储能技术在光伏电站并网中的应用

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　　摘要：从运行稳定性、风电并网安全性以及能量转换动态响应特性等3个方面，系统概述风电并网存在的主要问题。简述储能技术的基本知识。从提高风电低压穿透力、平抑功率波动、参与系统频率控制以及优化风电调度的4个方面，探讨储能技术在风电并网中的实践和应用前景。
　　关键词：风力发电;储能技术;并网运行
　　引言
　　光伏并网发电系统的基本结构有：光伏电池阵列，蓄电池组，逆变器和配电网等多个部分组成。光伏并网发电系统在一定程度上可以分为两种，一种是可调度式并网光伏发电系统，另一种是不可调度式并网光伏发电系统。可调度式并网光伏发电系统可以设置储能装置。除此之外，还有不间断的电源以及能够做到源滤波的功能，同时可调度式并网光伏发电系统还有益于电网调峰。不可调度式并网光伏发电系统，在与主电网断开的情况下，系统自动停止供电工作。这两个系统最大的不同就是可调度式光伏发电系统可以持续不间断供电工作，不会停止;而不可调度式光伏发电系统，在与主电网断开的情况下，可以自动停止供电工作。
　　1风电并网存在问题分析
　　1.1运行稳定性问题
　　风电系统的运行稳定性问题是保障传统电力系统正常高效运行的一个非常重要基础。风力发电机运行动态过程中的出现弱稳定性和弱抗扰性是给电力系统稳定性产生重要威胁的2种不稳定因素。小扰动和大扰动下系统的稳定运行特性是传统的电力系统中常见的技术性问题。运行稳定性的保证是基于负载的动态特性，通过动态功率实时平衡完成，包括系统中的干扰。相关专业研究表明，在风电并网安全性的运行机制上，涵盖各种自动化设备安全性的太偶空以及安全系统防御性的动态控制。风电并网安全可靠的运行通常基于2点：①动态有限源控制—主要用于对电力系统的相位和频率波动进行动态抑制;②动态无功功率控制—主要用于对电力系统中的电压波动进行动态抑制。风电的波动性和不确定性以及弱稳定性和弱免疫力是影响我国风电长途运输模式及系统稳定性的常见因素。此外，在机电动态时空尺度的干扰下，风电并网动态响应的主要特征还包括弱稳定性和弱免疫性等2个稳定性特征。相比于同步发电机的动态特征机制，机电时标的运行稳定性是其中一个问题之外，在转换器直流电压的运行稳定性问题上较短的时间尺度也是风力发电机存在的运行稳定性问题之一，需要引起重视。同时这也是大型风电集中系统运行过程中存在的另一种重要稳定性问题之一。此外，虽然存在以上问题，但对传统发电它的影响很小，所以在此不再描述其相关特征。
　　1.2ECS动态响应特性问题
　　目前，大多数风力涡轮机通过电力电子接口连接，其动态响应特性与传统的同步发电机完全不同。此外，风力涡轮机的现有控制策略通常是在假设它们连接到强电网的情况下设计的，并且在长距离大规模电网连接的情况下，风力发电机与电网之间的连接相对较弱，这使得传统的电力系统稳定控制和故障保护措施难以应对。这必将影响风力发电系统正常安全、稳定的运行。风电可控性和ECS动态响应是风电一体化的主要问题。风电的可控性不足是电力供应稳定和充足的关键原因。有功和无功功率是风力控制的主要方面。从传统电网系统的角度来看，有功功率的控制是保证整个电力系统稳定性和输出功率的主要因素。然而，由于风力涡轮机的特殊机制，风的不规则变化等，风力的电力可控性差。目前，还存在许多亟待解决的问题，例如由风速的极端变化引起的有功功率的巨大波动，这导致整个电力系统的不稳定性增加。导致电力振荡以及风力发电系统的低电压穿越。
　　2储能技术在光伏并网发电系统中的应用
　　2.1电力调峰
　　对电力峰值的功率的调整是为了能够更加有效的应对用电的高峰期，在用电的高峰期会出现功率负载过大的情况，可以根据高峰期负载的情况，使用储能技术对其进行调整，可以依靠实际需求的改变，将系统产生的能量储存在储能装置中。当负载达到高峰时，储能装置释放储存的能量，提供负荷供电的电力，对提高供电的整体运行的稳定性和可靠性有很大的帮助。
