摘要：在“双碳”战略目标推动下，光伏发电与储能系统联合应用成为实现能源绿色转型的重要途径。合理配置光伏 - 储能系统，可以提高新能源消纳水平，保证电力系统稳定运行，降低系统成本。文章以光伏 - 储能系统优化配置为研究对象，分析光伏 - 储能系统优化配置的关键影响因素、配置模型及优化策略，为新能源系统建设及运行提供技术支持和理论支撑。

关键词：光伏发电；储能系统；优化配置

全球气候变化问题日益严峻，能源结构转型成为可持续发展的关键路径。“碳达峰、碳中和”战略目标提出大力发展可再生能源，光伏发电因清洁、高效被广泛使用。但光伏发电存在间歇性和波动性，单个系统难以满足稳定供电需求。将储能系统与光伏系统协同配置，可以提高能源利用效率，保障电力系统运行安全，是实现双碳目标的重要技术手段。

一、光伏 - 储能联合发电系统构成与特点

（一） 光伏系统运行机理与特性分析

光伏电池主要由半导体材料（通常是硅）构成，工作原理基于光电效应。当太阳光照射到光伏电池上时，光子能量被半导体材料吸收，使材料内部电子获得足够能量从价带激发至导带，形成自由电子和空穴。自由电子在电场的作用下向电池一侧移动，形成电流。通过外部电路连接，电流可驱动电器设备或存储于电池中以备不时之需。光伏发电系统优点包括清洁环保、运行成本低、维护简便，可部署在家庭屋顶、大型地面电站等多种规模和环境中。光伏技术的发展与应用推广，对推动全球能源结构转型、实现碳减排目标具有重要意义。

（二） 储能系统分类及其技术特性

储能系统按照储能介质不同，分为电化学储能、机械储能、热能储能等。而以锂离子电池为代表的电化学储能系统应用最为普遍。锂电池具有效率高、响应速度快、寿命长等优势，适于与光伏系统耦合应用。储能系统可以对电能进行时移管理，即在光伏发电高峰期进行储能，在光伏发电低谷期放电，可以起到削峰填谷、稳定输出功率、提高系统经济性的作用。合理选择储能类型、合理配置储能容量是光伏 - 储能系统优化的重要环节。

（三） 光伏与储能系统协同运行的优越性分析

光伏 - 储能系统协同运行，可以平滑光伏输出波动，提高电能可控性和可预测性，减少对电网冲击。在微电网和独立供电系统中，储能系统充当备用电源，保证无日照时段或光伏出力不足时继续供电，提高系统可靠性。储能还可以通过参与需求响应、电价套利等方式创造经济收益。光伏 - 储能系统配置策略要在经济性、可靠性、环境效益之间做多目标权衡，从而达成绿色低碳发展目的。

二、光伏 - 储能系统优化配置方法与应用研究（一） 优化配置模型的构建方法及关键要素

光伏 - 储能系统的优化配置过程属于技术性的系统工程问题，也是经济与环境效益综合评判的复杂决策问题。优化模型的创建，首先要精确地对光照资源开展长时间尺度的统计分析，得到典型日照曲线以及季节性变化特点。这个步骤常常要依靠地理信息系统和遥感技术的数据支撑，保证模型具备现实指导意义。就负荷预测而言，要搜集历史用电数据，找出负荷曲线里的峰谷特征和周期性规律，从而给配置决策赋予基本数据支撑。经济性上，模型要联系起初投入费用、储能系统寿命周期、运行维护开支以及可得到的收益来源展开综合评判，力求在不同运行情况中寻得平衡点。储能系统安排还要顾及充放电效率、循环寿命、深充深放造成的性能衰退这类核心技术指标，防止因安排太小而出现运行限制或者安排太大造成资源闲置。

（二） 优化配置提升系统经济性的机制研究

光伏 - 储能系统的投资回报结构，决定了其经济性受众多因素耦合所制约。而优化配置就是于复杂经济边界的条件中谋求成本与收益相均衡的关键路径。就初期投资而言，恰到好处的设备选择和规模匹配，会避免资源过剩或不足而造成的经济浪费现象发生。比如储能容量如果过大，就会使得系统白白运转却毫无收益可言；又或是太小不能达到应有的充放电量要求，则会影响整体运转的效率水平。优化配置的重要一环还包含着提高储能系统的使用率，在用电低潮阶段通过智能化策略完成充电过程，并在高负荷时刻实行释放功能，如此形成一个良性化的电价差收益结构。在那些有着分时电价或者峰谷电价制度的地方，这种操作方法更是能够有效地提高整个储能系统的经济产出效果。

（三） 不同应用场景中的配置策略差异性分析

光伏 - 储能系统的配置需求在不同的场景中有明显的区别，配置策略要按照应用环境、用户需求以及资源状况来判定。在城市分布式的供电体系当中，用电负荷呈现出高频次波动、高峰与低谷差距明显的特点，光伏 -储能系统必须要具备迅速反应和动态功率调整的能力。这类场合更适宜采用那些具有高倍率充放电功能和智能调度系统的储能装置，以应对电力负载瞬时变化的需求。工业园区里的电力需求有着大功率、长时间、稳定性强的特征，光伏 - 储能系统的配置策略着重于在系统容量和能量密度之间寻找均衡点，保障在工艺流程里连续供电，并且依靠参加有序用电和削减负荷的政策做到用电成本最小化。在农村、边远山区等离网或者弱网地区，由于电网接入能力不足或者没有电网接入，光伏 - 储能系统需要作为主要供电源，配置策略应考虑极端天气条件下连续运行的能力，保证最低生活保障负荷连续性。

（四） 双碳政策导向的系统优化路径

国家“双碳”战略目标的提出给光伏 - 储能系统的发展赋予了方向和政策支持。系统优化不应仅仅局限在技术层面的效率提升上，更要积极融入绿色低碳的价值体系，促使能源系统由能源供应侧向消费侧延伸协同。在具体配置过程中，要优先选择转换效率高、生命周期碳排放低的组件和材料，从源头上控制碳足迹。在储能系统的设计里加入碳价值计算模块，把碳减排效益同经济效益并列为优化目标，用多目标协同模型来综合评判系统配置方案的环境收益。政策机制上，绿色电力交易、碳交易市场以及财政补贴成为支撑系统优化的三根柱子。参与碳交易能将系统运行中节省的碳排放量变成可以计量的经济收益，形成“清洁发电—节碳收益—市场回报”这条路径。

三、结束语

光伏 - 储能联合发电系统是达成双碳目标的关键途径，在新能源范畴里有着广大的应用前景。通过恰当的配置方案和改良模型，可以切实改进系统的运作效能和经济水平，推进电力系统走向绿色转型和可持续发展。所取得的研究成果可以给分布式能源系统的设计和运作给予理论借鉴和操作指引。

参考文献

[1] 崔振威, 李嘉鹏, 王思敏. 储能系统在光伏发电中的优化配置研究 [J]. 电源技术, 2023, 47(02): 253–258. DOI:10.13262/j.issn.1001-9529.2023.02.005.

[2] 李伟, 陈柏, 王博. 基于经济性分析的光储系统配置策略研究 [J]. 电力自动化设备, 2023, 43(07):41. DOI:10.16081/j.epae.202302006.

作者简介：金玉泉，1987.06.06 男、汉族，研究方向：新能源与发电技术。