楊潤廣

（中廣核新能源遼寧分公司，遼寧 沈陽110000）

1 概述

從光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體結(jié)構來講，儲能單元是其中一個十分重要的組成部分，其主要作用在于維護系統(tǒng)整體的運行可靠性、運行安全性以及運行的穩(wěn)定性。因此，在對光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲能單元進行設計的過程中，不僅要保證儲能單元具有性能優(yōu)越的特點，同時還需要針對儲能單元的實際運行情況，建立具有較高有效性以及合理性的控制策略，使微網(wǎng)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)的過程中其相關的要求能夠得到快速響應，這也是現(xiàn)階段針對相關問題的研究過程中需要重點關注的一個方面。本次研究中，文章一方面考慮了光伏微網(wǎng)系統(tǒng)自身在工作過程中的情況，另一方面從儲能單元自身的拓撲結(jié)構出發(fā)進行了考量，對儲能單元在不同工作模態(tài)之下所需要的充電控制策略以及放電控制策略進行了具體探討。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)運行帶來的影響

2.1 運行調(diào)度

光伏電源自身具有一定的可調(diào)度性，但是這種可調(diào)度性會在一定程度上受到外界天氣因素的影響，尤其是在一些天氣變化相對較快的城市或是海拔相對較高的地區(qū)，天空中的云層對于光伏電源可調(diào)度性的影響更加明顯。在電網(wǎng)運行商的調(diào)度系統(tǒng)中，如果光伏電源的整體占比相對較高，且高于臨界比例，在進行電力調(diào)度的過程中就需要采取一系列的保障措施，確保電網(wǎng)運行過程中的可靠性以及安全性能夠切實得到保障[1]。除此之外，常規(guī)電價與光伏電價之間還普遍存在一定的差異，因此，在對電網(wǎng)進行調(diào)度的過程中也需要充分考慮經(jīng)濟性的相關問題，但是上述的所有操作都需要最大限度地避免給電網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中的安全帶來不利影響。

2.2 系統(tǒng)保護

光伏發(fā)電系統(tǒng)在實際運轉(zhuǎn)的過程中，如果遇到光照相對強烈的情況，那么電站在實際進行輸出的過程中功率也會相應增加，進而引發(fā)一系列的連鎖反應，最直接的表現(xiàn)就是短路電流的增加，進而增加過流保護在配合過程中的難度，加大失誤問題的發(fā)生概率。除此之外，電站輸出功率的變化也會在一定程度上影響熔斷器的常規(guī)工作，進而給電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運轉(zhuǎn)帶來十分不利的影響。若光伏發(fā)電系統(tǒng)在工作的過程中沒有正常接入配電網(wǎng)，支路潮流在實際運轉(zhuǎn)的過程中則多數(shù)情況下是屬于單向性輸出，且這種單向性輸出缺乏必要的保護措施。而在光伏發(fā)電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的過程中，當配電網(wǎng)接入之后，配電網(wǎng)絡自身的性質(zhì)也會相應地發(fā)生變化，轉(zhuǎn)成多元配電網(wǎng)絡，但是在這一過程中，網(wǎng)絡潮流的流向則會體現(xiàn)出較強的隨機性特點，控制難度進一步增加，為了保證系統(tǒng)整體的運轉(zhuǎn)安全，則需要在系統(tǒng)中常規(guī)進行方向性保護裝置的安裝。

2.3 電能質(zhì)量

光伏發(fā)電系統(tǒng)在日常開展發(fā)電工作的過程中，經(jīng)常會受到外界環(huán)境因素的影響，尤其是在陰雨天，空中巨大的云層，在一定程度上會遮擋住陽光，就會導致光伏電源的功率在短時間內(nèi)大幅度上升或是下降，尤其是對大型的光伏系統(tǒng)影響更為普遍，系統(tǒng)內(nèi)的電壓在短時間內(nèi)就有可能出現(xiàn)閃變，進而出現(xiàn)較大的頻率波動，除此之外，也有部分類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)是進行直流電發(fā)電的，在進行電網(wǎng)接入的過程中，如果采用的是逆變裝置法，那么，諧波的出現(xiàn)概率也會大幅度增加，進而使電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)受到影響[2]。

