531新政已下达两个多月时间,“控制光伏新建规模、降低补贴强度”等政策要点已经落地执行,成为无法改变的事实。光伏市场需求急遽下降,在光伏行业的猛烈震荡中,储能尤其是光充储日益成为备受关注的焦点,越来越多的人认为,其会成为新的发展风口。
据不完全统计,全国34个省份中,共有16个省份发布了峰谷电价表,包括北京、上海、天津、河北、广东、江苏、浙江、山西等。据业内人士测算,若峰谷价差超过0.8元,储能光伏电站的盈利模式可观,特别是用电量大的工商业企业。
在政策方面,2017年10月,《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》出台,指明了“十三五”、“十四五”期间储能的发展目标:第一阶段实现储能由研发示范向商业化初期过渡,第二阶段实现商业化初期向规模化发展转变。紧随国家政策,江苏等地纷纷跟进落实细则,吹响储能商业化号角。
在7月2日,国家发改委下达的《关于创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》中明确,加大峰谷电价实施力度,运用价格信号引导电力削峰填谷;省级价格主管部门可建立峰谷电价动态调整机制,进一步扩大销售侧峰谷电价执行范围。通过扩大峰谷电价差为储能的发展提供利好的市场机制。
据预测,2018年~2019年,储能市场正式迎来爆发“元年”;2025年我国储能装机可达60GW,市场规模将超过1000亿;到2050年储能装机突破超过200GW,市场规模将超2万亿元。
那么,光伏储能有哪些类型?有哪些商业模式?有哪些投融资模式?成本收益又如何呢?国际能源网/光伏头条在文中进行详尽梳理分析,希望给予诸位一些有价值且值得探讨的储能精要内容。
一、储能系统的类型
根据不同的应用场合,太阳能光伏储能发电系统分为离网发电系统、并离网储能系统、并网储能系统和多种能源混合微网系统等四种。
1、光伏离网发电系统
光伏离网发电系统,不依赖电网而独立运行,应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等应用场所。系统由光伏方阵、太阳能控制器、逆变器、蓄电池组、负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过太阳能控制逆变一体机给负载供电,同时给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池通过逆变器给交流负载供电。
图1、离网发电系统示意图
光伏离网发电系统是专门针对无电网地区或经常停电地区场所使用的,是刚性需求,离网系统不依赖于电网,靠的是“边储边用”或者“先储后用”的工作模式,干的是“雪中送炭”的事情。对于无电网地区或经常停电地区家庭来说,离网系统具有很强的实用性,目前光伏离网度电成本约1.0-1.5元,相比并网系统要高很多,但相比燃油发电机的度电成本1.5-2.0元,更经济环保。
2、并离网储能系统
并离网型光伏发电系统广泛应用于经常停电,或者光伏自发自用不能余量上网、自用电价比上网电价贵很多、波峰电价比波谷电价贵很多等应用场所。
图2、并离网发电系统示意图
系统由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能并离网一体机、蓄电池组、负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过太阳能控制逆变一体机给负载供电,同时给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池给太阳能控制逆变一体机供电,再给交流负载供电。
相对于并网发电系统,并离网系统增加了充放电控制器和蓄电池,系统成本增加了30%左右,但是应用范围更宽。一是可以设定在电价峰值时以额定功率输出,减少电费开支;二是可以电价谷段充电,峰段放电,利用峰谷差价赚钱;三是当电网停电时,光伏系统做为备用电源继续工作,逆变器可以切换为离网工作模式,光伏和蓄电池可以通过逆变器给负载供电。
3、光伏并网储能系统
并网储能光伏发电系统,能够存储多余的发电量,提高自发自用比例,应用于光伏自发自用不能余量上网、自用电价比上网电价价格贵很多、波峰电价比波平电价贵很多等应用场所。系统由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能控制器、电池组、并网逆变器、电流检测装置、负载等构成。当太阳能功率小于负载功率时,系统由太阳能和电网一起供电,当太阳能功率大于负载功率时,太阳能一部分给负载供电,一部分通过控制器储存起来。
图3、 并网储能系统示意图
在一些国家和地区,之前装了一套光伏系统,后取消了光伏补贴,就可以安装一套并网储能系统,让光伏发电完全自发自用。并网储能机可以兼容各个厂家的逆变器,原来的系统可以不做任何改动。当电流传感器检测到有电流流向电网时,并网储能机开始工作,把多余的电能储存到蓄电池中,如果蓄电池也充满了,还可以打开电热水器。晚上家庭负载增加时,可以控制蓄电池通过逆变器向负载送电。
4、微网储能系统
微网系统由太阳能电池方阵、并网逆变器、PCS双向变流器、智能切换开关、蓄电池组、发电机、负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过逆变器给负载供电,同时通过PCS双向变流器给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池通过PCS双向变流器给负载供电。
微电网可充分有效地发挥分布式清洁能源潜力,减少容量小、发电功率不稳定、独立供电可靠性低等不利因素,确保电网安全运行,是大电网的有益补充。微电网可以促进传统产业的升级换代,从经济环保的角度可以发挥巨大作用。专家表示,微电网应用灵活,规模可以从数千瓦直至几十兆瓦,大到厂矿企业、医院学校,小到一座建筑都可以发展微电网。
图4、光伏微网储能系统示意图
二、储能系统设计和配置
以下以并离网储能系统为例:
1、那么如何去设计一个储能系统呢?
可以看到,与并网系统相比较。逆变器要改为混合型逆变器,即并网和离网储能一体功能的机器。同时要增加储能蓄电池。
2、如何为储能系统选配蓄电池呢?
由于设计的是离并网一体储能系统,负载用电可以由电网作为后备。那么蓄电池的选择可以根据计划储存的能量来确定。例如,计划配置可以储存10度电的蓄电池,该如何选择呢?10度电,即10 kWh,也就是10000VAh。
电池额定电压:48V
电池放电效率取94%
考虑到电池寿命和性能,计算时采用锂电池电池的放电深度(80%)。
铅酸电池的放电深度一般在50%~70%。
1)选用锂电池
计算所得电池容量
锂电电池常规规格48V,50Ah,可以选用6并联,总容量300Ah。
2)选用铅酸电池
铅酸电池放电深度取50%。
需要12V,100Ah铅酸电池20节,进行4串5并连接,总容量500Ah。