光伏储能及其充放电及其计算
摘要
随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长，化石能源越来越突显出它的稀缺性。在这种化石能源供应日趋紧张的背景下，很有必要大规模利用和开发可再生能源。太阳能作为取之不尽、清洁干净的资源成为人类开发研究的热点，并已经取得了显著的效果。作为分布式发电的理想能源，独立型光伏发电系统解决了一些地方用电难的问题，已经明显提高了人民生活水平。本文讨论光伏发电系统的发展状况以及应用前景，对独立型光伏发电系统进行研究与设计。
本文以基于储能系统的独立型光伏发电系统为研究对象，阐述了独立型光伏发电的基本原理及其发展趋势。对光伏系统的最大功率追踪控制方法(MPPT)进行了分析，通过对草坪灯的设计，进一步分析光伏发电系统。文章给出了光伏系统的容量设计计算，其中包括光伏电池组板功率计算，蓄电池容量及充放电计算。通过计算系统容量并考虑经济方面的因素，选定适合系统的各个元件。
本文通过对太阳能草坪灯的研究设计，实现光伏储能及其充放电，进一步肯定光伏发电在现代社会能源战略中的重要地位。
关键词：光伏发电最大功率跟踪MPPT 储能系统充放电
Abstract
As the global economic and social development, the continued growth of energy consumption and the corresponding fossil energy become more and more highlights its scarcity. Under the background of this kind of fossil energy supply has become increasingly tense, it is necessary to large-scale use and development of renewable energy. Solar energy as an inexhaustible, clean resources become a hotspot of research on human development, and has achieved significant effect. As an ideal energy, distributed generation photovoltaic generating system solves the independent model, the difficulty of some local electricity, has significantly improved people's living standard. This article discusses the development status and application prospect of photovoltaic power generation system, the independent model photovoltaic power generation system research and design.
In this paper, based on the energy storage system of the independent model of photovoltaic power generation system as the research object, this paper expounds the independent model, the basic principle of the photovoltaic power generation and its development trend. For photovoltaic system was analyzed, and the Maximum power tracking (MPPT) control method, through to the lawn lamp design, further analysis of photovoltaic power generation systems. Capacity of the photovoltaic system design calculation is analyzed, including photovoltaic battery board power calculation, battery capacity, calculation of charge and discharge. Through the calculation of system capacity and to consider economic factors, selected is suitable for the various system components.
In this paper, through the study of solar energy lawn lamp design, realization of photovoltaic energy storage and its charge and discharge, further sure photovoltaic energy strategy the important position in modern society.
Keywords：photovoltaic (pv) generation; Maximum power tracking MPPT; Energy storage system; Charge and discharge
目录
摘要.................................................................................................................. I Abstract.......................................................................................................... I I 第一章引言. (1)
1.1背景与意义 (1)
1.2发展前景与面临的问题 (4)
1.3 本文研究的主要内容 (6)
第二章光伏发电原理与基本特性分析 (7)
2.1 光伏电池 (7)
2.1.1 光伏电池的种类 (7)
2.1.2硅太阳电池的结构及工作原理 (8)
2.2光伏电池的结构与特性分析 (10)
2.2.1光伏电池等效电路 (10)
2.2.2光伏电池的电气特性 (11)
2.3 环境因素对太阳能电池输出特性的影响 (12)
2.4光伏阵列最大功率跟踪 (14)
2.4.1最大功率跟踪控制原理 (14)
2.4.2 最大功率跟踪控制方法 (14)
2.5 本章小结 (17)
第三章储能系统的分析设计 (18)
3.1 蓄电池 (18)
3.1.1蓄电池的分类与应用 (18)
