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科普:光伏储能系统的概念和模式

国际太阳能光伏网  来源:分布式精英联盟  日期:2018-10-12

什么是光伏+储能?

储能主要是指电能的储存。光伏发出的加上蓄电池作为储能装置两者结合就是光伏+储能。光伏储能电站(系统)主要配合光伏并网发电应用,因此,整个系统是包括光伏组件阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统(BMS)、逆变器以及相应的储能电站联合控制调度系统等在内的发电系统。

光伏储能系统的工作模式

光伏发电具有午间短时间出力水平高,其他时段出力水平低和昼间有出力、夜间无出力的特点,储能技术具有能够实现电能的时空平移特点,为光伏电站配置储能间将光伏的午间出力转移至其他时段,消减电站出力尖峰、减少弃光。

在电池储能系统工作过程中,以尽量减少储能系统的充放电次数为原则,以延长储能系统的使用寿命。在光伏发电高峰时段,控制电池储能系统充电,对光伏电站出力进行削峰。在光伏发电高峰时段之后,控制电池储能系统放电,储能系统的放电控制可辅助平滑光伏出力的波动性和辅助系统调峰,以实现储能作用的最大化。根据储能放电的不同作用可划分储能系统的三种工作模式,分别为削峰、削峰+平抑及削峰+转移题样式

工作模式一:削峰

在光伏电站出力高峰时段,以削峰为应用目标控制电池储能系统充电,在光伏出力峰值时段过后,并在光伏昼间出力时段内,控制电池储能系统功率放大,放电至电池储能系统SOE工作范围下限值,然后储能系统停止工作,保证储能系统的工作时间在光伏电站的发电时间内,不额外增加光伏电站的工作时间,降低因配置储能系统,对光伏电站工作安排的影响。

工作模式二:削峰+平抑

在光伏电站出力高峰时段,以削峰为应用目标控制电池储能系统充电。大规模光伏电站的出力波动可分为两类,一类是光伏电站出力的缓慢变化,如昼夜交替导致的光伏电站出力周期性变化;另一类是光伏电站出力的突然变化,如浮云遮挡导致的光伏电站出力的突然下降。第一轮变化幅度大,但变化缓慢;第二类变化具有不可预见性和突然性,严重时出力在1~2s内从满发减至30%额定值以下。在光伏出力峰值时段过后,以平滑昼夜交替过程中,光伏电站出力的下降波动为目标控制储能系统放电,放电至电池储能系统SOE工作范围下限值,若已进入夜间,光伏电站出力降低至0时,储能系统的SOE仍大于0.2,控制储能系统以额定功率恒功率放电至SOE将至0.2,然后控制储能系统停止工作。

工作模式三:削峰+转移

在光伏电站出力高峰时段,以削峰为应用目标控制电池储能系统充电。光伏电站的出力时段为8:30~18:30,负荷的晚高峰出现在18:00~22:00之间,在该时段光伏电站已基本无出力,可通过控制电池储能系统放电以辅助系统调峰,为了减少储能系统的动作次数并简化对电池储能系统的操作,控制电池储能系统以恒功率放电,放电在电池储能系统SOE工作范围下限值,然后储能系统停止工作。

光伏储能分为什么类型?

并网式光伏储能系统:

白天晚上都可用光伏所发出的电量,分布式一般计量都是白天使用,晚上依然用电网电量。加上储能以后晚上可以储能系统放电。并网式光伏发电系统直接与配电网连接,电能直接输入电网,目前并没有配置储能系统,随着光伏“弃光限电”现象严重,以及光伏发电系统电力输出的波动较大等因素对可再生能源的利用与推广限制日益严重后,在并网式光伏系统中配置储能已成为目前大规模储能系统的方向之一。

离网储能系统

离网光伏发电系统又称为独立光伏发电系统,独立式光伏系统是相对于并网式光伏系统而言,指不接入电网而独立运行的光伏系统,主要由PV组件,DC/DC充电控制器、离网逆变器以及负载组成。

离网系统由以下部分组成:电池组件、光伏充放电控制器、蓄电池组、离网逆变器、交/直流负载。光伏充放电控制器,主要作用就是控制蓄电池的充、放电,并保护蓄电池过度充、放电。离网逆变器,离网逆变器的作用是把直流电能转化成交流电能,并提供给负载使用的装置。

光伏储能微电网

光伏储能微电网由五大基本部分构成,包括:太阳能电池阵列、并网逆变器、BMS管理系统、电池组、交流负载。系统采用光伏与储能系统混合供电,市电正常时,由光伏并网系统和市电为负载供电;市电断电时,由储能系统和光伏并网系统联合供电,系统内还配备监控、散热、消防、安保等装置,整套系统由监控管理系统控制,通过网络协调各组成部分的工作。

光伏储能微电网通常有两种运行模式:并网运行模式和孤岛运行模式。储能在这两种运行模式中都起到不可或缺的作用。

并网运行模式时,大量的分布式小容量电源并入用电侧,导致电力系统的不确定性增强,发电与用电的平衡协调矛盾加剧,储能是解决发电与用电平衡协调矛盾的有效手段,微电网中的分布式光伏或者风电等具有随机性、波动性和间歇性等特点,储能系统可以平滑这些分布式电源的功率输出,保持微电网的稳定,配合EMS的优化调度还可实现微电网的经济运行

孤岛运行模式时,微电网失去了大电网的参考,储能系统可以承担起电压和频率基准的主电源作用。孤岛时微电网的能量来源于分布式电能和储能系统,分布式能源的出力波动性使其很难匹配负荷需求,因此在微电网系统中配备一定容量的储能系统来抑制波动性提高供电可靠性。

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