎn)生有害氣體。其轉(zhuǎn)子主要是由較輕但是強度較高復合材料構(gòu)成，借助樹脂實現(xiàn)對玻璃纖維和石墨的結(jié)合。懸浮的轉(zhuǎn)子主要處于電磁鐵和永磁鐵組合的架子上，同時，為了有效降低摩擦損耗，可以在真空環(huán)境中將電機的轉(zhuǎn)子和飛輪進行密封處理。

2.2 對超級電容儲能應用的介紹

目前，許多國家都積極開展超級電容儲能研究。作為大功率的二次電源，其具有較為廣泛的應用領(lǐng)域。首先，發(fā)揮電車電源的作用。超級電容器的特征是高功率的密度，能夠滿足電車在加速、啟動等對功率的高要求，同時，也可以充當混合電動車的啟動電源。借助蓄電池與超級電容器的并聯(lián)，能夠有效減少蓄電池自身重量和大小，延長起使用周期。其次，電子電源的應用。超級電容器能夠應用在衛(wèi)星上?；旌闲碗娫词切l(wèi)星普遍使用的電源，也就是將電池與太陽能進行組合。在完成安裝之后，實現(xiàn)對衛(wèi)星通信能力的改善。另外，這種超級電容器能夠滿足電動工具快速充電方面的需求，也可以發(fā)揮在醫(yī)療中急救電源的功能。這種電源不需要進行充放電方面的維護。再次，電力系統(tǒng)中的應用。對于變電站以及開關(guān)站而言，其主要應用的是電磁開關(guān)結(jié)構(gòu)，直流電源的控制需要借助分合閘完成。但是，電容儲能式所裝的電解電容可靠性不高，容量不大。超級電容器能夠?qū)崿F(xiàn)對分閘能量的有效供應，也發(fā)揮了傳統(tǒng)分合閘裝置的自身優(yōu)勢。超級電容器能夠在電流較小的環(huán)境中完成充分操作，也就是說，光伏電池能夠?qū)崿F(xiàn)對超級電容器的充電功能，有效提高光伏發(fā)電的有效性。

3 結(jié)束語

綜上，在對太陽能光伏應用中儲能系統(tǒng)的全面分析中可以發(fā)現(xiàn)，儲能系統(tǒng)自身優(yōu)勢較多，滿足能源的高密度需求，同時，有效降低成本，達到較高效率的能量轉(zhuǎn)化。鑒于單獨儲能系統(tǒng)的自身局限性，面對復雜的需求，要護照結(jié)合實際，發(fā)揮不同儲能系統(tǒng)的優(yōu)勢，靈活使用，更大程度地發(fā)揮太陽能光伏應用中儲能系統(tǒng)的作用，以滿足整個社會的多方面需求。

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