【摘要】：随着科学技术的进步，我国在储能技术上取得了长足的进步，而蓄能技术的发展将会对新能源的利用起到积极的推动作用。本文通过对各种类型的储能技术的比较，比较了各种类型的光伏并网技术的优缺点，并通过 PSCAD建立了典型的光储并网模型，对其进行了模拟。研究表明，该储能设备在保证电网安全可靠、稳定的前提下，能保持光伏发电的供电稳定。

【关键词】：光伏发电;储能技术;稳定性;光伏并网

引言：

在人类对能源与环保和谐发展的认识日益提高的今天，在面对日益增长的能源需求的同时，光伏发电技术也日益引起人们的关注。然而，由于光伏电力系统存在着间断性、波动性等特性，使得光伏发电在夜间不能持续提供电力，从而不能保证对电力的连续性要求。采用能量存储技术可以有效地提高系统的性能，保证系统的稳定运行。然而，目前我国太阳能光伏发电的研究与分析尚处于起步阶段，技术尚未成熟与完善，工程应用局限于小型系统，因此其在大功率光伏系统中的应用也会受到制约，而随着光伏发电装机规模的不断增大，其应用也会越来越受到重视。

一、光伏发电系统简介

光伏发电系统是是将太阳能光电转换成直流电能，再经太阳能光伏并网后，再将其转换成频率相同、相位相同的三相 AC电源。太阳能发电的能源无限，不受地域限制，清洁。而太阳能发电的利用率却很低，必须建造大量的太阳能电池，而且受到气候的严重影响，而且发电的时间限制也很大（只有在太阳充足的时候才能发电）。因此，如何高效地储存电力以满足不能供电的时间，以及降低最大功率不能储存所带来的能源资源的浪费，已引起了社会各界的广泛重视。

二、光伏并网储能系统的组成

光伏阵列是光伏并网系统的基础，它是根据系统的电压、电流需求，通过串联、并联的方式，将其连接到支撑架上。光伏阵列是一种能源转换装置，它把太阳能转换成电能。太阳能电池阵列是一种非线性极强的器件，其输出受光照、温度、负载等多种因素的影响。蓄能系统具有调节、控制功能，在光照充足、发电充足的情况下，将一部分电能存储起来，在必要时将其释放出来，以实现光伏发电的稳定化、调节电力供需平衡[1]。

三、电网运行由于光伏发电所存在的问题

（一）运行调度

光伏发电本身就具备一定的可调度性，但这种调度性也会受到外部气候条件的影响，特别是在某些气候变化比较大的城市，或者是在海拔比较高的地方，云层对光伏发电的可调度性的影响更为显著。在电网运营企业的调度系统中，当总的光伏发电所占的比重超过了临界值时，为了保证电网的可靠性和安全性，必须采取相应的保护措施。另外，由于传统电价和光伏发电价格的差别较大，所以在进行电力市场的调度时，必须充分考虑到经济性问题，而这些措施都要求尽量减少对电力市场的安全造成负面影响。

（二）系统保护

光伏发电系统在运行时，如果遇到了比较强的光线，那么在实际运行时，发电厂的电力就会随之增长，从而引起一连串的连锁效应，从而导致短路电流的增大，从而提高了配合的难度，从而增加了故障的发生几率。另外，电厂的出力也会对熔断器的正常工作产生一定的影响，从而对整个电网的运行造成很大的影响。若光伏发电系统在运行时不能正确地与配网连接，那么支路潮流在实际运行中往往是单向的，并且这种单向输出缺少必要的安全防护[2]。在光伏发电系统运行的时候，随着配网的加入，配电网络的特性也会随之改变，变成一个多维分布的电力网，但在这个过程中，由于网络的流动具有很大的随机性，所以控制起来就更加困难，所以要确保整个系统的运行，就必须要有针对性的保护设备。

（三）电能质量

光伏发电系统在发电的时候，往往会遇到一些外部的情况，特别是在下雨的时候，天空中的乌云会阻挡太阳的照射，从而造成电力供应的快速增长或者降低，这对于那些大型的太阳能设备来说，都是非常常见的，因为在很长一段时间里，都会发生一些闪动，从而产生很大的频率变化，而且，还有一些光伏发电系统，也会产生大量的电流，当电力接入的时候，使用这种方法，会产生大量的共振，从而会影响电力系统的运行。

