储能技术在光伏并网发电系统中的应用

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汪磊

宁夏重信建设工程监理有限公司 宁夏 银川 750000

摘要

由于太阳能电池在光照强度的影响下,其稳定性不佳,同时也不能将其所产生的电能存储起来。这会对并网的电力品质产生一定的影响,因此,只有将其转化为电能,以保证在电网的峰值电量。另外,太阳能电池的输出功率很可能会受环境中的光照、温度等因素的影响,在并网发电时,很可能会对电网造成很大的影响。因此,为了降低并网发电对电力系统的影响,必须利用能量存储技术来进行控制,降低并网发电对电网的影响,基于此,本文就光伏并网系统中的储能技术进行了研究。


关键词

储能技术;光伏并网发电系统;应用

正文


引言

随着人类社会的发展,人们对能源的需求越来越大,这就造成了当今社会对能源的短缺。因此,如何有效地减少资源的浪费,以及利用新的能源来解决环境污染问题,是目前国内外学者亟待解决的一个重要课题。相比于其它的能源,太阳能的应用范围更广,而且是一种可再生的能源,现在的太阳能发电,就是将太阳能转换成电能,保证能源的安全。目前这项技术已经成熟,但要让太阳能电池的性能得到更好的提升,就必须对太阳能电池的技术进行改进。

1.光伏并网发电系统的概述

光伏并网系统包括光伏阵列、逆变器、功率跟踪装置、电压器、储能系统等。而真正的光伏并网系统,则是以光电阵列为基础。太阳能阵列是由光电板互相连接构成。在实际应用中,我们会考虑到不同的需求,通过串联或者并联的方式,将太阳能电池连接到一起,然后进行安装,而在实际应用中,光伏发电系统必须要合理的使用太阳能,同时还要考虑到跟踪设备的特性,这就导致了光伏电池的实际输出功率受到了多种因素的影响。与追踪设备相结合,可以让电池发挥出最大的威力,最大限度的利用能量。而能量存储系统可以对并网的光伏系统进行调整和控制。使用好的能量存储装置,可以根据需要对电力进行适当的存储,确保电力供应的稳定,并根据实际情况调整输出,确保电力的稳定。而变频器就是将直流电转化为交流电能,可以直接使用。首先,光的强度和稳定性会对系统产生影响,从而导致其输出功率不稳定,如果天气变化太大,则会导致其功率的随机变化。第二个问题,太阳能电池的成本很高,必须要有追踪设备,才能保证它的能量利用率。第三,为了确保能量的真实利用,必须设定电流和电压,使其处于同相状态,这样才能确保实际的能量使用。

2.光伏并网发电特征

一是光照、温度等各种环境因素都会对太阳能电池系统造成影响,从而使其输出功率发生急剧变化,而在气候条件下,太阳能电池的性能也会受到很大的影响。二是整个光伏系统的总投资费用很高,所以要充分运用最大功率点追踪技术,以达到最大限度地利用太阳能资源,同时还要保证最大限度地吸收光伏电力;三是为了有效地使用太阳能,一般情况下,光伏发电系统都是将电压和电流设定成同相,也就是说,整个系统只能供电。

3.光伏并网发电系统对于电网的实际影响

3.1对于线路产生的影响

在实际电网中,不同分支线路的潮流具有单向流特性,由于与变电站的实际距离远,所以电力系统的功率较小。如果将太阳能电池与原有的系统连接起来,那么电流的变化将会变得难以预料。当电流发生变化时,电压调节的难度会增加,电压调节器也会出现一些不正常的现象。同时,由于分支电流的存在,会导致电网的稳定性下降,从而对电力系统的发电技术造成不利的影响。

3.2对于系统保护产生的影响

在光照的作用下,光伏电路的实际输出功率会得到一定程度的提高,从而提高短路电流。但是这样做也会造成过流保护的错误,造成短路电流过大,从而影响到实际的熔丝操作。在太阳能发电之前,分支电流通常都是单向的,而且这种保护并不是固定的,如果连接上了系统,那么电网就会变成一个多电源的网络,这会给电力供应带来一些不确定因素。因此,要采取适当的防护措施,以达到对电网潮流的更好的保护。

3.3对于经济性的影响

光伏发电的实际输出功率很不稳定,如果在并网的情况下,就必须要有相应的设备和措施,才能保证系统的调峰和频率,这对经济的发展会造成很大的影响。所以,必须综合考虑其能耗和实际费用,确保经济性。