　　2.2微电网
　　微电网是一种相对分散的独立供配电能源系统，主要由负荷和多个微电源组成[2]。系统采用了大量的先进电力技术以及能量管理控制技术，将汽柴油发电机或者风电、光伏发电及储能设备等装置整合在一起，接入到用户侧。微电网可在秒级甚至毫秒级动作，以提高负载供电的可靠性，同时对电网削峰填谷、降低线路损耗、稳定电网电压起到重要作用，還可以提供不间断电源满足负载需求。在未来的供电系统中，微电网系统会成为一个重要的发展方向，微电网系统的运用，将会极大地提升当前电网的工作效率以及其稳定性与安全性，因为微电网系统可以在微电网与发电系统分离的时候对负载进行独立的供电，所以其稳定性会更高。
　　3储能系统
　　3.1储能技术
　　用于光伏并网发电的储能装置通常在恶劣的环境下运行。此外，由于光伏发电输出的不稳定性，储能系统的充电和放电条件相对较差，有时需要频繁的小周期充电和放电。根据光伏并网发电系统的特点以及储能装置的发展现状，应从以下几个方面发展和改进光伏并网发电储能技术：一是提高光伏发电系统的能量密度以及功率密度;二是对储能装置的储能容量进行提高，同时延长储能装置的使用寿命;三是提高充放电的速度;四是确保在各种环境中能够安全可靠地运行;第五，降低储能装置的使用成本。
　　3.2控制技术
　　为了能够提高储能装置的使用寿命，以及尽可能地提高储能装置的输出功率，提升储能装置的工作效率，就需要对储能装置的充放电情况进行详细的分析，并以此来指定有针对性的储能装置充放电策略。例如，铅蓄电池在充电是往往需要更长的充电时间，所以在对铅蓄电池在充电的时候尽可能选用较小的电流充电，防止其储电能力的下降，缩短蓄电池寿命。光伏发电的直流电作为主要的储能装置的充电电源，其具有不稳定性和波动性，使得其充电不够稳定。所以，为了解决储能装置的充放电问题，需要先进的储能装置管理控制系统和来保证在不破坏储能装置的使用寿命的充放电策略，除此之外，不能使用工业上的高频交流电来对常见的储能装置例如飞轮储能以及电池等储能装置进行充电，所以在对这些储能装置进行充电的时候需要功率转换器来进行。
　　3.3综合分析工具与系统建模
　　只有对用电区域做全方位的，综合各种实际条件的分析，其中包括对系统的可靠性，经济情况以及其运营情况进行分析，才能够开发出最合适以及最好的光伏储能发电系统。现阶段，我国的储能系统在光伏并网的系统中的应用还不是很成熟，应该根据现有的行业标准来确定分析光伏能源储存系统的使用周期以及使用成本的方法，以此来衡量光伏能源储存系统的经济性。所以，为了提供光伏储能系统的更加准确的运行数据以及运行的数据，需要光伏储能系统的开发人员在设计光伏储能系统之初就用仿真以及建模的方法来综合的分析光伏储能系统的运行情况。同时也要求使用能够尽量模拟真实的光伏储能系统的运行情况的分析软件来进行分析。
　　结语
　　本文分析了在发电网中接入光伏发电而带来的一系列的影响，并且对各种有效的储能方式的应用进行了探讨与总结。同时，还对储能方式在光伏发电系统的应用而带来的影响，除此之外本文还对新能源的应用和开发的进行了探讨，以其对日后的工作产生一定的参考作用。由于电网受环境的影响较大，输出具有不稳定性的特点。光伏发电对配电网的电压波动、电能质量和继电保护装置都有不可避免的影响。
　　参考文献
　　[1]张兴科.光伏并网发电功率波动与对策[J].电网与清洁能源，2011，27（06）：55-60.
　　[2]刘世林，文劲宇，孙海顺，等.风电并网中的储能技术研究进展[J].电力系统保护与控制，2013（23）：145-153.
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