2.4 線路潮流

電網(wǎng)支路在實際運轉(zhuǎn)的過程中，若其自身處在正常運行的狀態(tài)之下，通過對其潮流狀態(tài)進行分析則能夠發(fā)現(xiàn)，此時的電流支路潮流狀態(tài)往往是處于單向流動狀態(tài)之下的。光伏系統(tǒng)在實際運轉(zhuǎn)的過程中的主要作用就在于進行電壓支撐的提供，但是從光伏系統(tǒng)的本質(zhì)角度來進行分析，可以將其看作是一種分散式的發(fā)電系統(tǒng)，在電網(wǎng)系統(tǒng)被接入電源之后，其線路的潮流也會相應地發(fā)生變化，由之前的單向流動轉(zhuǎn)化為雙向潮流流動，并在以往的基礎上加入了短路電流。而在這一過程中，對電壓進行調(diào)整的難度也會相應增加，配電功率的波動幅度也會進一步加大，進而導致支路潮流在實際工作的過程中出現(xiàn)以下幾方面的情況：第一個方面的情況是三項不平衡，第二個方面的情況是節(jié)點電壓越限，第三個方面的情況是支路潮流越線，除此之外，還會出現(xiàn)頻率波動以及變壓器容量越限等方面的情況[3]。而在實際工作的過程中，如果需要對電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓進行調(diào)整，那么則非常容易導致設備在實際運轉(zhuǎn)的過程中出現(xiàn)異常響動，進而給系統(tǒng)的正常供電帶來影響。線路潮流自身具有隨機性的特點，但是這種隨機性也會在一定程度上使機組正常的使用壽命受到影響，進而導致電網(wǎng)在運轉(zhuǎn)的過程中損耗增加。

3 儲能技術在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應用

3.1 在電力調(diào)峰的應用

所謂電力調(diào)峰，主要操作的目的就在于使峰電時段電網(wǎng)負荷較大的時候，居民以及工廠的用電需求能夠最大限度地得到滿足，但是，要能夠在一定程度上對于用電進行調(diào)控，使電網(wǎng)負荷的壓力能夠得到有效降低。從電網(wǎng)內(nèi)部儲存裝置自身的特點來講，其本質(zhì)上具有一定程度的靈活性，在電網(wǎng)功率負荷相對較低的階段，能夠?qū)⒐夥l(fā)電系統(tǒng)在實際工作過程中產(chǎn)生的電能進行存儲，存儲的電能主要是在負荷高峰時段進行釋放，這樣的操作方式能夠使電網(wǎng)在實際進行供電過程中的可靠性得到較大幅度的提升，使電網(wǎng)系統(tǒng)的常規(guī)運行能夠真正保證穩(wěn)定，有效避免因電網(wǎng)負荷功率較大而導致的電網(wǎng)運轉(zhuǎn)故障問題出現(xiàn)，保證供電穩(wěn)定的基礎上，使區(qū)域的用電需求能夠真正得以有效滿足[4]。

我國各個地區(qū)在不同時間段用電總量存在波峰以及波谷一直是一個普遍存在的問題，且這一問題一直以來都受到了社會各界的關注。尤其是在用電的波峰階段，由于需要加大發(fā)電量來保證電能供給，導致電網(wǎng)的負荷進一步加大，此時一旦電網(wǎng)在運轉(zhuǎn)的過程中出現(xiàn)故障，則會在一定程度上導致供電停止的問題，不僅會影響人民的生產(chǎn)以及生活，同時還會在一定程度上影響人民對于供電單位的信任，降低本單位自身的市場競爭力。由此可見，通過將儲能技術應用到電力調(diào)峰的過程之中，不僅能夠有效減輕供電峰值時期電網(wǎng)所需要承擔的負荷，同時也能夠使在峰谷時期電網(wǎng)能夠正常運轉(zhuǎn)，進而有效彌補波峰以及波谷不同時段因供電量調(diào)整而給電力系統(tǒng)帶來的沖擊，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠維持穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，降低光伏發(fā)電系統(tǒng)故障問題的發(fā)生概率。