4.储能技术在光伏发电系统中的应用

4.1在电力调峰的应用

电力调峰,其主要作用是为了在高峰时期,在电网负荷最大的情况下,将用户和工厂的用电需求最大化。不过,要想在某种程度上控制用电,从而可以有效地减少电网负载的压力。考虑到电力系统内部存储设备的特性,它在本质上是灵活的。在电力系统负载比较低的情况下,该设备可以将太阳能发电系统在运行中所产生的电能储存起来,并在最大的负载高峰期间将其释放出来,这种运行模式可以极大地提高电力系统的运行可靠性。在确保电网正常运行的同时,还可以有效地防止电网负荷过大而造成的网络故障,确保电力供应的稳定,从而有效地满足地区的电力需求。我国各区域电力消费总量的峰值和波谷一直是电力行业中的一个普遍问题。由此可以看出,在电网调峰的过程中,采用储能技术,不但可以在高峰时段有效地降低电网的负荷,同时,它还可以保证电网在高峰和低谷期间的运行,并在一定程度上补偿了电网的影响。保证了太阳能光伏发电系统的稳定运行,减少了系统出现故障的可能性。

4.2在电网电能质量控制的应用

在实际运行的光伏并网系统中,要实现对电网电能质量的有效控制,因此,合理地使用储能技术是非常必要的,因此,在实际的电力供应中,可以充分利用太阳能电池的能量,以保证其在电力供应过程中的稳定性。在此期间,一般工作人员都会采用一系列的方法来实现对并网的逆变控制,同时也可以有效地控制并网运行时所产生的电能。在这个过程中,最重要的就是能量储存系统,它可以利用能量储存系统的功能,来调节有源滤波器,让电压保持在一个合理的范围内,当相位发生变化时,再进行相应的调节,以确保电网的供电质量。过去,电力公司在控制电网电能质量的时候,大多都是通过手工操作来实现的,而且在这个过程中,许多细节问题难以被及时发现,从而影响了供电的质量。特别是在不同的电压峰值和峰值电压的情况下,尽管可以用人工的方法来调整,但这种调整并不能保证精确。同时,将能量储存技术用于电网的电能质量控制,可以有效地解决以上问题,从而有效地防止了电网在运行期间因短期的电力供应大幅调整所带来的影响。既可以最大限度地保障电力供应的稳定,又可以在一定程度上减少由于电力系统故障而造成的地区断电现象,真正满足人们对电力的需要,从而提高整个电力供应的质量。

4.3在负荷响应时的应用

电网在实际运行时,为了使系统运行的稳定性和降低故障的可能性,通常都会对某些较大的负载进行自动的调节,在高峰时,各系统之间的电力系统会轮流运行,从而保证电力系统的运行在峰值时的安全和运行。而将光伏储能系统引入到电力用户中,可以最大程度地保证对客户的供电稳定性,不过在这个过程中,有关人士要注意的一点是,当光伏储能电站与电网与负载反应控制系统相连时,必须要有一条通讯线路可以正常工作,这种运行模式可以将某些大功率设备对光伏发电系统的运行造成的负面影响降到最低。

4.4用户角度的应用

除上述应用外,还需从使用者的观点来思考储能技术的应用。首先要调整负载的传递。大部分的峰值并不是在白天,而是在太阳能电池的峰值之后。蓄能系统在低谷时要储备一定数量的电量,以备以后的高峰时段使用。它能有效地提高电力系统的稳定运行。为了保证电力系统的稳定,保证电力系统在高峰时段的正常工作,必须要在最大的负荷高峰时段,对电力系统进行有效的调节。另外,储能技术还必须用于停电保护,如果电力供给不足,则必须采用太阳能发电。这样既能保证用户的用电,又能保证孤岛供电,在不同的电源高峰期,电网可以及时的切断电源,保证用户的正常使用。

5提升光伏发电系统发电效率的措施

5.1定期对太阳能电池板进行清扫

大气中的灰尘颗粒很容易在太阳能板上积累灰尘,由于灰尘的低透光率,会使太阳能板受到的光辐射减少,从而使光伏系统的效率下降。太阳能板的主要表面是由玻璃材料制成,其表面的酸碱土会慢慢地侵蚀电池板,使其在板的表面形成漫反射,从而降低了太阳能板所吸收的光强度。所以,定期清扫和维护太阳能板,可以提高其发电效率。

