储能对于分布式光伏的重要性_什么是分布式储能系统

大家好！今天让小编来大家介绍下关于储能对于分布式光伏的重要性_什么是分布式储能系统的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。

文章目录列表:

什么是分布式光伏发电系统?

光伏分布式发电是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。然而分布式发电对如何最大化太阳能发电量、如何保证电网安全也提出了严格要求，这一过程光伏逆变器的功能性和稳定性也显得异常关键。

分布式发电系统中光伏发电的关键技术

对于以上各种光伏发电结构，不论是需要与主干电网并联运行的荒漠电站和光伏一体建筑，还是与储能设备和其他能源联合发电的独立光伏电网，都具有分布式发电的特点。

在分布式发电系统中，光伏发电相关的关键技术和研究热点有：

1． 适应光伏发电的电力电子变换器

目前常用的并网光伏逆变器大多采用DC-DC-AC的双级结构。这是因为光伏阵列提供的直流电压普遍低于要求的交流输出电压，而DC-AC变换电路中，应用最广泛的全桥逆变器和半桥逆变器均属于Buck型，瞬时输出电压总低于输入电压，只能实现降压变换。为此，一般在桥式逆变电路前增加一级可升压变换的DC-DC变换器，将输入直流电压升高。并且，由于光伏阵列的直流电压典型值比交流电压峰值低很多，DC-DC变换器应当具有高的电压增益。可以用有高频隔离的间接DC-DC变换器达到上述要求，这也同时可以满足电气隔离要求。当然，可以在桥式逆变电路后增加工频升压变压器，在提供电气隔离的同时提高电压等级。双级结构的光伏并网逆变器虽然能够灵活适应各种输入输出电压指标，还具有更高的自由度等级(即更多的可控变量)，可同时实现多种功能(例如，电气隔离，MPPT，无功补偿，有源滤波，等)，但功率级的数量增多，将降低整体的效率，可靠性和简洁程度，增加系统开销。为此，目前逆变器研究的一大发展趋势，就是直接将多功率级的系统架构整合为单级系统，即所谓单级逆变器。

储能元件是光伏系统重要的组成部分。针对各种储能元件的特点，找到合适的电力电子变换器结构，也是光伏发电中重要的研究热点。

研究适应光伏发电的电力电子变换器的重点是使光伏系统在整个工作范围内均能实现高效率、高功率密度和高可靠性的运行。

2． 网络拓扑结构及其优化配置

包括太阳能在内的可再生能源的能量密度低，随机性强，由其构成的分布式发电系统的网络拓扑结构与传统的集中式发电系统的网络结构有显著的区别。在此方面，应根据对当地可再生能源的分布预测、随机性与可用性评估、负荷水平评估，提出基于可再生能源的分布式发电系统的网络拓扑；研究分布式发电系统中母线电压的形式(交流或直流)、大小、频率(对于交流形式)等物理量的选择方法；提出该分布式发电系统中对太阳能光伏发电单元、风力发电单元、多元复合储能单元(含飞轮、超级电容和蓄电池)的容量配置方法，以降低系统成本；研究分布式发电系统中各种电力电子变换器的配置及其输入输出电压、功率等级的选择。

3． 分布式发电系统并网控制

由于分布式发电系统具有多能量来源、多变流器(主要是逆变器)并网的特点，因此必须对其并网控制进行研究。在此方面，包括：针对具有多能源多并网逆变器的分布式发电系统，研究其并网运行时相互耦合影响的机理和并网协调控制问题；研究独立运行时多个逆变器的电压和频率的协调控制，以实现动态和稳态负荷的合理分配；针对具有多能源多并网逆变器的分布式发电系统，研究合适的并网、独立控制模式和协调一致的切换控制策略；研究柔性并网、暂态过程以及分布式发电系统对电网或本地负荷的冲击影响等问题；针对具有多能源多并网逆变器的分布式发电系统的特点，开展适合并网逆变器的无盲区孤岛检测方法和防伪孤岛技术研究。

