储能技术对并网光伏电站的作用分析

储能技术对并网光伏电站的作用分析

发表时间：2018-04-19T16:22:21.923Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：钟东长[导读] 摘要：近年来，储能技术对并网光伏电站的作用得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。

（佛山综合能源有限公司广东佛山 528000）

摘要：近年来，储能技术对并网光伏电站的作用得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了太阳能电池储能设备，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就光伏发电系统中储能技术的改进策略展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：储能技术；并网光伏电站；作用；分析

1 储能技术光伏并网发电系统对电网的影响

目前，由于光伏发电系统规模相对于电网规模较小，同时也由于储能系统成本较高，光伏系统并网发电时通常不采用储能系统，这使得光伏系统对电网带来了一些不良的影响，并且，随着光伏发电系统规模的不断扩大以及光伏电源在系统中所占比例的不断增加，这些影响变得不可忽视。通过对光伏发电的特性分析可知，光伏发电系统对电网的影响主要是由于光伏电源的不稳定性造成的，从电网安全、稳定、经济运行的角度分析，不加储能的光伏并网发电系统对电网造成的影响主要有以下几点。

1.1对线路潮流的影响

未接入光伏并网发电系统的时候，电网支路潮流一般是单向流动的，并且对于配电网来说随着距变电站的距离增加有功潮流单调减少。然而，当光伏电源接入电网后，从根本上改变了系统潮流的模式且潮流变得无法预测。这种潮流的改变使得电压调整很难维持，甚至导致配电网的电压调整设备(如阶跃电压调整器、有载调压变压器、开关电容器组)出现异常响应，同时，也可能造成支路潮流越限、节点电压越限、变压器容量越限等从而影响系统的供电可靠性，此外，这种潮流的随机性也不利于制定发电厂发电计划。

1.2对系统保护的影响

当光照良好，光伏并网电站输出功率较大时，短路电流将会增大，可能会导致过流保护配合失误，而且过大的短路电流还会影响熔断器的正常工作。此外，对于配电网来说，未接入光伏发电系统之前支路潮流一般是单向的，其保护不具有方向性，而接入光伏发电系统以后，该配电网变成了多源网络，网络潮流的流向具有不确定性。因此，必须要求增设具有方向性的保护装置。

1.3对电网经济性运行的影响

由于光伏电源的自身输出不稳定性，当光伏发电系统并网运行后，系统必须增加相应容量的旋转备用，以保证系统的调峰、调频能力，也就是说，光伏并网发电系统向电网供电，降低了机组利用小时数，牺牲了电网的经济性运行。并且，在分析电网的节能环保效果时，应当考虑这部分旋转备用的耗能和排放。

1.4对电能质量的影响

受云层遮挡的影响，光伏电源的发出功率可能在短时间内从100%降到30%以下，或由30%以下增至100%，对于大型光伏并网系统来说，会引起电压的波动与闪变或频率波动。此外，由于光伏发电系统所发出的电能为直流电，必须经过逆变装置接入电网，这一过程必将产生谐波，对电网造成影响。

1.5对运行调度的影响

光伏电源的输出功率直接受天气变化影响而不可控制，因此，光伏电源的可调度性也受到制约，当某个系统中光伏电源所占到一定比例后，电网运行商应认真考虑如何安全可靠地进行电力调度。另外，光伏电价与常规电价也存在着差异，如何在满足各种安全约束的条件下对电网进行经济性调度也将成为一个值得关注的问题。

2储能系统在光伏发电系统中的作用

通过对光伏发电的特性分析可知，光伏发电系统对电网的影响主要是由于光伏电源的不稳定性造成的，从电网安全、稳定、经济运行的角度分析，不加储能的光伏并网发电系统将对线路潮流、系统保护、电网经济运行、电能质量和运行调度等方面产生不利影响。光伏电站并网，尤其是大规模光伏电站并网隋思安网带来的影响是不可忽视的。目前解决光伏电站对电网影响的途径是提高电网灵活性或为并网光伏电站配置储能装置。

储能系统在光伏电站中的作用主要体现在以下几个方面：1）保证系统稳定。光伏电站系统中，光伏输出功率曲线与负荷曲线存在较大差异，而且均有不可预料的波动特性，通过储能系统的能量存储和缓冲使得系统即使在负荷迅速波动的情况下仍然能够运行在一个稳定的输出水平。2）能量备用。储能系统可以在光伏发电不能正常运行的情况下起备用和过渡作用，如在夜间或者阴雨天电池方阵不能发电时，这时储能系统就起备用和过渡作用，其储能容量的多少取决于负荷的需求。3）提高电力品质和可靠性。储能系统还可防止负载上的电压尖峰、电压下跌和其他外界干扰所引起的电网波动对系统造成大的影响，采用足够多的储能系统可以保证电力输出的品质与可靠性。

3 储能在光伏系统中的应用

光伏系统发电受自然条件影响，具有间歇性、随机性、周期性等特点，采用储能技术可以保证光伏系统平滑并网，提高电能品质，使得光伏系统更友好并网。同时储能技术还可以解决目前光伏系统并网中遇到的限电等问题。

3.1平滑光伏系统输出，解决弃光问题

通过在光伏系统中配置一定容量的储能，可有效抑制光伏系统的波动问题，平滑光伏系统输出，改善并网特性，如图1所示。限电问题一直是我国西部大型电站的痛点，电网建设速度赶不上新能源发展的速度，地方消纳不足，导致大量的弃光弃风现象。据统计仅甘肃省2015年上半年的弃光率接近30%，给投资者造成了巨大的经济损失。储能系统可在限电期间将光伏多余电力储存起来，在光伏电力不足时将电力释放出来，减少弃光，有效解决光伏限发问题，保证系统投资收益，如图2。

3.2 通过储能增强系统调频调峰能力，提高稳定性

传统的调峰机组响应时间长大几分钟，光伏发电渗透率增大后，原有备用机组容量不够和响应速度慢的问题日益凸显。据权威机构计算，储能系统调峰比一般的燃气机组相比价格低，且储能系统的响应时间一般毫秒级，可有效增强系统的调峰能力。

新能源的渗透率提高，对系统调频要求也越高，尤其是在系统出现频率波动同时，新能源又发生了功率波动，双重故障会导致灾难性的脱网事故。通过配置储能系统在频率出现偏差时进行快速功率汲取或释放，保证系统频率稳定，如图3。储能逆变器采用的虚拟同步发电机控制新技术，通过下垂控制和转动惯量稳定频率和电压，进一步改善系统性能，并可实现弱网接入、并离网无缝切换等功能。

3.3构建智慧微网系统，为偏远无电区提供清洁能源

光储系统可以构建智慧微电网，既可以和大电网联网运行，也可以离网运行，进一步提高了区域供电的安全性和稳定性，还可以解决偏远地区的供电问题。国外研究数据表明，对于户用系统供电的稳定性而言，如果每一家安装了5千瓦时的储能电池，可以将风险降到最低，临界重要负荷中断的平均持续时间（SAIDI）、平均每位用户的中断次数(SAIFI)、未供电的重要负荷量（UCL）三项指标几乎为0。 4结语

综上所述，加强对储能技术对并网光伏电站作用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的并网光伏电站工作过程中，应该加强对储能技术关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1]王志坤.新能源产业中的储能电池应用及其产业化前景[J].电器工业.2017（11）：60-62.

[2]叶锋.新能源发电的储能技术[J].农村电气化.2017（01）：115-116.