5.2加强跟踪,提高新能源的并网容量

跟踪规划出力一般是通过与规划的出力曲线相结合,来强化蓄能的充放电,保证出力与计划出力的差值不超过预定值,使新能源的发电量能够达到系统的要求,从而提高电网的应用和新能源的并网容量。在对规划出力进行跟踪和调节的过程中,要首先对新能源进行合理利用,以保证其能够完全满足基本的电力需求。如果存在剩余的电能,可以将其用作蓄能系统的一种主要能源。其次,新能源不能保证系统正常工作,同时由于蓄能系统容量大,在此情况下需要持续放电,以保证系统的整体供电能力。

5.3主动调整电力负荷,保证电网的安全和稳定

通过引入大容量储能,实现对电网的需求侧管理,提高了负荷分布的合理性,减少了日间的峰谷差,增强了装置的使用效率,减少了对电源的投资,提高了系统的可靠性,同时也是调节频率、补偿波动的重要手段。在电网调频方面,储能系统的应用起到了不容忽视的作用。调频对电力系统的安全运行有很大的影响。新能源在电网中的比重不断增加,为了保障电网的安全和高品质,必须在电网发展过程中提供可靠的、及时的电力资源。因此,调频资源在某一特定地区对电网调度的响应速度对电网的安全运行起到了至关重要的作用。

6.储能系统发展需求

为进一步推广储能技术在并网发电中的应用,提高其实际运行性能,需要综合建模、综合分析、储能、控制等技术。

6.1系统建模全面分析技术

为了使太阳能电池系统科学合理的开发,必须从系统的运行管理、运行可靠性、经济性等方面进行全面的综合分析。根据我国的光伏产业标准,对其寿命和经济性进行了分析。研究人员要以系统为基础,对光伏并网系统的储能系统进行仿真,对其进行综合分析,不断完善,推动储能系统合理的应用,使其成熟合理的发展,提高其应用的效果和价值。

6.2储能技术

在光伏并网系统中,储能设备的使用环境非常苛刻,并且在使用中存在着很大的不稳定问题,同时,在实际使用中,还存在着大量的充电和放电。所以,在光伏并网系统中,需要不断地提高储能技术的性能:一是要根据能源和功率密度,持续提高;其次,要进一步提高储能设备的使用寿命;第三,提高能量存储设备的充放电速率;此外,还要继续扩大其在各种环境条件下的稳定性;最终,对节能减排技术的成本进行了有效的控制。

6.3控制技术

为保证各类能量储存设备的实际使用寿命、最大输出及实际运行效率,必须定期、详细地统计各类能量储存设备的使用状况,并根据这些数据,制订相应的充放电管理策略。举例来说,通常要求较长的蓄电池充电转化周期用于铅酸蓄电池的充电。所以,在对铅酸蓄电池进行充放电时,应尽量选用较小的池电流,避免蓄电池的储存转化能力大幅下降,从而缩短其使用寿命。太阳能电池的供电方式是太阳能电池系统中的重要组成部分,它是持续充电的后备电源,但由于其本身的温度和频率的不稳定,导致了它的持续充电不稳定。因此,要有效地解决新能源电池的充放电问题,就必须采用一种高效的充放电管理方法来保证电池在恶劣环境下的持续使用。

结语

综上所述,将能量储存技术用于光伏并网发电,是一种有效的解决方法。其在电力系统中的运用,对电力市场很大的影响。因此,在今后的发展中,能量存储技术将是一个非常有意义的课题。就目前国内而言,尽管目前国内的储能技术已取得了相当的发展,目前国内的光伏发电技术相对于以前有了很大的提高,但要想使我国的光伏并网发电技术能够真正的发展起来,将其应用领域进一步拓宽,使得太阳能光伏并网发电技术能够真正使我国的更多人民受益,使发电能够真正做到绿色环保,进而有效减少以往火力发电给环境带来的不利影响。对于能量存储设备,我们还需要进行持续的研究和开发,推动开发和推广光伏并网技术,让更多的人受益于绿色的太阳能光伏发电技术。

参考文献:

[1]许水源.光伏并网发电系统对电网的影响和对策研究[J].中国战略新兴产业,2018(48):226.

[2]黄宏章.太阳能光伏发电逆变系统开发及并网关键技术研究[J].日用电器,20198):22-25.

 


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