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編者按：戶用光伏電站中儲能式電站可實(shí)現(xiàn)多余電能的存儲和參與電網(wǎng)削峰填谷，主要工作模式有配置在電源直流側(cè)的儲能系統(tǒng)、配置在電源交流側(cè)的儲能系統(tǒng)和配置在負(fù)荷側(cè)儲能系統(tǒng)等，目前蓄電池的使用壽命僅在6~7年，成本可占整個系統(tǒng)的25%以上，有待蓄電池的能量密度及循環(huán)次數(shù)提升，和成本的降低，以實(shí)現(xiàn)光伏儲能的有效結(jié)合。

大家或許都知道光伏電站，但是很少接觸過儲能式電站，首先我們就先來了解一下什么是儲能式電站。

儲能式電站

由于光伏輸出功率具有很強(qiáng)的波動性、隨機(jī)性，光伏電力的不穩(wěn)定性嚴(yán)重制約了光伏電力的接入和輸送。儲能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷、負(fù)荷跟蹤、調(diào)頻調(diào)壓、電能質(zhì)量治理等功能。光伏儲能系統(tǒng)還可以在光伏電站遇到棄光限制發(fā)電時將多余電能存入儲能電池內(nèi)，光伏發(fā)電量低于限幅值或晚上用電高峰時通過儲能逆變器將電池內(nèi)電能送入電網(wǎng)，儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)削峰填谷，儲能系統(tǒng)還可利用峰谷電價差創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，提高系統(tǒng)自身的調(diào)節(jié)能力;作為解決大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電接入電網(wǎng)的一種有效支撐技術(shù)。

儲能系統(tǒng)的主要模式有配置在電源直流側(cè)的儲能系統(tǒng)、配置在電源交流側(cè)的儲能系統(tǒng)和配置在負(fù)荷側(cè)儲能系統(tǒng)等。

1、配置在電源直流側(cè)的儲能系統(tǒng)

配置在電源直流側(cè)的儲能系統(tǒng)主要可安裝在諸如光伏發(fā)電的直流系統(tǒng)中，這種設(shè)計(jì)可將蓄電池組合光伏發(fā)電陣列在逆變器直流段進(jìn)行配接調(diào)控，如圖1。該系統(tǒng)中的光伏發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池儲能系統(tǒng)共享一個逆變器，但是由于蓄電池的充放電特性和光伏發(fā)電陣列的輸出特性差異較大，原系統(tǒng)中的光伏并網(wǎng)逆變器中的最大功率跟蹤系統(tǒng)(MPPT)是專門為了配合光伏輸出特性設(shè)計(jì)的，無法同時滿足儲能蓄電池的輸出特性曲線。因此，此類系統(tǒng)需要對原系統(tǒng)逆變器進(jìn)行改造或重新設(shè)計(jì)制造，不僅需要使逆變器能滿足光伏陣列的逆變要求，還需要增加對蓄電池組的充放電控制器，和蓄電池能量管理等功能。一般而言，該系統(tǒng)是單向輸出的，也就是說該系統(tǒng)中的蓄電池是完全依靠光伏發(fā)電充電的，電網(wǎng)的電力是不能給蓄電池充電的。

該系統(tǒng)光伏發(fā)電陣列發(fā)出的電力在逆變器前端就與蓄電池進(jìn)行了自動直流平衡，這種模式的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)效率高，電站發(fā)電出力可由光伏電站內(nèi)部調(diào)度，可以達(dá)到無縫連接，輸出電能質(zhì)量好，輸出波動非常小等，可大大提高光伏發(fā)電輸出的平滑、穩(wěn)定性和可調(diào)控性能，缺點(diǎn)是使用的逆變器需要特殊設(shè)計(jì)，不適用于對現(xiàn)有已經(jīng)安裝好的大部分光伏電站進(jìn)行升級改造。另一個缺點(diǎn)是，該儲能系統(tǒng)中的蓄電池組只能接受本發(fā)電單元的電力為其充電，而其他臨近的光伏發(fā)電單元或電站的多余電力無法為其充電。也就是說這種方案缺乏大電站內(nèi)部電力調(diào)配的功能。