4． 分布式发电系统的能量管理

针对分布式源(DR)的随机性、分布式发电单元的投切、负荷变化、敏感负荷对供电可靠性和电能质量高要求、分布式发电系统附近配电线路拥塞、分布式发电系统与电网之间的供购电计划等问题，研究分布式发电系统各种运行方式下分布式发电单元、储能单元与负荷之间的能量优化，满足经济运行的要求；针对分布式发电系统并网和故障解列时的能量变化，研究分布式发电系统运行方式变化时的能量调度策略，满足分布式发电系统运行方式切换的要求。

5．光伏系统的安全性和可靠性问题

在分布式系统的相关并网规范中，对各发电单元的端口特性提出了具体的要求，为此，需要分析分布式发电系统的稳态及动态特性，包括不同分布式发电单元以及分布式发电系统并网端口特性。稳态情况下主要包括：有功、无功、电压、频率和谐波等特性，考虑到分布式发电高度随机性，还要研究这些特性随时间变化规律。具体到光伏系统，目前遇到的最大安全性和可靠性问题包含以下几个方面：并网逆变器的直流分量注入问题；光伏并网单元的对地漏电流问题；孤岛及其检测技术问题。

什么是分布式储能系统

未来能源向我们走来，但若要取代化石能源，并非易事。

“我们以碳中和来推动能源转型，从对化石能源系统的依赖转到以新能源、电气化为主体的方向上来，这里面遇到的挑战和问题也不少。” 7月8日，北京大学能源研究院特聘研究员杨福强在未来能源大会上表示。

国家电投集团吕锡嘉表示，“不论是做CCUS（碳捕集、固定与利用），还是做氢能储能，未来很长一段时间都是高投入低回收的阶段，因为技术的更新换代，技术产业链的成熟，需要的是碳市场，包括国家政策、金融市场的完善。”

挑战不小，机遇也很大。清洁能源成本在降低，技术难关也正在被攻破。从2015年到2020年，车用燃料电池技术跨越式发展，已经形成产业化；氢能的储存和载体技术将逐渐成熟；电力系统数字化、智能化应用越来越广泛。

光伏技术日渐成熟

作为清洁能源的一个重要方向，光伏技术越来越成熟，产业规模也日渐扩大。

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。利用的是可再生的太阳能，中国幅员辽阔，太阳能资源丰富。

光伏产业链包括硅料、硅片、电池组、并网逆变等多个环节，近年来各个环节的技术均有突破提升，从而降低了光伏发电的成本。

今年以来，光伏产能扩张狂飙突进。根据黑鹰光伏统计，2021年上半年光伏企业产能层面的投资接近4000亿，投资规模同比增长接近一倍。

其中，单个投资在10亿元以上的项目有59个之多，在100亿元以上的项目达13个，从数量上看，分别较去年同期增长了59.46%和62.50%。

近期国家能源局下发了通知，准备在全国启动整县（市、区）屋顶分布式光伏建设。通知要求，党政机关单位建筑屋顶的面积，安装光伏发电的比例不能低于50%；学校、医院等公共屋顶的总面积不得低于40%；另外，一些厂房的比例不低于30%。

而光伏发电为直流电，直流电应用范围较小，需要变换成交流电才可以广泛使用，而且光伏发电有波峰波谷的阶段，这样就造成弃光弃电的现象，储能的重要性凸显出来。这便需要利用另一种绿色能源——氢能。

氢能储运是难题

中国科学院院士欧阳明高最钟情于氢能，他认为电和氢未来将取代柴油、汽油、煤油，成为储能和新能源 汽车 的主要载体。

“氢能在新能源革命中占有战略地位，其战略意义在于可再生能源转型中的大规模能量储存与多元化利用需求。”欧阳明高指出，氢能储能是新能源电力系统的核心技术，交通会是氢能利用的先导领域，将带动氢能的全面发展。

欧阳明高预测了新能源 汽车 的市场潜力，“2021年前五个月中国新能源 汽车 总销量已经突破 汽车 总销量的10%，保有量超过600万，以后还会持续增长，今年估计产量会超过200万。我们估计明年会400万，后年600万，现在就是到了快速增长的时候了。2030年预计会到8000万，2035年1.6亿，2040年3亿。3亿辆电动车，意味着我们的储能潜力是多大呢？如果一辆车耗用65度电，车载储能的容量就是大约200亿度电，这是什么概念？相当于目前中国每天的总电量。”

