易一鵬

【摘 要】我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，使得能源的消耗量越來越大，隨著科學技術的發(fā)展和國家對于新能源開發(fā)政策的支持，光伏發(fā)電被廣泛的應用，但是目前在光伏發(fā)電系統(tǒng)中能源的儲備技術還不夠成熟，論文就光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術進行分析，并分析探討儲能技術的可行性方案。

【Abstract】With the rapid development of economy and society of China， the consumption of energy is more and more big. With the development of science and technology and the national policy support for new energy development， photovoltaic power generation is widely used. However， in the photovoltaic power generation system， the energy storage technology is not mature enough. In this paper， the storage of photovoltaic power generation system was analyzed， and the feasibility of scheme of energy storage technology was analyzed.

【關鍵詞】光伏發(fā)電系統(tǒng)；儲能技術；控制方案

【Keywords】 photovoltaic power generation system； energy storage technology； control scheme

【中圖分類號】TM615 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）08-0188-02

1 引言

光伏發(fā)電系統(tǒng)是將太陽能轉化為電能的一個過程，通過光伏發(fā)電不僅可以實現(xiàn)能源開發(fā)過程的清潔性，還可以實現(xiàn)能源的循環(huán)利用。只要有太陽光照射的地方都可以實現(xiàn)光伏發(fā)電，并且具有用之不竭、取之不盡的特點，因此在一些無電地區(qū)、偏遠的山區(qū)可以充分利用光伏發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)通電。但是對于光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術的分析和研究還不夠成熟，使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用受到了一定的限制，因此要加強對于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的儲能技術的研究，為光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用提供一些理論基礎。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的概述

光伏發(fā)電是通過半導體界面的光伏特效應而將光能轉化為電能的一種技術。光伏發(fā)電紫銅中主要有太陽能電池板、控制器、逆變器三部分組成[1]，其內(nèi)部主要部件為電子元器件構成。

光伏發(fā)電具有很多的優(yōu)點，與傳統(tǒng)的火力發(fā)電相比具有以下幾個顯著的優(yōu)點：①來源具有無枯竭性，即太陽光取之不盡、用之不竭。②不受區(qū)域的限制，光伏發(fā)電具有一定的廣泛性，即只要有太陽光的地方就可以進行光伏發(fā)電。③方便、快捷性，不需要通過燃燒煤炭等資源就可以進行發(fā)電，并且不需要架設電線可以就地使用。光伏發(fā)電的不足之處有：①照射能源分布密度小，需要進行大面積的建設太陽電池板。②受天氣因素的影響較大，只能在晴朗的天氣下才能進行發(fā)電。③光伏板的制造過程具有高污染、高能耗的特點。

3 儲能技術的研究現(xiàn)狀分析

3.1 蓄電池儲能技術

蓄電池儲能系統(tǒng)，是指通過蓄電池正負極氧化還原反應實現(xiàn)正極、負極活性物質的化學能和電能轉化。目前在電力系統(tǒng)中常用的蓄電池儲能技術有鎳鎘蓄電池、鈉硫蓄電池鉛酸蓄電池等。其中鉛酸蓄電池具有成本低的特點，同時也具有充電速度慢、重量較重、壽命短，并且污染相對較大的特點。鉛酸蓄電池主要應用在電力調(diào)峰、穩(wěn)定電力系統(tǒng)和提高電能質量上。鎳鎘蓄電池與鉛酸蓄電池一樣都具有高污染的特點，但是鎳鎘蓄電池的充電效率較高，放電時候電壓變化不大，內(nèi)阻相對較小，對于充電環(huán)境的要求不高。鋰離子電池的蓄電性能較好，但是由于大規(guī)模集成的技術限制，使得在電力系統(tǒng)的應用中不能廣泛的使用。鈉硫電池是當前比較熱門的電池儲能方式，其儲能密度較高，經(jīng)過串聯(lián)并聯(lián)結合后具有較大規(guī)模的儲能效果。