（四）线路潮流

如果支路在正常工作的情况下，根据电力系统的潮流状况，可以得出一个结论，那就是电流分支的潮流是单向的。在实际运行中，太阳能光伏系统的主要功能就是提供电力支持，而从光伏系统的性质来看，它就是一种分散的电力系统，当电力接入到电力网之后，电力系统的电力供应也会随之改变，从单向流到双向流，同时还会增加短路电流[3]。同时，在此过程中，电压调节的难度也会随之增大，分配功率的波动也会随之增大，从而使实际运行中的分支潮流发生如下变化：

第一种情况是三种情况不均衡，其次是节点的电压超出了限制，最后就是支路的潮流越界，而且还会出现频率波动和变压器的容量限制。但在实际操作中，若要调节电网的电压，很有可能会在运行时产生异常的噪音，从而影响到整个系统的正常运行。线路潮流本身具有随机性，但其随机性也会在某种程度上影响机组的正常工作寿命，从而造成电力系统运行时的损失。

四、储能技术在光伏发电系统中的应用

（一）在电力调峰的应用

所谓电力调峰，就是为了在高峰时期，在电网负荷比较大的情况下，尽可能地满足用户和工厂的需要，但也要做到一定的控制，才能有效地减少电网的负荷。

考虑到电力存储设备本身的特性，它在一定程度上是灵活的，可以在电网负载比较低的情况下，储存 光伏发电系统在实际运行时所产生的电力。这种运行模式可以极大地提高电力系统在实际运行期间的可靠性，在确保电网正常运行的同时，还可以有效地防止电网负荷过大而造成的网络故障，确保电力供应的稳定，从而有效地满足地区的电力需求。

我国各区域的电力消费总量在不同时期均有峰值和波谷，这一问题历来受到社会各方面的重视。特别是在高峰时期，为了保障电力供应，必须增加电力供应，如果在这个时候，电网在运行中发生了故障，就会造成电力供应中断，这不但会影响到人们的生产和生活，也会让人们对电力公司的信心大打折扣。因此，利用储能技术进行调峰，可以有效地减少电网在高峰时段的负荷，也可以保证电网在峰谷期间的工作，并在一定程度上弥补了高峰和低谷期间的影响，从而保证光伏发电系统的稳定运行，减少光伏发电系统出现故障的可能性。

（二）在电网电能质量控制的应用

在光伏并网发电系统的实际运转过程中，在实际运行中，为了保证电网的电能质量，必须采用适当的储能技术，通过将储能技术合理地用于光伏并网发电，可以保证其在实际供电时的性能稳定。在此期间，一般工作人员都会采用一系列的方法来实现对并网的逆变器的控制。而在这个过程中，最重要的就是能量储存系统，它可以利用能量储存系统的功能，来调节有源滤波器，让电压保持在一个合理的范围内，当相位发生变化的时候，再进行相应的调节，以确保电力系统的运行[2]。

过去，电力公司在控制电网电能质量的时候，大多都是通过手工操作来实现的，而且在这个过程中，许多细节问题难以被及时发现，从而影响了供电的质量。特别是在不同的电压峰值和峰值电压的情况下，尽管可以用人工的方法来调整，但这种调整并不能保证精确。同时，将能量储存技术用于电网的电能质量控制，可以有效地解决以上问题，从而有效地防止了电网在运行期间因短期的电力供应大幅调整所带来的影响。

既可以最大限度地保障电力供应的稳定，又可以在一定程度上减少由于电力系统故障而造成的地区断电现象，真正满足人们对电力的需要，从而提高整个电力供应的质量。

（三）在负荷转移中的应用

在实践中，把能量转换技术用于 光伏发电系统时，其工作原理与前面所述的功率转换技术有异曲同工之妙，但其灵活性要高于电力调峰技术。当电力处于低谷时，当光伏发电系统在实际发电时，会产生过多的电力，因此可以根据实际情况将剩余的电量进行存储，以最大限度地降低能量的浪费[3]。

