李岩
身份证640381198XXXX6091X 江苏 南京 210000
摘要：独立光伏系统光储容量对光伏系统的供电能力具有重要影响，光伏发电系统的运行过程中，会产生光储容量的变化，当前光储容量配置方法大多考虑并网风电场及微网系统，忽视了离网型微电网储能系统的光储容量配置，而离网型微网光储容量配置与负荷缺电率相关，能源利用率较低。本文根据负荷缺电率及能量溢出比作为衡量光伏系光储容量配置的标准，分析分别采用阀控铅酸电池、锂离子电池以及全钒液流电池对光伏系统光储容量进行配置的效果。
关键词：独立光伏系统；光储容量；优化配置
随着全球经济的不断发展，人类面临着能源日益枯竭的危机，且随着全球环境污染不断扩大，寻找新型清洁的替代能源成为迫切之举。光伏发电系统以其产量值高、电能质量好、可再生的优势，逐渐取得人们的青睐，在世界范围内得到了广泛的应用。由于光伏发电系统易受太阳辐射及周围环境温度的影响，使得光伏发电系统的供电能力具有不稳定性，因此需要构建储能系统。当前储能系统大多采用并网风电场、微网系统及离网型微电网，其中针对离网型微网储能系统通常考虑符合缺点率的问题，导致能源利用率低下，下面提出独立光伏系统光储容量优化配置的方法。
一、独立光伏系统组成部分
光伏系统主要由光伏组件、电池储能系统以及本地负荷组成，见图1。C0为单向DC-DC转换器，其作用为使光伏发电单元压力值增大，并对光伏最大功率进行监测；C1是单向DC-AC逆变器，其作用在于把光伏系统电流性质由直流转换为交流，以符合配电网的使用要求；C2是双向DC-DC转换器，作用为对储能系统的电流输入及输出进行有效控制，同时向光伏系统主干线路进行电流增压，保证光伏系统直流电的正常运行。光伏系统运行过程中，发电系统及储能系统使直电流通过对应的DC-DC转换器传递至系统母线进行汇流，使用DC-AC逆变器实现符合供电。
二、光伏发电系统光储容量配置
（一）光储容量配置
在光伏发电系统独立运行模式中，光伏系统光储容量配置作用在于维持储能系统的能量平衡，提高光伏组件的能源有效利用率。由于光伏系统负荷缺电率、能量溢出比与光伏系统储能系统具有密不可分的联系，因此需要合理配置光伏系统光储容量配置，达到提升光伏系统供电稳定性及经济效益的目的。下面介绍光储容量的功率及能量配置办法。
（二）电池储能功率
公式中是这一时间点的储能单元电流值；是△t这一时间段光伏储能单元电流输出及输入的电流总量；是光伏储能单元的限定容量值。
三、光伏发电系统光储微网系统具例分析
本文以某光伏发电系统光储微网系统作为研究对象，该光伏系统由光伏发电、储电单元及本地负荷组成，见图1。图1中转换器效率。本文以一年365天作为研究时间段，每隔15min进行取样调查。在研究时间段中，光伏系统光储容量值为50kW，本地负荷高峰值为20kW。光伏发现系统的日出力值曲线图及日负荷值曲线图见图2。
由于阀控铅酸电池、锂离子电池以及全钒液流电池在SOS、电流输入及输出的工作效率上存在较大差异，因此对上述三种电池进行对比，设置L1值为1kW，L2值为5kW·h，对比计算结果分别见图3、4、5。
从图3、4/5中可以得知：①在光伏规模增长前期阶段，光伏容量的增加对系统影响甚微；②不同光伏规模光储容量变化对系统的影响不同。但当光储容量增长到约40kW后，系统明显降低。因此需要设置合理的光伏系统及储能单元的光储容量，才能保证光伏发电系统的供电稳定性及经济效益。
本文为研究光伏及储能的优化配置，进光伏发电系统都额经济效益值以方式表示出来：
公式中是光伏发电系统开始阶段的投资额，是光伏单元的单位成本价。设置光伏单位成为CPV为8000元/kW，根据上述公式对光伏发电系统数据进行分析，得出三种不同类型电池储能容量最优配置结果，见表2。
表2 不同类型电池光储容量最优配置结果
根据表2可知，阀控铅酸电池储能系统开始阶段的投资额最少，锂离子电池成本价最高。使用阀控铅酸电池及全钒液流电池作为光伏发电系统储能，负荷缺电率达到最高值，若使用锂离子电池，则使能量溢出比达到最高值。
结束语
本文通过分析阀控铅酸电池、锂离子电池及全钒液流电池作为储能系统，通过负荷缺电率及能量溢出比进行对比，探讨不同类型电池储能系统的特点。光伏系统可以通过光储协同配置，在相同配置下，全钒液流电池的供电能力较为稳定，经济效益比较好，但若需达到指定目标要求，则阀控铅酸电池经济效益较好。
参考文献：
【1】王志群，朱守真，周双喜. 分布式发电对配电网电压分布的影响[J]. 电力系统自动化，2004,28(16):56-60.
【2】李蓓, 李兴源. 分布式发电及其对配电网的影响[ J] . 国际电力，2005, 9( 3) : 45-49.
【3】王波.储能系统的优化建模与控制策略研究[D].合肥工业大学,2013.
论文作者:李岩
论文发表刊物:《基层建设》2015年29期
论文发表时间:2016/8/22
标签：光伏论文; 系统论文; 容量论文; 储能论文; 电池论文; 流电论文; 负荷论文; 《基层建设》2015年29期论文;