光伏储能的意义
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。
光伏储能发电系统,根据类型的不同,一般由光伏方阵、太阳能控制器和逆变器(并网逆变器和储能逆变器)、蓄电池组及电池管理装置BMS、监控及能量管理系统EMS和负载等构成。储能系统的光伏方阵与并网系统设计和安装都一样,但是电气系统没有统一的标准方案,要根据用户的需求去设计,因此需要熟悉设备原理,掌握设计方法,才能为用户量身订做方案。在整个光伏储能系统中,太阳能控制器、逆变器及蓄电池等部件之间的连接也需要设计者去挑选优质的电源连接器,好的光伏直流电连接器能够有效保障整个储能系统的运行。光伏储能系统是将光伏发电系统与储能电池系统相结合,主要在电网工作应用中起到“负荷调节、存储电量、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等作用应用。通俗来说,可以将储能电站比喻为一个蓄水池,可以把用电低谷期富余的水储存起来,在用电高峰的时候再拿出来用,这样就减少了电能的浪费;此外储能电站还能减少线损,增加线路和设备使用寿命。并网储能逆变器大规模应用在光伏电站中,将会对光伏产业带来更好的发展机会。
目前来说,使用蓄电池是相对最为经济和效率最高的方式。
光伏发电,是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
光伏发电由于受日照时间的限制,发电量称不均匀的状态。发电量的时间分布和用电量的时间分布通常难以匹配,所以存在一个将发电高峰时的电量存储起来,在用电高峰时使用的过程,即能量储存(储能)。
由于电能本身难以存储。对于不能通过调节发电量来匹配用电量的电站(电力生产系统),可以通过将电能转化为其它易存储的能量形式,在需要时将其重新转换为电能的方法来达到发电量与用电量之间的匹配。
电池储能,是将电能转化为化学能存储,需要时将化学能重新转化为电能使用。在光伏发电中,使用蓄电池是相对最为经济和效率最高的方式。
除了存储化学能之外,电站储能的中间能量形式还有:
抽水储能:这是当前投入实际使用较多的一种方式。即用专门的抽水发电设备,用多余的电能将水抽到水库中,用电时利用水力发电。缺点是随水位变化发电量存在不均匀;
加热储能:利用电力加热介质,用电时再利用热能发电;
直接储电:采用超级电容存储电能。这是当前最有前途的电站储能方式,效果和使用电池类似,但现在技术和成本尚达不到大规模应用。
另外还有超导储能、机械储能等处于研究中的方案。
离网:光伏组件通过充电控制器给蓄电池充电,通过逆变器给负载使用。先用光伏的电,余电储存,不可将电接入国家电网
微网储能:由多种能源体搭建而成,光伏发电,风力发电,柴油机发电,水力发电,将这些电通过EMS能源管理系统,以最优的配置管理,自用,用蓄电池储能,余电接入国家电网。也有户用级的。
三种逆变器应用不同的场合:
并网:有市电接入点,平时有市电可用,当阴雨天组件不能发电时,不影响用户使用。
离网:目的是将光伏发电供自己用,多余的电储存起来晚上或阴雨天时用,不受市电停电的影响。在无电地区应用比较多。
微网储能:一般应用在大型无电地区,以镇,村级为单位,海岛上等大型公共场合。一般户用级也有安装储能逆变器的,可能成本上高了一些。
总之,根据自己的应用条件来选择适合自己的光伏系统,在应用,成本上都能得到最优的配置。
分布式光伏发电包括并网型分布式光伏发电、离网型分布式光伏发电及多能互补微电网等应用形式。并网型分布式发电多应用于用户附近,一般与中、低压配电网并网运行,自发自用,不能发电或电力不足时从网上购电,电力多余时向网上售电;离网型分布式光伏发电多应用于我国边远地区和海岛地区,它不与大电网连接,利用自身的发电系统和储能系统直接向负荷供电;分布式光伏系统还可以与其它发电方式组成多能互补微电系统,如水/光/风/储互补发电系统等,既可以作为微电网独立运行,也可以并入电网联网运行;对于西部地区在地面建设规模较大的光伏系统,为特定的用户供电并通过公共电网进行负荷平衡的,也可以看作为一种广义的分布式光伏发电。