光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)是否并網(wǎng)可分為并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)和獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是指接入電網(wǎng)運行、接受電網(wǎng)調(diào)度的光伏系統(tǒng)，如各種集中式或者分布式的光伏電站。獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是指各種獨立于電網(wǎng)運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，如太陽能路燈、農(nóng)村戶用光伏電源等。

儲能系統(tǒng)作為一種儲存電能的行之有效的方式，可分為機械儲能、蓄電池儲能、電磁儲能和相變儲能四類。其中機械儲能如抽水儲能以被廣泛應(yīng)用，飛輪儲能作為一種新型的機械儲能方式，目前處于研究和示范階段。電磁儲能包括超導(dǎo)儲能、超級電容儲能、高能密度電容儲能等。熱力儲能是通過材料相變儲存或釋放能量，國內(nèi)相關(guān)研究處于實驗室階段，尚未進行實際應(yīng)用。蓄電池儲能式目前技術(shù)發(fā)展成熟、應(yīng)用廣泛、成本較低的儲能技術(shù)。其中以鉛酸蓄電池作為儲能裝置的獨立式光伏發(fā)電產(chǎn)品已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用，近年來隨著鋰電池技術(shù)的發(fā)展及其成本的降低，以鋰電池構(gòu)建的儲能裝置是目前研究熱點。

1、并網(wǎng)式光伏儲能系統(tǒng)

并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)直接與配電網(wǎng)連接，電能直接輸入電網(wǎng)，目前一般不配置儲能系統(tǒng)，隨著光伏、風(fēng)力發(fā)電“棄光限電”現(xiàn)象嚴(yán)重，以及光伏、風(fēng)里發(fā)電系統(tǒng)電力輸出的波動較大等因素對可再生能源的利用與推廣限制日益嚴(yán)重后，在并網(wǎng)式光伏系統(tǒng)中配置儲能已成為目前大規(guī)模儲能系統(tǒng)的研究方向之一。

并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能的配置方式由儲能目標(biāo)所決定，儲能目標(biāo)具體可分為：平滑輸出、經(jīng)濟調(diào)度、微電網(wǎng)組成。

1)平滑輸出

光伏發(fā)電是太陽能轉(zhuǎn)換為電能的過程，其輸出功率受到太陽輻射強度、溫度等環(huán)境因素的影響而劇烈變化，此外由于光伏電力輸出為直流電流，需要經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后接入電網(wǎng)，在逆變過程中會產(chǎn)生諧波。光伏電力功率的不穩(wěn)定和諧波的存在使得光伏電力的接入將會對電網(wǎng)造成沖擊。因此并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)中配置儲能的一個重要目的就是平滑光伏電力輸出，提升光伏電力質(zhì)量。 以平滑光伏發(fā)電輸出為目標(biāo)的儲能系統(tǒng)配置方式一般在光伏發(fā)電側(cè)配置集中式儲能系統(tǒng)，以平滑輸出為目標(biāo)的光伏儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般如下圖所示：

儲能系統(tǒng)的容量由并網(wǎng)平滑策略所決定，而儲能功率一般由平滑目標(biāo)所決定。基于儲能系統(tǒng)的光伏并網(wǎng)平滑策略目前主要有定時間常數(shù)低通濾波平滑策略、模糊控制/SOC(儲能電池荷電狀態(tài))平滑策略、光伏發(fā)電功率預(yù)測平滑策略等。低通濾波平滑策略平滑效果一般，但控制簡單、成本較低，是目前應(yīng)用前景較為廣闊的控制策略。

2)電力調(diào)峰

光伏電力并網(wǎng)后，需要接受電網(wǎng)調(diào)度，但其電力輸出峰值階段與電網(wǎng)負(fù)荷峰值階段并不一致，加之電力市場峰谷電價因素影響，利用儲能系統(tǒng)實現(xiàn)光伏發(fā)電在時間坐標(biāo)上的平移，使光伏電力參與電網(wǎng)調(diào)峰也是目前光伏儲能系統(tǒng)研究熱點之一。通過電力調(diào)峰，可提升光伏電力在電網(wǎng)中的接入能力和光伏電力的經(jīng)濟性。

基于電力調(diào)峰目的的光伏儲能系統(tǒng)一般在電網(wǎng)側(cè)配置集中式儲能系統(tǒng)。在電網(wǎng)側(cè)配置儲能示意如下：


