林大為

（國家電力投資集團(tuán)福建分公司，福建 福州 350000）

在工業(yè)發(fā)展快速進(jìn)步的前提下，煤炭以及石油資源等傳統(tǒng)能源消耗非常嚴(yán)重，導(dǎo)致社會出現(xiàn)了嚴(yán)重能源緊缺現(xiàn)象，而一次能源的大量使用同時也給人們的生活環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染問題，因此，發(fā)展低污染、可再生能源技術(shù)來逐漸取代傳統(tǒng)能源已經(jīng)成為目前非常緊要的一個課題。太陽能分布非常廣泛，而且是一種可再生能源，光伏發(fā)電主要是充分利用太陽能來產(chǎn)生電能，近幾年該技術(shù)得到了快速發(fā)展，迄今為止，這些范圍內(nèi)光伏發(fā)電整體裝機(jī)容量已經(jīng)超過了15 GW，但在全體總體裝機(jī)容量中僅僅占到了1%，而這一比例預(yù)計在未來10年中將達(dá)到15%左右。由此可見，光伏發(fā)電對于世界能源結(jié)構(gòu)來說具有非常重要的意義，在未來具有非常廣闊的發(fā)展前景。

1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及特點

典型的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要包括了光伏列陣、最大功率點跟蹤裝置、儲能系統(tǒng)、并網(wǎng)逆變器以及并網(wǎng)電壓器等幾個部分[1]。

在整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，光伏列陣是其最基本的組成部分，其主要通過將太陽能光伏電池進(jìn)行單體串并聯(lián)來組成，然后充分結(jié)合發(fā)電系統(tǒng)實際需要，將其按照串聯(lián)以及并聯(lián)等方式安裝在支架上，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中太陽能轉(zhuǎn)化為電能的過程主要是通過光伏列陣單元來實現(xiàn)；為了充分保證光伏能源能夠?qū)崿F(xiàn)充分利用，就必須要利用最大功率點跟蹤裝置來實現(xiàn)對其控制，由于光伏電池陣列具有非常明顯的非線性特征，因此，其功率輸出會受到光照、溫度、負(fù)載等各種因素的一種影響，而利用最大功率點跟蹤裝置能夠充分保證光伏電池陣列在實際運行過程中始終保持相應(yīng)的最大功率輸出狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上就能夠?qū)崿F(xiàn)對光伏能源的高效利用；儲能系統(tǒng)在整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)揮出了調(diào)節(jié)、控制的作用。其能夠?qū)⒊渥惆l(fā)電狀態(tài)下的電能進(jìn)行有效存儲，并結(jié)合實際用電狀況進(jìn)行電能釋放，將光伏電源的輸出狀態(tài)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，讓其保持在平衡狀態(tài)；并網(wǎng)逆變器以及變壓器的主要作用是針對輸出直流電進(jìn)行轉(zhuǎn)化后形成可以被利用的交流電，是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中重要的一個組成部分。

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有以下一些特征；①光照強(qiáng)度、溫度等各種環(huán)境因素會對光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生影響，由此就會導(dǎo)致其輸出功率產(chǎn)生劇烈變化，天氣多變狀況下，發(fā)明功力也會呈現(xiàn)出非常明顯的隨機(jī)性和不可控性；②光伏發(fā)電系統(tǒng)整體造價成本較高，因此，要充分利用最大功率點跟蹤技術(shù)來實現(xiàn)對太陽能資源的最大程度利用，而且，電網(wǎng)必須還能夠?qū)夥娔苓M(jìn)行最大程度地吸收；③為了實現(xiàn)對太陽能的高效利用，通常情況下光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)的過程中會將電流以及電壓設(shè)置為同相，即整個系統(tǒng)只能夠提供有功功率。

