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光伏儲能系統控制模式介紹

   日期:2019-10-25     來源:光伏智庫    瀏覽:8457    評論:0    
儲能技術可以實現削峰填谷、負荷跟蹤、調頻調壓、電能質量治理等功能。儲能系統還可以在光伏電站遇到棄光限制發電時將多余電能存入儲能電池內,在電網需要或用電高峰時通過儲能逆變器將電池內電能送入電網,利用峰谷電價差創造更大的經濟效益。

1、 儲能系統中的蓄電池充放電平衡控制


由于目前大部分光伏電站直流端電壓在600-800左右,要匹配這樣的電壓,通常需要上百個蓄電池串聯才能達到。早期的蓄電池充放電控制器或比較簡單的蓄電池管理系統(BMS),不能完全監控和管理每一個蓄電池的充放電性能和工作狀態,大量的蓄電池串并聯,在其充放電過程中難免會有個體差別,會導致嚴重的蓄電池充電和出力電能不均的問題,最終導致系統故障。在大型蓄電池儲能發電系統中通常采用智能化電池能量管理系統(EMS)來達到控制蓄電池內的充放電能量均衡控制等目的,以保證每一個蓄電池的穩定可靠工作。

中央控制系統一般可以采用就地控制,間隔層控制和遠程控制模式。中央控制系統可接收監控系統的控制指令對電池進行充放電、依據蓄電池管理系統提供的數據動態調整充放電參數、執行相應動作,實現對充放電電壓和電流的閉環控制,以滿足蓄電池在各個充放電階段的各項性能指標;處理電池管理系統的各種告警信息,以確保電池的安全。

電池管理系統還需具備有在線監測每節蓄電池的電壓、溫度;在線自動定期檢測蓄電池內阻;在線均衡功能,可通過對單體電池在線充放電,提高電池組一致性,延緩電池失效以及指標超限報警等功能。

2、電能調度和平滑輸出


按儲能的應用目標,儲能系統控制策略可劃分為自主模式和調度模式。自主模式一般針對快速響應的應用,如短時功率波動平滑、調頻調壓、電能質量補償等。而調度模式主要指接受上層電網系統的需求調度。

(1)平滑輸出。利用儲能系統快速吸收或釋放能源,平滑光伏并網發電電壓波動,改善系統的有功功率、無功功率平衡水平,增強穩定性。

光伏發電可采取適當的儲能配置和合理的協調策略提高平滑效果。儲能容量一般由光伏發電并網平滑策略和能量調度策略確定。通常,如果僅僅是要達到平滑輸出的效果,儲能系統的容量就比較小,而對系統的數學模型算法、控制模式和響應速度會要求較高。


圖1、光伏儲能電站的平滑平滑電力輸出波動效果示意

(2)經濟調度。利用儲能系統提高光伏發電的調度性,可通過當地電力峰谷時間分布情況和電價進行分析,制定充放電控制模式,低吸高拋,達到經濟效益的最大化。也可以充分利用光伏、風電棄光、棄風的情況,充分利用電網無法消納的電力,積極做好電站內部的儲能和經濟調度,利用儲能系統實現光伏發電在時間坐標上的平移,使其參與電力調峰,優化系統運行經濟性,獲得較好的經濟效益。

經濟調度型的儲能系統通常儲能容量和投資規模較大,應以系統成本最小化為目標對儲能系統容量進行優化配置。本人建議采用交流側并網的模式建立此類儲能系統,儲能功率由光伏發電實際輸出與目標值差額決定,儲能容量一般由光伏發電并網平滑策略和能量調度策略確定。


圖2、儲能電站的調節電力需求峰谷的功能

太陽能電池系統與儲能系統進行整合,主要涉及監測網絡、控制系統、設備布局和安全設施。對于集中式光伏電站,可在變電前集中配置儲能。可基于基本單元光伏系統配置直流側儲能系統,也可以根據整體光伏電站總容量配置大型交流側儲能系統,形成集光伏、風電、儲能以及其他發電系統為一體的,可綜合利用,統一調度的微電網系統。通過對光伏發電和儲能電力的合理接入及有效調配,解決儲能系統的并網發電和接入自動化控制問題,提高儲能單元的送電效率。

光伏發電系統與蓄電池儲能系統并網,需要智能化監控調度系統實時調節儲能系統充放電狀態和光伏電池的出力,達到協調優化控制的目的,實現儲能壽命與光伏出力的最優平衡。同時,通過實時監測儲能電池的容量狀態、光伏出力以及負荷情況,合理安排蓄電池的充放電、光伏電池的出力,從而達到最大限度延長并網供電時間的目的。

儲能系統配合光伏發電站將進一步提高光伏發電與電網間的良好匹配,通過平滑電力輸出,并實現“削峰填谷”,緩解光伏發電“裝機量大,發電量小”的問題,大大降低了常規光伏電站對電網的輸電容量的要求要求,從而避免了電網建設不足對光伏電站發電的制約。

采用蓄電池儲能的方式是目前效率最高,效果最好的一種手段,在電源交流側配置儲能系統結構清晰,通用性強,容易實施,便于電網雙向能源調度,是一種比較理想的儲能方案,也是解決目前棄光棄風和光伏電站輸出不穩定等問題的良好途徑。儲能電站不僅需要電網公司的支持,還需要政府出臺相應的補貼政策扶持。 
 

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