此種配置方式的儲能系統(tǒng)容量一般較大，且儲能系統(tǒng)成本較高且不合理的充放電控制將嚴(yán)重?fù)p害儲能系統(tǒng)壽命，因此目前對于配置在電網(wǎng)側(cè)的集中式儲能系統(tǒng)容量、功率配置是由電網(wǎng)調(diào)峰要求、儲能充放電控制策略、儲能成本等因素共同決定。求解電池儲能系統(tǒng)削峰填谷策略的算法主要包括梯度類算法、智能算法、動態(tài)規(guī)劃算法。不同的電網(wǎng)調(diào)峰要求、儲能控制策略對功率、容量的要求差異較大，在實際應(yīng)用中需在多種實際條件的制約下進行儲能系統(tǒng)的配置。目前國內(nèi)大型的儲能電站還在起步階段，僅有實驗或者示范性的儲能電站運營，尚未大規(guī)模投入商業(yè)化使用。

3)微電網(wǎng)應(yīng)用

微電網(wǎng)是為了推進可再生能源利用而提出的一種新型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具體是由可再生能源、儲能系統(tǒng)和負(fù)荷組成的區(qū)域型電網(wǎng)形式，作為獨立的整體，既可以并網(wǎng)運行，也可以在離網(wǎng)狀態(tài)下孤島運行。作為微網(wǎng)組成單元的儲能系統(tǒng)是微電網(wǎng)中的能源緩沖環(huán)節(jié)，對微電網(wǎng)起著提高控制穩(wěn)定性、提升微電網(wǎng)電能質(zhì)量、維持微網(wǎng)的功率平衡、改善微電網(wǎng)抗干擾能力等重要作用。此外，微電網(wǎng)中的儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)供電中斷的情況下還可作應(yīng)急備用。


配置在微電網(wǎng)中的儲能系統(tǒng)一般與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)配置，并具有獨立的儲能管理系統(tǒng)(如電池控制系統(tǒng)，BESS)，其運行模式隨微網(wǎng)運行模式(離網(wǎng)/并網(wǎng))變化。儲能電池的容量與功率配置取決于不同的微電網(wǎng)構(gòu)成及運行模式，也受到儲能系統(tǒng)運行模式的制約。微電網(wǎng)中儲能系統(tǒng)的配置和控制策略是目前微電網(wǎng)相關(guān)研究的熱點。

2、獨立式光伏儲能系統(tǒng)

獨立式光伏系統(tǒng)是相對于并網(wǎng)式光伏系統(tǒng)而言，指不接入電網(wǎng)而獨立運行的光伏系統(tǒng)。目前應(yīng)用較為廣泛的獨立式系統(tǒng)諸如太陽能路燈、太陽能移動電源等，其光伏發(fā)電輸出和負(fù)荷電力消納不在同一個時間段，同時光伏發(fā)電輸出并不能總是滿足負(fù)荷要求，因此在獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)總配置儲能式有效提升光伏電力輸出利用、增強系統(tǒng)穩(wěn)定性的有效手段，同時儲能系統(tǒng)還具有為負(fù)荷提供啟動電流、鉗制電壓等的作用。目前廣泛應(yīng)用的獨立式光伏系統(tǒng)一般由光伏發(fā)電、控制/逆變器以及儲能三個部分構(gòu)成。

目前已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)并應(yīng)用的獨立式光伏系統(tǒng)中一般采用蓄電池作為儲能裝置。目前光伏組件和控制/逆變器的壽命均能達(dá)到十年以上，但蓄電池的使用壽命僅在6~7年，同時蓄電池的成本可占整個系統(tǒng)的25%以上，因此目前在獨立式光伏系統(tǒng)中儲能的配置和控制目標(biāo)為盡可能延長電池使用壽命，降低系統(tǒng)成本。在此前提下，獨立光伏系統(tǒng)中儲能容量和功率的配置的首要目標(biāo)是優(yōu)化電池充放電儲能壽命。獨立光伏系統(tǒng)中儲能單元容量通常較小，一般不配置獨立的控制系統(tǒng)和控制策略，儲能和光伏組件由同一個控制系統(tǒng)控制。目前研究與應(yīng)用最為廣泛的最大功率點跟蹤(MPPT)控制系統(tǒng)是以優(yōu)化光伏組件輸出為控制目標(biāo)，缺乏對儲能系統(tǒng)的優(yōu)化控制。隨著光伏組件效率提升(20.20%，樂葉光伏)和價格降低(2.86元/W，晶科能源，2017.3，)的趨勢越來越快，而儲能成本居高不下，發(fā)展獨立光伏系統(tǒng)中儲能優(yōu)先的控制策略和控制系統(tǒng)具有廣闊前景。