2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)影響

2.1 對線路潮流的影響

電網(wǎng)正常運行過程中支路潮流通常情況下呈現(xiàn)出單向流動特征，而且會隨著與變電站之間距離的增加導(dǎo)致配電網(wǎng)有功潮流單調(diào)逐漸減小。但是，將光伏電源接入到電網(wǎng)系統(tǒng)中后，從而使得整個潮流狀況具備了不可預(yù)測性。潮流產(chǎn)生改變之后使得電壓調(diào)整難度更大，而且整個電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓調(diào)整設(shè)備也經(jīng)常會出現(xiàn)異響狀況，與此同時，支路潮流也很可能會在此影響下出現(xiàn)越限、節(jié)點電壓越限、變壓器容量越限等一些狀況，在此情況下就會對整個供電系統(tǒng)運行可靠性形成嚴(yán)重影響，另外，由于潮流具有了隨機(jī)性，因此會對發(fā)電廠的發(fā)電計劃制定形成影響。

2.2 對系統(tǒng)保護(hù)的影響

光伏電站輸出功率會隨著光照情況的改善而增大，而且短路電流也會隨之增大，在此情況下，就很可能會導(dǎo)致過流保護(hù)配合出現(xiàn)失誤狀況，而由于短路電流過大，會對熔斷器正常工作形成影響。此外，配電系統(tǒng)在光伏發(fā)電系統(tǒng)未接入之前，支路潮流通常情況下呈現(xiàn)出單向現(xiàn)象，而且保護(hù)也并不具備方向性，但是當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)接入供電網(wǎng)絡(luò)之后，使得配電網(wǎng)絡(luò)成為多源電網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)潮流的具體方向也存在較大的不確定性。鑒于此，必須要在整個系統(tǒng)中增加具備一定方向性的保護(hù)裝置[2]。

2.3 對電網(wǎng)運行經(jīng)濟(jì)性的影響

光伏電源本身的功率輸出具有一定的不穩(wěn)定性，當(dāng)完成并網(wǎng)運行之后，必須要增設(shè)具備一定容量的旋轉(zhuǎn)備用，這樣才能充分保證系統(tǒng)具備調(diào)峰、調(diào)頻等基本技能，如此可見，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電能輸出主要是建立在機(jī)組利用小時數(shù)減小的基礎(chǔ)之上，從而使得整個電網(wǎng)運行經(jīng)濟(jì)性受到影響。與此同時，在實際針對電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保效果進(jìn)行分析的時候，必須要對旋轉(zhuǎn)備用所產(chǎn)生的能源消耗以及排放進(jìn)行充分考慮。

3 儲能在光伏并網(wǎng)發(fā)電中的應(yīng)用分析

由上述的分析可以發(fā)現(xiàn)，光伏電站并網(wǎng)會對整個電網(wǎng)系統(tǒng)帶來不可忽視的影響，而規(guī)?；墓夥娬静⒕W(wǎng)所產(chǎn)生的影響更大。當(dāng)前，針對這個問題主要采取了以下兩種措施：①從電網(wǎng)層面來看，要不斷提升重點網(wǎng)絡(luò)的靈活性，建立起高效運行的智能化；②從光伏電站的層面來看，要充分利用儲能裝置。嚴(yán)格地講，電力儲能技術(shù)是靈活的輸電技術(shù)總的一種，將其在光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對光伏電源充放電過程的有效控制，從而有效解決光伏電站的運行過程中存在的不穩(wěn)定的問題，有效避免了因光伏電源的不穩(wěn)定輸出而對整個供電網(wǎng)絡(luò)運行產(chǎn)生負(fù)面影響。在整個光伏電站之中配備相應(yīng)的儲能裝置之后。不僅能夠有效解決上述存在的問題，而且通過應(yīng)用合理控制措施，還能夠額外產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益、運行效益以及環(huán)境效益[3]。

儲能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用主要有以下幾個方面：

（1）電力調(diào)峰：電力調(diào)峰最主要的目的是實現(xiàn)對電網(wǎng)峰電時段大功率負(fù)荷集中性的電能需求問題，最大程度實現(xiàn)對電網(wǎng)負(fù)荷壓力的有效控制，儲能裝置能夠充分結(jié)合電網(wǎng)實際運行狀況，在電網(wǎng)負(fù)荷較低的狀況下將光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能進(jìn)行有效存儲，然后將其在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時段進(jìn)行釋放，讓整個電網(wǎng)功率峰值輸出能力得到有效提升，供電網(wǎng)絡(luò)的運行可靠性也能得到有效改善。

