光伏储能技术全面分析介绍

1.引言：

大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始， 日本在Hokkaido 30.6MW风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池(VRB)储能系统，用于平抑输出功率波动。2014年8月18日，国家风光储输示范工程220千伏智能变电站成功启动。作为国家电网公司建设坚强智能电网的首批试点项目，国家风光储输示范土程是目前国内最大的并网太阳能光伏电站、国内陆上单机容量最大的风电场、世界上规模最大的化学储能电站，智能化运行水平最高、运行方式最为多样的新能源示范工程。

储能电站(系统)在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、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”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个蓄水池，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。

国内从2014年开始，大规模开始发展能源互联网和储能系统，本文主要简单介绍储能系统。

图1

2.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，主要由PV组件，DC/DC充电控制器、离网逆变器以及负载组成。

图2

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。

我们常见的离网储能系统就是太阳能路灯。光伏组件、一个香烟盒大小的控制器、一盏几十瓦LED灯、一组或者几组蓄电池。就可以提供夜间照明了。

再大一点的离网储能系统就是“户用系统”了，作者2006年刚刚入行时，国内的光伏产业正处于萌芽阶段，国家为了解决青海、西藏西北地区的牧民用电问题，实施了几次“光明工程”，就是一家一户发一套光伏“户用系统”。

(当时150Wp多晶硅还买到20块一瓦)一套户用系统大约300W,2块电池板、一台控制逆变器一体机、12V100AH的电池2-4块。可以在晚上看液晶电池、LED灯照明、也可以用一些小的电动机(藏民搅拌酥油、奶的机器)

更大一点的离网电站，作者参与过多个。其中比较经典的是北京慧能阳光“青海玉树宗达寺”100KW离网太阳能电站。这个寺庙有200多个喇嘛，每天用电100度，这个电站的建设解决了这些喇嘛的用电问题。

图-3

3.并网储能系统

图-4

3.1 系统组成

在图4方案中，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。

光伏组件阵列利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对锂电池组充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电;智能控制器根据日照强度及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性; 并网逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的380V市电接入用户侧低压电网或经升压变压器送入高压电网。 锂电池组在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。