不过，氢能面临着运输、储存经济性不高的问题。

“车载储氢是个问题，无论是技术还是成本，都不太理想，比如我们现在主流的高压气频，储氢的密度和成本都还不够理想，储氢密度大概100公斤5公斤氢，成本偏高，它的下降会比燃料电池发动机下降的幅度要慢，所以重载商用车车载的储氢密度和成本目前是不理想的，是我们当前的一个技术挑战。”欧阳明高表示。

而在氢能储运技术方面，现在已经有了一些设想。

欧阳明高介绍称，第一是可以利用特高压输电线路，把电从新疆等地输送过来，然后再制氢，这个成本是比较低的；第二是利用氢能载体，液氨很容易分解出氢，而且分解的能耗很低，液氨的质量储氢密度和体积储氢密度都是最高的，这样就可以先制氨，运输，再制氢。

电是最高品位能源？

在中国能源网首席研究员韩晓平看来，电是唯一最高品位能源，没有之一。

“其实氢是电的延伸，绿氢就是绿电，如果把这个问题想明白以后就知道，氢是一种边际能源，解决一些边际特定需求，主要的需求还是要靠电，如果我们不靠电，转个圈去用氢的话，那就违反了第一性原理。没有必要把一个简单的事情复杂化，增加了很多成本和损耗浪费，最后达到的还是同样一个目标。”韩晓平说道。

他还认为，碳中和其实就是电力系统最主要的任务，当电力系统能够覆盖所有能源90%的时候，才可能真正实现碳中和，维持电力系统的可靠性、稳定性，将成为下一步电力工作持续的目标。

关于电力能源数字化，国网能源研究院数字经济所孙艺新描述了三个场景。第一个场景是将一些数字化技术应用到传统的能源生产消费平台之中；第二个场景是把需求侧资源充分的挖掘出来，实质上这个也是一种增加能源供给的方式；第三个场景是，把数字能源作为用能权交易的统一媒介，可以解决目前能源在生产端、流转端，乃至消费端，多个链条之间存在结算、赋税，可能都存在一些断点的问题。

华为数字能源总工程师张广河讲述了一个智能光伏的概念，“分布式光伏遇到的最大的问题是安全问题，这是非常大的挑战。其次是散点部署，对于这种颗粒度非常小的站点管理，华为公司非常有经验。如果是零零散散的，最后这张网可能就废了。所以第一要保障系统安全，不能着火，不能让老百姓受伤；第二必须得做主动安全的设计和全网管理。发电量要发的清清楚楚，用的明明白白。”

对于我们未来光伏发电会有哪些好处吗？

分布式储能指通过绿色能源中的光伏，风电或是电网中的电力将能量存储起来，储能的能量可以是电、热、冷、势能等。分布式储能系统接入位置灵活，主要就是将中低压配电网、微电网及用户多余的电能接入供电网络中。电网负荷随着一天的用电量的变化存在峰值和峰谷，风能、太阳能发电的不断提高，进一步加剧了调峰的压力，利用储能装置在负荷高峰期放电，负荷低谷期从电网充电，减少高峰负荷需求，从而改善负荷特性，参与系统调峰的作用。

未来的能源互联网将在现有电网基础上，通过先进的电力电子技术和信息技术，实现能量和信息双向流动的电力互联共享网络。能源互联网具有由太阳能等可再生能源作为主要能量供应来源的特征，分布式能量收集和存储的特性，将分布式发电装置、储能装置和负载组成的微型能源网络互联起来的特性等。随着光伏发电等波动性电源比例的提高，要求电源侧具备更大的调节能力，分布式储能将得到普及，主动式配电网也将应运而生。太阳能发电和其他可再生能源、储能互补发电，并与负荷一起形成既可并网、又可孤网运行的微型电网，将是太阳能发电的一种新应用形式，既适用于边远农牧区、海岛供电，也适合联网运行作为电网可控发电单元。