3.2 在電網(wǎng)電能質(zhì)量控制的應用

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實際運轉(zhuǎn)過程中，要想使電網(wǎng)電能的質(zhì)量能夠得到有效控制，儲能技術的合理應用必不可少，通過在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中合理應用儲能技術，使光伏電源在實際供電的過程中性能能夠得到最大限度的穩(wěn)定。在這一過程中，工作人員通常情況下會采取一系列的措施對光伏并網(wǎng)進行逆變控制，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在實際工作的過程中，其所產(chǎn)生的電能質(zhì)量也能夠得到有效控制，而在這一過程中，最主要發(fā)揮作用的就是我們所說的儲能控制系統(tǒng)，通過充分發(fā)揮儲能系統(tǒng)自身的作用，不僅能夠?qū)τ性礊V波進行調(diào)整，同時還能起到穩(wěn)定電壓的作用，使相角能夠始終處在合理的范圍之內(nèi)，并在相角出現(xiàn)偏差的時候，及時進行調(diào)整，保證電網(wǎng)的發(fā)電質(zhì)量。

以往，電力企業(yè)在對電網(wǎng)的電能質(zhì)量進行控制的過程中，多數(shù)情況下采用的都是人工的手段，而在這一過程中，很多細節(jié)方面的問題很難被及時發(fā)現(xiàn)，這也會在一定程度上導致供電質(zhì)量受到影響[5]。尤其是在用電波峰以及波谷的不同階段，雖然能夠通過人工的方式對供電量進行調(diào)節(jié)，但是，這樣的調(diào)節(jié)很難保證完全準確。而通過將儲能技術應用在電網(wǎng)電能質(zhì)量控制之中，則能夠有效解決上述問題，這樣的操作方式能夠有效避免電網(wǎng)在實際運轉(zhuǎn)的過程中由于在短時間內(nèi)供電量的大幅度調(diào)整而給電網(wǎng)系統(tǒng)自身造成的沖擊。最大限度地保證供電的穩(wěn)定性，同時也能在一定程度上降低因電網(wǎng)運行故障而導致的區(qū)域停電的情況出現(xiàn)，使人民的用電需求能夠切實得到滿足，實現(xiàn)整體供電質(zhì)量的提升。

3.3 在負荷轉(zhuǎn)移中的應用

在實際將儲能技術應用在光伏發(fā)電系統(tǒng)的過程中，負荷轉(zhuǎn)移技術與前文中提到的電力調(diào)峰技術在運轉(zhuǎn)原理方面有一定的相似之處，但是相比于電力調(diào)峰技術來說，負荷轉(zhuǎn)移技術具有更高的靈活性。在負荷的低谷階段，光伏發(fā)電系統(tǒng)在實際進行發(fā)電的過程中如果產(chǎn)生了多余的電能，為了有效減少能源的浪費，則能夠根據(jù)實際情況對多余的電能進行儲存。而在負荷的高峰階段，由于用電需求的增加，光伏發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)電的過程中所釋放出的電能則很難滿足實際需要，此時，儲能系統(tǒng)就可以將自身在之前儲存的多余的電能釋放出來，使電網(wǎng)在供電的過程中能夠最大限度地保證穩(wěn)定。通過將儲能系統(tǒng)與光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合使用，兩者在相互配合的過程中，則能夠有效減少光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在高功率負荷運轉(zhuǎn)的過程中根據(jù)波峰以及波谷用電量的不同而調(diào)整發(fā)電量給系統(tǒng)帶來的沖擊，使高峰階段市電的需求能夠得到有效減少，在保證用戶用電的基礎之上，減少用戶的用電支出，不僅保障了供電系統(tǒng)自身的經(jīng)濟效益，同時也在一定程度上保障了用戶的用電需求。

從另外的一個角度來講，通過在光伏發(fā)電系統(tǒng)中合理應用儲能技術，使負荷轉(zhuǎn)移技術最大限度的發(fā)揮作用，能夠有效減少光伏發(fā)電系統(tǒng)因外部沖擊而導致壽命縮短的情況，最大限度的延長光伏發(fā)電系統(tǒng)整體的質(zhì)量，通過負荷轉(zhuǎn)移，使光伏發(fā)電系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)規(guī)律能夠最大限度地維持穩(wěn)定，保障其運轉(zhuǎn)效益的基礎之上，提升其運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

