光伏储能一体化系统的研究及产品应用

摘要：本文从光伏储能一体化系统的种类和应用入手，分别介绍它的技术、设计原理和示范应用,并将相关研究成果在分布式光伏系统中推广。通过研究，以期促进我国电力事业的健康长远发展，且以供相关人员作为参考依据。
关键词：分布式；光伏；储能；微电网
1光伏储能技术分析
因为光伏发电功率传输不受人为影响，在时间与空间上跟客户需求不符合，如何较好地控制光伏电能，是近些年人们迫切注重的问题。为处理光伏并网电站对配电的影响与*大可能让发电电能自用，首先，从电力角度，提升电力的灵活性，创建智能电网；其次，从光伏电站入手，给并网光伏电站安装储能设备。电网储能技术归属灵活输电技术范围，其在并网光伏电站里使用时，能够通过合理的充放电控制，处理光伏电站输出不可靠的问题，从而防止了因为光伏电源的输出不可靠造成的对电力的一系列不好情况。光伏电站中安装一些合理的储能设备以后，除了能处理以上问题之外，经过采取各种有效的控制措施，还能够对电网与用户创造经济、运行和环境方面的效益。
2光伏系统的类型
2.1独立混合发电结构
独立混合发电结构包含电池方阵、蓄电池、能量转化与控制设备，还有柴油发电机以及其他发电能源。在电能充足情况下，把电池方阵和其它发电源的电能利用充电控制器输入到蓄电池组内；电能不足时，把蓄电池内的电能经过放电控制器通过电能转化设备转换成满足客户需要的能源。柴油发电机是冷备用，用来在紧急状况下为负载提供电源。独立混合发电是现阶段偏远区域供电的重要形式，高新科学技术已经得到了显著的成果，规模由10-90W的路灯结构发展到现在的100-900kW的独立混合系统。逆变器和蓄电池充输电控制器科技也已形成产业化，已从功率等级10-90W发展10kW系列装置。
2.2并网光伏发电结构
并网光伏发电结构主要包含低压并网光伏供电系统与高压并网发电结构，构由池方阵与并网逆变器构成。现阶段用于低压和高压并网逆变器已出现成熟置，低压并网光伏供电结构逆变器*大产品容量是500kW，但高压并网供电结构逆变器设备*大容量是1MW。并网逆变器是跟随电网频率与电压转变的电流源，功率系数是1和指令调节以电力为支撑，不能单独发电，在电力中容量受到较大的制约，输出功率取决于光伏输入。
2.3光伏微网结构
光伏微网系统能够和其它电源和电网并联运行。这个系统包含电池方阵、正常并网逆变器、储能系统、双向变流设备、柴油发电设备等。柴油发电机和双向变流器独立和联合组网，正常光伏连网双向变流器能经过通信线并联运转，同时展开微网能量管理。近些年，国内建成过个光伏微网结构示范工程，运行效果非常客观，如上海高等研究所的能源站，其是通过热电联产装置、铅酸储能结构、风电与光伏系统构成的小型微网组网结构。
3光伏发电内的储能方法
3.1蓄电池电能
蓄电池储能是多种储能技术中非常前途的储能途径之一，存在稳定性高、模块化性能高等特征，常被用来对供电质量需求很高的负荷地区的电力网络中。电池储能关键是使用电池正负极的物力反应实现充输电。蓄电池储能能够解决结构高峰符合阶段的电能需求，也能用蓄电池储能来辅助无功补偿设备，有利于避免电压波动与闪变。现阶段常用的蓄电池包括铅酸蓄电源、锂离子电源、钠硫与液流电源等。
3.2超级电容设备储能
超级电容器设备是由特别材料生产的多孔介质，和一般电容器相比，其具有较高的介电系数，较大的耐压能力与较大的存储容量，还保持了以往电容器输出能量快的特征，日益在储能方面得到重视。按照储能原理的差异，能够将超级电容器分成双电层电容器与电化学电容设备。超级电容设备是一种新型的储能元件，其与其他储能元件相比起来有较多的优点。超级电容器和蓄电池相比具有功率密度高、充放电循环周期长、运行效率高、高低温水平好、能量保存寿命长等特征。可是超级电容器也具有不少的问题，主要包括能量密度小、端电压波动面积非常大、电容的连接后各类电压一致性情况。从蓄电池与超级电容器的特征来看，二者在技术性能方面有较强的互补性。把超级电容器和蓄电池混合应用，可大幅度提升储能设备的性能。通过研究表明，超级电容器和蓄电池并联后，能够提升混合储能设备的功率输出水平，减少内部损耗，提高放电时间；能够降低蓄电池的充放电环节次数，增加使用寿命；还能够缩小储能设备的体积，提高供电系统的稳定性与经济效益。
4安科瑞Acrel-2000MG微电网能量管理系统
4.1概述
Acrel-2000MG储能能量管理系统是安科瑞专门针对工商业储能电站研制的本地化能量管理系统，可实现了储能电站的数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表、策略管理、历史曲线等功能。其中策略管理，支持多种控制策略选择，包含计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等。该系统不仅可以实现下级各储能单元的统一监控和管理，还可以实现与上级调度系统和云平台的数据通讯与交互，既能接受上级调度指令，又可以满足远程监控与运维，确保储能系统安全、稳定、可靠、经济运行。
4.2应用场景
适用于工商业储能电站、新能源配储电站。
4.3系统结构

4.4系统功能
（1）实时监管
对微电网的运行进行实时监管，包含市电、光伏、风电、储能、充电桩及用电负荷，同时也包括收益数据、天气状况、节能减排等信息。 （2）智能监控
对系统环境、光伏组件、光伏逆变器、风电控制逆变一体机、储能电池、储能变流器、用电设备等进行实时监测，掌握微电网系统的运行状况。 （3）功率预测
对分布式发电系统进行短期、超短期发电功率预测，并展示合格率及误差分析。 （4）电能质量
实现整个微电网系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。如电压谐波、电压闪变、电压不平衡等稳态数据和电压暂升/暂降、电压中断暂态数据进行监测分析及录波展示，并对电压、电流瞬变进行监测。 （5）可视化运行
实现微电网无人值守，实现数字化、智能化、便捷化管理;对重要负荷与设备进行不间断监控。 （6）优化控制
通过分析历史用电数据、天气条件对负荷进行功率预测，并结合分布式电源出力与储能状态，实现经济优化调度，以降低尖峰或者高峰时刻的用电量，降低企业综合用电成本。 （7）收益分析
用户可以查看光伏、储能、充电桩三部分的每天电量和收益数据，同时可以切换年报查看每个月的电量和收益。 （8）能源分析
通过分析光伏、风电、储能设备的发电效率、转化效率，用于评估设备性能与状态。 （9）策略配置
微电网配置主要对微电网系统组成、基础参数、运行策略及统计值进行设置。其中策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制、新能源消纳、逆功率控制等。 5硬件及其配套产品 6结束语
伴随新能源产业的不断进步，光伏发电在电网系统内所占的比重逐渐提高，因为新能源供电功率的不稳定性和不可调度性，对电网系统可靠带来了较大的隐患。大范围储能系统的开发，对于新能源和电力稳定的情况，制定了一个切实可行的处理方法，对于未来智能电力的创建，也起到了非常重要的作用。伴随各类型储能结构的发展，必然使未来的电力更环保、更安全更可靠，以此来促进我国电网事业的可
持续发展。
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【4】安科瑞高校综合能效解决方案2022.5版.
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