在负荷高峰期，光伏发电系统会因为电力需求的增长而产生的电能无法满足实际生产的需要，所以在这个时候，太阳能电池就会将自己的能量储备转化为电能，从而达到最大程度的稳定。通过将储能系统与光伏并网发电系统联合使用，两 者在相互配合的过程中，可以降低太阳能电池在高负载运行时的峰值和低谷，通过调节电力消耗对电网的影响，可以在峰值时段降低电力的需求量，在保证电力消费的前提下，降低电力消费，既提高了电力的经济性，又满足了电力市场的需要[7]。

另一方面，利用能量转换技术，将 光伏发电系统的性能最大化，可以降低 光伏发电系统受到外界的影响，从而大大降低 光伏发电系统的使用寿命，最大程度的提高 光伏发电系统的质量，同时，还可以利用负载的方式，将光伏发电系统的运行规则保持在最大程度的稳定状态。

（四）在负荷响应时的应用

在电力系统运行时，为使系统运行的稳定和降低故障的可能性，一般都会根据较高的功率来进行自动调节，在峰值时，各部分的电力系统会轮流运行，从而保证电力系统的运行在峰值时的运行。

而将光伏储存在电能使用者中，可以最大程度地保障客户的供电稳定性，不过，在此期间，有关人士要注意的问题之一便是，当太阳能电池与电网与负载反应控制器相连时，必须要有一条通讯线可以工作，这种方法可以将某些高能量的装置干扰到太阳能电池的运行，从而达到高品质的负载反应。

在将负载反应技术引入 光伏发电系统的时候，可以通过对不同的电力网络进行选择，从而降低 光伏发电系统在运行中的失效概率，并根据负载的变化，对高负载进行相应的调节，以保证电力的稳定性，同时也可以在一定的程度上减轻对电力的负面作用，从而保证电力的稳定运行，从而提高电力的整体质量。

（五）复合型储能光伏并网技术的应用

传统的光伏并网发电系统采用的是一种非常简单的能量存储技术，它的功率并不是很稳定，因此，如果采用新的技术，可以有效地提升现有的并网系统的效率。这种复合技术在国内的应用非常广泛，许多公司在建造复合储能光伏电网的时候，都会采用超级电容和蓄电池，这样既可以减少电网运行时的谐波，又可以有效地提高电网的输出稳定性。

同时，该系统还可以安装变频器、光电器件等电子设备，可以将超级电容器与蓄电池的优点结合起来，从而保证在运行的过程中，能够有效地降低电源的波动，从而保证光伏发电的综合性能。另外，由于可调度性的提高，使得系统自身受到的外部干扰减少，从而极大地改善了并网发电系统的使用稳定性。同时，这种方法的应用也很复杂，因此，在具体的施工中，要考虑到不同的企业的实际需求，采取相应的措施，确保这种方法的实施，能够切实地提高电力系统的运行效率，为电力系统的建设提供更好的保障[4]。

在光伏并网的情况下，由于储能系统在不断的充电和充电之间的恶性循环，使得其输出的能量不稳定，从而会严重地影响到能量储存设备的正常工作，从而缩短了其寿命。根据并网发电的特点以及目前的储能设备的使用情况，需要对其进行合理的改造和优化：提高功率密度、提高能源的开发水平、改善设备的工作条件、提高设备寿命、提高充电器的充放电速率、改善设备的安全稳定性能、以及对存储技术在应用中的成本进行管理。

结语

储能技术在光伏并网发电系统中的应用，给用户与电网 都带来了安全稳定的使用效益，让光伏并网影响电网的情况 得到解决，还符合当下的可持续发展战略。针对储能装置还 需要不断的设计与研发，促进光伏并网发电的发展与应用， 让绿色环保的太阳能光伏并网发电技术造福更多的人民。

参考文献：

[1] 张帅.储能技术在光伏并网发电系统中的应用[J]. 通信电源技术 ，2019，5.

[2] 李宇光 ， 刘强 ，等.储能技术在光伏并网发电系统中的应用初探 [J].中国高新区 ，2017，20.

[3] 彭飞，刘志祥，陈维荣.新型光伏储能无均衡管理储能发电系统[J].西南交通大学学报，2014，49（5）：920.927.

[4]闫凯，张保会，瞿继平，等光伏发电系统暂态建模与等值[J].电力系统保护与控制，2015，43（1）：1-8.