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    全面解析神秘光伏儲能技術.doc

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    全面解析神秘的光伏儲能技術    大容量電池儲能系統在電力系統中的應用已有20多年的歷史,早期主要用于孤立電網的調頻、熱備用、調壓和備份等。電池儲能系統在新能源并網中的應用,國外也已開展了一定的研究。上世紀90年代末德國在Herne1MW的光伏電站和Bocholt 2MW的風電場分別配置了容量為1.2MWh的電池儲能系統,提供削峰、不中斷供電和改善電能質量功能。 從2003年開始,日本在Hokkaido 30.6MW風電場安裝了6MW /6MWh的全釩液流電池(VRB)儲能系統,用于平抑輸出功率波動。2014年8月18日,國家風光儲輸示范工程220千伏智能變電站成功啟動。作為國家電網公司建設堅強智能電網的首批試點項目,國家風光儲輸示范土程是目前國內最大的并網太陽能光伏電站、國內陸上單機容量最大的風電場、世界上規模最大的化學儲能電站,智能化運行水平最高、運行方式最為多樣的新能源示范工程。 儲能電站(系統)在電網中的應用目的主要考慮“負荷調節、配合新能源接入、彌補線損、功率補償、提高電能質量、孤網運行、削峰填谷”等幾大功能應用。比如:削峰填谷,改善電網運行曲線,通俗一點解釋,儲能電站就像一個蓄水池,可以把用電低谷期富余的水儲存起來,在用電高峰的時候再拿出來用,這樣就減少了電能的浪費;此外儲能電站還能減少線損,增加線路和設備使用壽命。 國內從2014年開始,大規模開始發展能源互聯網和儲能系統,本文主要簡單介紹儲能系統。 圖1 2.離網儲能系統 離網光伏發電系統又稱為獨立光伏發電系統,主要由PV組件,DC/DC充電控制器、離網逆變器以及負載組成。 圖2 離網系統由以下部分組成: 電池組件、光伏充放電控制器、蓄電池組、離網逆變器、交/直流負載。 光伏充放電控制器,主要作用就是控制蓄電池的充、放電,并保護蓄電池過度充、放電。離網逆變器,離網逆變器的作用是把直流電能轉化成交流電能,并提供給負載使用的裝置。 我們常見的離網儲能系統就是太陽能路燈。光伏組件、一個香煙盒大小的控制器、一盞幾十瓦LED燈、一組或者幾組蓄電池。就可以提供夜間照明了。 再大一點的離網儲能系統就是“戶用系統”了,作者2006年剛剛入行時,國內的光伏產業正處于萌芽階段,國家為了解決青海、西藏西北地區的牧民用電問題,實施了幾次“光明工程”,就是一家一戶發一套光伏“戶用系統”。 (當時150Wp多晶硅還買到20塊一瓦)一套戶用系統大約300W,2塊電池板、一臺控制逆變器一體機、12V100AH的電池2-4塊??梢栽谕砩峡匆壕щ姵?、LED燈照明、也可以用一些小的電動機(藏民攪拌酥油、奶的機器) 更大一點的離網電站,作者參與過多個。其中比較經典的是北京慧能陽光“青海玉樹宗達寺”100KW離網太陽能電站。這個寺廟有200多個喇嘛,每天用電100度,這個電站的建設解決了這些喇嘛的用電問題。 圖-3 3.并網儲能系統 3.1 系統組成 在圖4方案中,儲能電站(系統)主要配合光伏并網發電應用,因此,整個系統是包括光伏組件陣列、光伏控制器、電池組、電池管理系統(BMS)、逆變器以及相應的儲能電站聯合控制調度系統等在內的發電系統。 光伏組件陣列利用太陽能電池板的光伏效應將光能轉換為電能,然后對鋰電池組充電,通過逆變器將直流電轉換為交流電對負載進行供電;智能控制器根據日照強度及負載的變化,不斷對蓄電池組的工作狀態進行切換和調節:一方面把調整后的電能直接送往直流或交流負載。另一方面把多余的電能送往蓄電池組存儲。發電量不能滿足負載需要時,控制器把蓄電池的電能送往負載,保證了整個系統工作的連續性和穩定性;并網逆變系統由幾臺逆變器組成,把蓄電池中的直流電變成標準的380V市電接入用戶側低壓電網或經升壓變壓器送入高壓電網。 鋰電池組在系統中同時起到能量調節和平衡負載兩大作用。它將光伏發電系統輸出的電能轉化為化學能儲存起來,以備供電不足時使用。 3.2 電池選擇 作為配合光伏發電接入,實現削峰填谷、負荷補償,提高電能質量應用的儲能電站,儲能電池是非常重要的一個部件,必須滿足以下要求: 容易實現多方式組合,滿足較高的工作電壓和較大工作電流;電池容量和性能的可檢測和可診斷,使控制系統可在預知電池容量和性能的情況下實現對電站負荷的調度控制;高安全性、可靠性:在正常使用情況下,電池正常使用壽命不低于15年;在極限情況下,即使發生故障也在受控范圍,不應該發生爆炸、燃燒等危及電站安全運行的故障;具有良好的快速響應和大倍率充放電能力,一般要求5-10倍的充放電能力;較高的充放電轉換效率;易于安裝和維護;具有較好的環境適應性,較寬的工作溫度范圍。 幾種電池性能比較 從初始投資成本來看,鋰離子電池有較強的競爭力,鈉硫電池和全釩液流電池

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