北极星电力网首页
您当前的位置:北极星储能网 > 储能产业 > 正文

光伏发电到底需要怎样的储能系统?

北极星储能网  来源:PV兔子  作者:欧阳子  2018/4/13 8:21:24  我要投稿  

北极星储能网讯: 没有储能的光伏是没有未来的。去年和一位业界朱姓大牛交流,他提出观点“储能技术的发展是光伏产业发展的命脉”,可谓醍醐灌顶。当整个电网只有1%的再生能源占比的时候,没人在乎;可按照现在稳稳超过20%每年的行业发展速度投射未来,光伏达到10%、20%的电网渗透率并不遥远。到时候还这么靠天吃饭阴晴圆缺,前一分钟发电10度后一分钟只发电5度的状况,电网、工商用户、居民,谁受得了?

前言:兔子斗胆预测,如果没有高效低成本的储能配套,光伏发电的占比不会超过10%。

储能的作用在大时间尺度范围(数小时),主要是为了调峰,即实现发电侧和用电侧的匹配。那基本上是什么便宜上什么,铅酸、梯级使用的锂电池、液流电池、蓄水储能等都是可选择的方案,不为本文所重点讨论。而在较小的时间尺度范围之内,储能也具有极其重要的意义。光伏和风能被不客气的称为“垃圾电”,就是因为风光发电功率电压输出靠天吃饭不稳定,而且直流转交流存在波形不理想、频率不协调的问题,给电网造成极大的压力;而储能可以极大程度上解决这些要命的问题。然而储能技术五花八门,到底什么样的储能才是光伏发电所需要的?学界和业界此前并无系统的归纳总结,让人摸不到头脑。

幸而新南威尔士大学博士研究生江屿的 “Suitability of representative electrochemical energy storage technologies for ramp-rate control of photovoltaic power”《主流电化学储能技术针对光伏发电爬坡速率控制的适用性》大作横空出世,为大家厘清了思路。兔子不敢耽误,在此奉献给大家。

为了减轻压力,电网对光伏电站出力稳定性提出要求,已经成为大趋势。比如德国提出了最高10%每分钟爬坡速率的要求,也即是说每一时刻和一分钟前比较,光伏电站功率输出的差异不能高于10%。许多国家新进推出的并网标准,都要求光伏电站具有必要时断电和减少输出,以及平滑爬坡速率的要求。在多云的天气,50%的爬坡速率也很常见,所以必须要加以处理(见下图)。组件优化器、微型逆变器等电力电子技术都可以在一定程度上实现平滑,但处理的能力非常有限,而且解决问题的方法简单粗暴,要不就是让组件发电偏离最佳功率点,要不就是砍掉多余的出力,为了达到电网稳定性的要求不得已割肉。这个时候,储能系统就是发挥作用的关键了:一旦发电量暴增就充电(而不是直接把多余发电切掉不要了);一旦发电量爆降就放电,实现对电网的持续稳定发力。

化学储能材料和器件的三大重要指标,一是能量密度,关系到充放电的持续性;二是功率密度,关系到瞬间释放能量的能力;三是充放电次数,决定了储能器件的寿命。下图给出了铅酸电池、锂电池、锂离子电容、碳基电化学双层电容器EDLC、电解液电容的能量密度、功率密度和充放电寿命等指标。不幸的是,光伏这样极度苛刻的应用场景,对储能系统能量、功率、寿命的要求都非常高!储能系统储能能力、充放电功率,直接影响了对爬坡速率的控制力。

文章的计算涉及到傅里叶变换等烧脑数学工具,此处不再赘述。总之是通过下面的爬坡速率控制模型流程图,可以实现对瞬息万变的光伏出力(图b蓝色区域)的有效平滑(图b红线为平滑后)。图c显示了储能系统在爬坡上升超过10%每分钟速率的时间段通过充电实现爬坡速率的控制(图c靛蓝色区域),而在光伏出力下降超过10%的时间段,通过放电实现控制(土黄色区域),快速响应的能力是对储能系统充放电功率W的考验。而图d是储能系统的充电状态SoC,SoC的幅值考验的是储能系统总储能能力Wh。

不同的光伏系统对于储能系统的要求大不相同。文章考察了单个组件、5千瓦屋顶系统、100千瓦小型光伏电站、以及7.2兆瓦大型电站四个场景。一般而言,大型系统占地面积大,具有一定“地理聚集”(geographical aggregation)的发电出力平滑能力。在江屿的算法中,引入了一个叫做截断频率(cut-off frequency)的东东,通过经验公式考虑到了这个自动平滑的现象。下图看到,越大的系统,其自带发电出力平滑的能力越强,无论是光功率变化的剧烈程度还是频度都有下降!

分享到:
投稿联系:陈小姐  010-52898473  13693626116  新闻投稿咨询QQ: 1831213786
邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#换成@)
北极星储能网声明:此资讯系转载自合作媒体或互联网其它网站,北极星储能网登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述。文章内容仅供参考。
热点关注
南方区域电化学储能电站并网运行管理及辅助服务管理实施细则(试行)

南方区域电化学储能电站并网运行管理及辅助服务管理实施细则(试行)

近日,南方监管局发布《南方区域电化学储能电站并网运行管理及辅助服务管理实施细则(试行)》,本细则适用于南方区域地市级及以上电力调度机构直接调度的并与电力调度机构签订并网调度协议的容量为2MW/0.5小时及以上的储能电站。储能电站根据电力调度机构指令进入充电状态的,按其提供充电调峰

>>更多

新闻排行榜

今日

本周

本月

关于北极星 | 广告服务 | 会员服务 | 媒体报道 | 营销方案 | 成功案例 | 招聘服务 | 加入我们 | 网站地图 | 在线帮助 | 联系我们 |

版权所有 © 1999-2018 北极星电力网(Bjx.Com.Cn) 运营:北京火山动力网络技术有限公司

京ICP证080169号 京ICP备09003304号-2 京公网安备 11010502034458号电子公告服务专项备案