3.4 在負荷響應時的應用

電網(wǎng)在實際運轉(zhuǎn)的過程中，為了最大限度地保證運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，減少故障問題的發(fā)生概率，往往會針對一些高功率的負荷進行自動控制并調(diào)整，在負荷的高峰階段，不同部分的電網(wǎng)往往會交替運作，進而確保負荷高峰階段電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)能夠真正保證安全以及正常。而通過在電力用戶中應用光伏儲能系統(tǒng)，則能夠最大限度地保證針對用戶的供電穩(wěn)定，但是在這一過程中，相關人員需要重點關注的一個問題就是光伏儲能電站以及電網(wǎng)之間在與負荷響應控制系統(tǒng)進行連接的過程中，至少有一條通信線路能夠正常工作，這樣的操作方式能夠最大限度地避免一些高功率設備給光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)帶來的不利影響，真正實現(xiàn)負荷的高質(zhì)量響應。

在將負荷響應技術應用到光伏發(fā)電系統(tǒng)的過程中，通過對不同電網(wǎng)選擇性的交替應用，能夠有效降低光伏發(fā)電系統(tǒng)在實際運轉(zhuǎn)過程中故障的發(fā)生率，通過負荷響應，及時對高功率的負荷進行調(diào)整，使其能夠在臨界值范圍之內(nèi)進行工作，保證供電穩(wěn)定的基礎之上，還能在一定程度上減少調(diào)整供電量過程中給電網(wǎng)正常運轉(zhuǎn)帶來的不利影響，確保電網(wǎng)能夠穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，進而最大限度地保證整體的供電質(zhì)量。

3.5 復合型儲能光伏并網(wǎng)技術的應用

傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)所需要應用的儲能技術十分簡單，而且其功率運行并不十分穩(wěn)定，所以在此基礎上，通過技術升級并使用復合技術，就能保證復合儲能型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的應用可以真正實現(xiàn)提高當前并網(wǎng)系統(tǒng)的應用效率。在我國的電力系統(tǒng)當中，這種復合型技術的應用十分廣泛，其中很多企業(yè)在建設復合儲能型光伏電網(wǎng)的應用時，可以使用超級電容器加蓄電池的組合方式，這樣通過蓄能就能保證在系統(tǒng)運動時，可以有效降低整體網(wǎng)流的諧波含量，這也可以保障電網(wǎng)功率輸出的穩(wěn)定性獲得有效提升。同時，這種系統(tǒng)還可以搭載變轉(zhuǎn)器和光伏陣列等其他電子元件，實現(xiàn)利用超級容器和蓄電池之間的優(yōu)勢互補來確保在進行運轉(zhuǎn)的過程中可以使功率波動問題得到有效緩解，還能真正實現(xiàn)對并網(wǎng)電流波的質(zhì)量進行調(diào)整，這樣就能確保通過此方式來提高光伏電站的整體應用性能。此外，通過可調(diào)度性的提升，也可以降低系統(tǒng)本身所存在的受外界干擾問題，這樣也可以大大提高光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應用穩(wěn)定性。值得注意的是，由于該方式的應用具有復雜性，所以在具體進行建設時，也需要根據(jù)不同企業(yè)的實際需要來進行有效應用，這樣才能保證該方式的應用可以真正實現(xiàn)提高電網(wǎng)的運行效率，并為電網(wǎng)建設工作起到良好的保障作用。

4 結(jié)束語

綜上所述，從光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)自身的特點來進行分析，儲能技術的應用不僅能夠有效提升電網(wǎng)在實際工作過程中的穩(wěn)定性和安全性，同時還能有效發(fā)揮電網(wǎng)自身在運轉(zhuǎn)過程中的經(jīng)濟效益，使用戶常規(guī)的用電需求能夠切實得到保證，進而有效解決以往電網(wǎng)在運轉(zhuǎn)過程中容易受到光伏并網(wǎng)影響的情況，使我國社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略能夠切實得到落實。而從我國現(xiàn)階段的情況來看，儲能技術雖然在一定程度上得到了發(fā)展，現(xiàn)階段光伏發(fā)電系統(tǒng)中所使用的儲能技術相較于以往已經(jīng)有了較大幅度的進步，但是，研究人員還需要進一步開發(fā)新的儲能裝置，使我國光伏并網(wǎng)發(fā)電能夠真正得到發(fā)展，使其應用范圍能夠真正得到擴大，讓太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術能夠真正使我國的更多人民受益，使發(fā)電能夠真正做到綠色環(huán)保，進而有效減少以往火力發(fā)電給環(huán)境帶來的不利影響。