2、配置在電源交流側(cè)的儲能系統(tǒng)

配置在電源交流側(cè)的儲能系統(tǒng)也可以稱之為配置在交流側(cè)的儲能系統(tǒng)，單元型交流側(cè)的儲能的模式如圖2所示，它采用單獨(dú)的充放電控制器和逆變器來給蓄電池充電或者逆變，這種方案實(shí)際上就是給現(xiàn)有光伏發(fā)電系統(tǒng)外掛一個儲能裝置，可在目前任何一種光伏電站甚至風(fēng)力發(fā)電站或其他發(fā)電站進(jìn)行升級安裝，形成站內(nèi)儲能系統(tǒng)，也可以根據(jù)電網(wǎng)需要建設(shè)成為完全獨(dú)立運(yùn)行的儲能電站，

這種模式克服了直流側(cè)儲能系統(tǒng)無法進(jìn)行多余電力統(tǒng)一調(diào)度的問題，它的系統(tǒng)充電還是放電完全由智能化控制系統(tǒng)控制或受電網(wǎng)調(diào)度控制，它不僅可以集中全站內(nèi)的多余電力給儲能系統(tǒng)快速有效的充電，甚至可以調(diào)度站外電網(wǎng)的廉價低谷多余電力，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加方便和有效。

交流側(cè)接入的儲能系統(tǒng)的另一個模式是將儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)端，如圖3。顯然，這兩種儲能系統(tǒng)的不同點(diǎn)只是接入點(diǎn)不同，前者是將儲能部分接入了交流低壓側(cè)，與原光伏電站分享一個變壓器，而后者則是將儲能系統(tǒng)形成獨(dú)立的儲能電站模式，直接接入高壓電網(wǎng)。

交流側(cè)接入的方案不僅適用于電網(wǎng)儲能，還被廣泛應(yīng)用于諸如島嶼等相對孤立的地區(qū)，形成相對獨(dú)立的微型電網(wǎng)供電系統(tǒng)。交流側(cè)接入的儲能系統(tǒng)不僅可以在新建電站上實(shí)施，對于已經(jīng)建成的電站也可以很容易的進(jìn)行改造和附加建設(shè)，且電路結(jié)構(gòu)清晰，發(fā)電場和儲能電場可分地建設(shè)，相互的直接關(guān)聯(lián)性少，因此也便于運(yùn)行控制和維修。缺點(diǎn)是由于發(fā)電和儲能相互獨(dú)立，相互之間的協(xié)調(diào)和控制就需要外加一套專門的智能化的控制調(diào)度系統(tǒng)，因此造價相對較高。

3、配置在負(fù)荷側(cè)儲能系統(tǒng)

配置在負(fù)荷側(cè)儲能系統(tǒng)主要是指應(yīng)急電源和可移動的電動設(shè)備，譬如可充電式的電動汽車，電動工具和移動電話等。

本文僅僅是討論儲能電站的技術(shù)問題，盡管儲能電站有諸多優(yōu)點(diǎn)，可在一些特殊場合實(shí)施和應(yīng)用但是由于目前蓄電池的高效、環(huán)保、長壽命和低價格等關(guān)鍵問題沒有較大的突破，在目前大規(guī)模推廣儲能電站可能還有上網(wǎng)電價、補(bǔ)貼政策等問題。

存在的問題

目前已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)并應(yīng)用的獨(dú)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(dú)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(dú)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(dú)立光伏系統(tǒng)中儲能單元容量通常較小，一般不配置獨(dú)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(diǎn)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的趨勢越來越快，而儲能成本居高不下，發(fā)展獨(dú)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。

儲能式電站在日后改革是很有推廣價值的。如果蓄電池的能量密度及循環(huán)次數(shù)得到本質(zhì)提升，還有成本能夠下降。否則儲能電站在戶用環(huán)境中普及會比較難。

原標(biāo)題：戶用光伏電站中儲能式電站的價值