（2）電網(wǎng)電能質(zhì)量控制：在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中充分用儲能裝置，能夠使光伏電源的供電特征得到有效改善，讓光伏電源能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的電能供應(yīng)，因此，充分利用合理的逆變控制策略，儲能系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€光伏發(fā)電系統(tǒng)電能質(zhì)量進(jìn)行有效控制。

（3）微電網(wǎng)：對于輸配電系統(tǒng)來說，微電網(wǎng)并網(wǎng)是非常重要的一個發(fā)展方向，其能夠?qū)崿F(xiàn)對供電可靠性的有效提升[3]。當(dāng)微電網(wǎng)與整個系統(tǒng)實現(xiàn)分離的時候，也就是微電網(wǎng)處于孤島運行模式，其能夠獨立完成電網(wǎng)負(fù)荷的供電任務(wù)，在此情況下，充分利用光伏電源來組成微電網(wǎng)，能夠充分發(fā)揮出儲能系統(tǒng)的作用，讓整個系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性以及安全性得到充分保障。

4 儲能系統(tǒng)發(fā)展需求

當(dāng)前，蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛的一種儲能裝置，但是，蓄電池本身的使用壽命比較短，而且其功率密度也相對較低，對充放電都提出了更高的要求，使用成本也比較昂貴，導(dǎo)致其在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用受到了極大的限制，始終不能形成規(guī)?；榱诉M(jìn)一步提升儲能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，有效提升光伏并網(wǎng)的實際性能，就必須要對儲能技術(shù)、控制技術(shù)、綜合分析技術(shù)等進(jìn)行全面考慮[4]。

4.1 儲能技術(shù)

儲能裝置在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用環(huán)境比較惡劣，而且，在實際應(yīng)用過程中還會受到光發(fā)發(fā)電輸出不穩(wěn)定的嚴(yán)重影響，而由于其充放電條件相對比較差，而且還會經(jīng)常出現(xiàn)充放電小循環(huán)現(xiàn)象。因此，在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的儲能技術(shù)必須要從以下幾個角度進(jìn)行不斷的改進(jìn)：首先，要針對其能量以及功率密度進(jìn)行不斷增強(qiáng)；其次，要針對儲能裝置進(jìn)一步改善其使用壽命；再次，要進(jìn)一步提升儲能裝置的充放電速度；另外，要不斷拓展其在不同環(huán)境狀況下的穩(wěn)定運行；最后，實現(xiàn)儲能技術(shù)應(yīng)用成本的有效控制。

4.2 控制技術(shù)

為了能夠有效延長儲能裝置的使用壽命，提升其能量輸出最大值，并實現(xiàn)使用效率的最優(yōu)化，必須要充分結(jié)合儲能裝置的具體特征[5]，合理地選擇最佳的充放電策略。鑒于此，就必須要針對儲能裝置開發(fā)出更加合理儲能控制系統(tǒng)。另外，由于目前廣泛使用的儲能裝置并不能直接應(yīng)用工頻交流電，因此，要盡快加大研發(fā)力度，研制出電能轉(zhuǎn)化裝置等一些配套設(shè)備。

4.3 綜合分析工具

只有在針對光伏儲能系統(tǒng)進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上才能有效開發(fā)的光伏儲能系統(tǒng)。因此，針對光伏行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及儲能系統(tǒng)生命周期成本等進(jìn)行深入分析探討，才能最終促進(jìn)光伏儲能系統(tǒng)的成熟發(fā)展，進(jìn)一步提升光伏儲能系統(tǒng)的應(yīng)用價值。

5 結(jié)語

總之，電力儲能技術(shù)正朝著轉(zhuǎn)換高效化、能量高密度化和應(yīng)用低成本化方向發(fā)展，本文就儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中的應(yīng)用展開闡述，討論了儲能技術(shù)在光伏并網(wǎng)中的應(yīng)用及未來儲能系統(tǒng)的發(fā)展需求。當(dāng)然，目前儲能裝置的應(yīng)用還存在一定的問題，因此要不斷強(qiáng)化研發(fā)，促進(jìn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的快速發(fā)展。