世紀新能源網(wǎng)專欄作家:劉繼茂
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大部分國家電網(wǎng)規(guī)定,光伏等分布式發(fā)電比例,不能超過電網(wǎng)的10%,超過了就要加入儲能系統(tǒng),光伏系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電時如果不采用儲能系統(tǒng),光伏系統(tǒng)會對電網(wǎng)帶來了一些不良的影響,并且,隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大以及光伏電源在系統(tǒng)中所占比例的不斷增加,這些影響變得不可忽視。通過對光伏發(fā)電的特性分析可知,光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)的影響主要是由于光伏電源的不穩(wěn)定性造成的,從電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的角度分析,不加儲能的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)造成的影響主要有以下幾點。
(1)對線路潮流的影響。未接入光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的時候,電網(wǎng)支路潮流一般是單向流動的,并且對于配電網(wǎng)來說隨著距變電站的距離增加有功潮流單調(diào)減少。然而,當光伏電源接入電網(wǎng)后,從根本上改變了系統(tǒng)潮流的模式且潮流變得無法預測。這種潮流的改變使得電壓調(diào)整很難維持,甚至導致配電網(wǎng)的電壓調(diào)整設備出現(xiàn)異常響應,
(2)對系統(tǒng)保護的影響。當光照良好,光伏并網(wǎng)電站輸出功率較大時,短路電流將會增大,可能會導致過流保護配合失誤,而且過大的短路電流還會影響熔斷器的正常工作。此外,對于配電網(wǎng)來說未接入光伏發(fā)電系統(tǒng)之前支路潮流一般是單向的,其保護不具有方向性,而接入光伏發(fā)電系統(tǒng)以后該配電網(wǎng)變成了多源網(wǎng)絡,網(wǎng)絡潮流的流向具有不確定性。因此,必須要求增設具有方向性的保護裝置。
(3)對電網(wǎng)經(jīng)濟性運行的影響。由于光伏電源的自身輸出不穩(wěn)定性,當光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行后,系統(tǒng)必須增加相應容量的旋轉備用,以保證系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻能力,也就是說,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)供電,降低了機組利用小時數(shù),犧牲了電網(wǎng)的經(jīng)濟性運行
(4)對電能質量的影響。受云層遮擋的影響,光伏電源的發(fā)出功率可能在短時間內(nèi)從100%降到30%以下,或由30%以下增至100%,對于大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)來說,會引起電壓的波動與閃變或頻率波動。此外,由于光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的電能為直流電,必須經(jīng)過逆變裝置接入電網(wǎng),這一過程必將產(chǎn)生諧波,對電網(wǎng)造成影響。
(5)對運行調(diào)度的影響。光伏電源的輸出功率直接受天氣變化影響而不可控制,因此,光伏電源的可調(diào)度性也受到制約,當某個系統(tǒng)中光伏電源所占到一定比例后,電網(wǎng)運行商應認真考慮如何安全可靠地進行電力調(diào)度。另外,光伏電價與常規(guī)電價也存在著差異,如何在滿足各種安全約束的條件下對電網(wǎng)進行經(jīng)濟性調(diào)度也將成為一個值得關注的問題。
市場調(diào)查顯示,隨著光伏裝機量越來越大,各個國家光伏補貼越來越低,而峰谷電價差別則不斷加大,未來光伏逆變器更看重能量存儲,全球近1/3的光伏逆變器廠商期望到2015年所安裝的太陽能系統(tǒng)能源存儲使用可以達到40%以上,能源存儲將成為未來光伏系統(tǒng)一個越來越重要的功能,在未來光伏能量儲存的市場可能會顯著擴大,成為下一代逆變器的主流產(chǎn)品。
光伏并網(wǎng)儲能逆變器是最新一代逆變器。可應用于集中式和分布式光伏發(fā)電站。光伏并網(wǎng)逆變器集成光伏并網(wǎng)發(fā)電,儲能電站的功能,可以克服光伏組件受天氣變化發(fā)電不穩(wěn)定的缺點,為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的和諧波含量非常少的純凈電流,提高了電網(wǎng)的品質;通過波谷儲存電能,波峰輸出電能,電網(wǎng)峰值發(fā)電量可大幅削減,電網(wǎng)容量也可大幅增加,提高了電網(wǎng)的利用率;通過比較高的上網(wǎng)電價,以及波峰波谷的差價,為用戶創(chuàng)造價值。
光伏儲能逆變器具體工作原理:
(1)白天用電高峰期,在太陽光的照射下,太陽能電池組件產(chǎn)生的直流電流通過控制器傳送到逆變器轉化成交流電,并入電網(wǎng)。
(2)晚上用電低谷期,電價比較低時,電網(wǎng)的電能通過逆變器充放電控制器,對蓄電池進行充電儲能;
(3)當陽光不足或在夜間非低谷期用電時,蓄電池通過直流控制系統(tǒng)向逆變器送電,經(jīng)逆變器轉化為交流電供交流負載使用。
并網(wǎng)儲能逆變器大規(guī)模應用在光伏電站中,將會對光伏產(chǎn)業(yè)帶來更好的發(fā)展機會。通過光伏組件和蓄電池解耦控制技術,可以克服光伏組件不穩(wěn)定的特點,為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的諧波含量非常少的純凈電流,提高了電網(wǎng)的品質。光伏電站可以在電站的比例不斷加大。
(1)并聯(lián)儲能系統(tǒng)可以平滑間歇性新能源發(fā)電帶來的負荷波動,改善系統(tǒng)日負荷率,作為電力系統(tǒng)中的備用容量參與系統(tǒng)的調(diào)頻,調(diào)峰,提高發(fā)電設備利用率,提高電網(wǎng)整體運行效率。
(2)儲能系統(tǒng)可作為應急備用電源迅速投人系統(tǒng),提高供電可靠性。
(3)適當控制的儲能系統(tǒng)可以抑制電壓的異常,提高供電質量。
(4)將儲能系統(tǒng)與電能轉換控制技術相結合,可實現(xiàn)對電網(wǎng)的快速控制,改善電網(wǎng)的靜態(tài)和動態(tài)特性。