3.2飛輪儲能技術

飛輪儲能技術由飛輪，磁懸浮軸支撐系統(tǒng)，發(fā)電機和電機，功能轉換器，電子控制系統(tǒng)和真空泵，應急備用軸承等設備組成[2]。其飛輪儲能技術的主要原理是，飛輪系統(tǒng)在吸收動力的過程中，外部電網(wǎng)提供電力，使飛輪高速旋轉，以動能儲存的形式，使電力進入機械能源；然后在飛輪儲能系統(tǒng)中釋放動力，當飛輪形式的高速旋轉到原動機驅動電機發(fā)電時，通過功率轉換器輸出電流和電壓，完成機械能量到電能轉換。當飛輪儲能功率大于5KW / kg時，能量密度大于20WH / kg，效率可達90%以上，使用壽命可達20年或者是數(shù)以萬計的能量釋放。在飛輪儲能系統(tǒng)工作環(huán)境在-40～50℃時，無污染、無噪音、維護簡單，并可以達到連續(xù)工作。

3.3 超導磁儲能技術

超導磁能系統(tǒng)是根據(jù)電力系統(tǒng)的需要對儲能線圈進行充電控制。超導磁能系統(tǒng)具有響應速度快、轉換效率高、比容量以及比功率大的特點，可以實現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實施大容量交換和功率補償。現(xiàn)階段，世界上已經(jīng)形成了1～5MW/MJ的低溫超導磁儲能技術，并且100MJ的 超導磁儲能系統(tǒng)也已經(jīng)投入到了高壓輸電網(wǎng)中進行實際的運行。超導磁儲能技術可以與再生能源發(fā)電系統(tǒng)相結合，但是在成本的投入、維修過程需要很大的費用。

4 光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術的改進策略

4.1 在儲能技術中運用超級電容器儲能技術

超級電容器，又稱之為電化學電容器，是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型儲能元件。超級電容器是基于雙電層原理，其電容量非常大，具有使用壽命長久的特點。超級電容器具有功率密度高，充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保的優(yōu)勢，被廣泛地應用到各個行業(yè)。由于超電器的價格相對昂貴，在電力系統(tǒng)中多用于短時間、大功率輸出場合，可以用來穩(wěn)定電力系統(tǒng)控制。通過將超級電容器儲能技術應用到光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可以解決光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能系統(tǒng)穩(wěn)定性，光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏電池工作時候，端電壓會隨著太陽光的照射強度變化而導致輸出功率的不穩(wěn)定，將超級電容器儲能技術運用到光伏發(fā)電系統(tǒng)中不僅可以進行電能的儲蓄，還可以提高電能的穩(wěn)定性，超級電容器應用在光伏發(fā)電系統(tǒng)后，可以有效抑制光伏發(fā)電系統(tǒng)波動問題，能使平滑光伏系統(tǒng)輸出，改善并網(wǎng)的特點。同時，超級電容器還能夠將多余的電能儲存起來，在光能不足時候釋放出來，減少棄光，有效解決光伏限發(fā)問題。如下圖為儲能系統(tǒng)平滑光伏輸出圖和光伏限發(fā)圖：

4.2 ES系列儲能變流器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應用

ES系列產(chǎn)品是專門用于電池儲能系統(tǒng)的大功率并網(wǎng)雙向變流器，具有削峰填谷和平抑新能源發(fā)電出力波動等功能，有利于電力設備降低供電成本，促進可再生資源的應用。雙向儲能變流器具有自動同步并網(wǎng)功能，對于電網(wǎng)沒有沖擊，并且在設計時候具有一體化的特點，安裝方便，還可以實現(xiàn)觸摸屏顯示。例如在2010年底，索英電氣東莞松山湖工業(yè)區(qū)1MW/2M WH儲能示范項目提供的1MW儲能變流器和監(jiān)控系統(tǒng)，不僅保證了電力儲能設備的穩(wěn)定性，還使得供電更加的高效，基于此可以將雙向儲能變流器應用到光伏發(fā)電系統(tǒng)中，能夠實現(xiàn)光伏發(fā)電的穩(wěn)定性和高效性。

5 結語

通過以上的分析和探討，光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術具有很重要的作用，不僅影響著光伏發(fā)電系統(tǒng)電能的轉換效率，還對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電能質量、供電安全性與可靠性等應用具有很重要的影響作用。本文通過對于幾種儲能技術的分析，探討了超級電容器、ES系列儲能變流器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的理論應用，希望可以給相關人員提供一些參考。

【參考文獻】

【1】潘濤，黃鴻志，周冉冉.淺析儲能技術在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的控制策略[J].風力發(fā)電，2016（4）：35-39.

【2】苗風東，李研達，許忠敏.儲能技術在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應用[J].電源技術，2014， 8（8）：1475-1477.endprint