3.1.2酸蓄电池工作原理及其SOC 估计及其容量的计算 (21)
3.1.3 光伏系统对蓄电池性能要求分析 (24)
3.2蓄电池充放电特性分析 (26)
3.3 蓄电池超级电容混合储能系统 (27)
3.3.1 混合储能性能分析 (27)
3.3.2 储能系统结构 (29)
3.4本章小结 (29)
第四章光伏储能及充放电控制系统的设计 (30)
4.1控制电路总体设计方案 (30)
4.2系统电路设计 (31)
4.2.1系统主电路设计 (31)
4.2.2 变换电路设计 (32)
4.3系统容量的设计 (34)
4.3.1光伏电池的选用 (35)
4.3.2蓄电池容量的选择 (37)
4.3.3蓄电池充放电计算 (38)
4.3.4 Boost电路参数计算 (38)
4.4本章小结 (40)
第五章总结与展望 (42)
5.1 本文总结 (42)
5.2未来展望 (42)
参考文献 (44)
致谢 (45)
第一章引言
1.1背景与意义
1、背景
能源和环境问题是近十几年来世界关注的焦点，随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源越来越突显出它的稀缺性，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。能源作为人民生活和社会经济的主要物质基础，对于人民生活水平的提高和社会经济的发展极为重要。但是，近年来人类对能源需求的日益增加，化石能源的储量正逐渐枯竭。在这种化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的利用和开发可再生能源已成为未来全世界能源战略中的重要组成部分。为了实现环境和能源的可持续发展，目前世界各国都将光伏发电作为发展的重点。在各国政府的大力支持下，光伏产业迅速发展。太阳能是人类用之不竭取之不尽的可再生能源，具有绝对的安全性、充分的清洁性、相对的广泛性、潜在的经济性、资源的充足性及确实的长寿命和免维护性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。
世界光伏产业和市场发展的另一个突出特点是：光伏发电在能源中的替代功能越来越大，主要表现在并网发电的应用比例增加非常快，并成为光伏发电的主体市场(其他应用包括通讯和信号﹑特殊商业和工业应用﹑农村离网应用﹑消费品和大型独立电站等)。不得不说，德国、日本和美国的鼓励政策世界光伏发电市场的增长。欧洲、日本和美国都制定了各自的光伏发展路线，表 1-1 和表 1-2给出了一些发达国家的发展目标和光伏发展路线的比较。
表1－1光伏发电成本预测
表1－2光伏发电装机预测p GW /
用空间也非常广阔，可以应用于与建材结合、并网发电、解决边远地区用电困难问题等。经过20多年的发展，我国光伏发电产业的发展己经具有了初步规模，但是总体水平上还与国外还有很大的差距。这些差距主要表现为生产规模较小、封装水平不高、技术水平较低，电池效率低，部分材料仍需进口。另外，我国电池组件的售价和成本都偏高，这样就会导致太阳能电池造价太高，直接阻碍着太阳能光伏发电的大规模发展。我国必须要加大这方砸的投入，突破这个技术瓶颈，促进太阳能光伏发电的规模的扩大。2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会通过了《中华人民共和国可再生能源法》把促进可再生能源的开发利用提高到了法律的高度。近些年来。国家在“973”和“863”等重大项目中也将太阳能电池的发展放到了重要的位置。积极发展太阳能光伏发电对于解决我国的能源紧缺和环境污染具有重要的战略意义。相信在政府政策的扶持和学界的大力研究下，我国的光伏发电技术会得到发展和广泛应用，前景一遍光明。
2、意义
首先从长远来看，太阳能光伏发电将逐渐占据世界能源消费的重要地位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。可再生能源将是人类未来的主要能源来源，因此世界上部分发展中国家和大多数发达国家都十分重视可再生能源对未来能源供应的重要作用。另外，在新的可再生能源中，风力发电和光伏发电是发展最快的，世界各国都把太阳能光伏发电的商业化利用和开发作为重要的能源发展方向。中国是一个能源生产大国，也是一个能源消费大国，因此发展可再生能源有很大的必要性。
无论从中国还是从世界来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源
储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10％。图1-1给出的是世界和中国主要常规能源储量预测。
图1-1 世界和中国主要常规能源储量预测
“到2030年太阳能发电将在世界电力的供应中显现其重要作用，达到10%以上，可再生能源在总能源结构中占到30％；2050 年太阳能发电将占总能耗的20%，可再生能源占到50％以上，到本世纪末太阳能发电将在能源结构中起到主导作用”。这是欧洲JRC 的预测，如下图所示。
图1-2是欧洲JRC 的预测：
图1-2 世界能源发展趋势
按照目前的经济发展趋势和中国的资源情况，2010 年和2020 年的电力供应单靠传统的煤、水、核是不够的，尚存在一定的缺口，需要由可再生能源发电来填补。因此发展可再生能源势在必行，太阳能是用之不竭取之不尽
的可再生能源，安全可靠、清洁环保，而且开发潜力非常大，是未来能源发展战略的主体，可保障未来经济的稳定快速的发展。总而言之，太阳能在长期的能源战略中具有重要的主体地位并且得到广泛的应用。我国是太阳能资源相当丰富的国家（绝大多数地区年平均日辐射量在42
kWh以上，西藏
m
/
最高达72
kWh），更应该把握这个机会充分利用自己的优势，为经济稳定m
/
快速发展打下良好的基础。
最后，光伏发电有其优缺点，如下：
光伏发电的优点生要有以下六点：
（1）无污染、零排放：没有任何物质及声、光、电、磁、机械噪音等“排放”。
（2）可再生：资源无限，可满足可持续发展的要求，可直接输出高质量电能。
（3）资源的普遍性：只是地区之间有是否丰富之分，基本上不受地域限制。
（4）分布式电力系统：将提高整个能源系统的安全可靠性。特别是对自然灾害和战备的抗御，它更具有明显的意义。
（5）资源、发电、用电同一地域：能大幅度节省远程输变电设备的投资费用。
（6）灵活、简单化：发电系统可按需要以模块化集成，容量可大可小。扩容方便，保持系统运转仅需要很少的维护。系统为组件，安装快速化，没有磨损、损坏的活动部件。
光伏发电也存在一些难以攻克的缺点，主要有以下两个方面：
(1)光电转化率很低。
(2)光伏发电成本太高，在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的，但其成本仍居高不下，远小能满足大大规模应用的要求。
总体来说，光伏发电的优点远多于缺点，发展光伏发电是明智之举。
1.2发展前景与面临的问题
1、前景
光伏发电的并网开发应用已经成为目前世界上大规模利用光伏发电的必然选择。各个国家都纷纷把太阳能作为重要的战略能源之一的举动，使得光伏发电将逐步发展为一种替代能源，太阳能也将会成为世界能源供应的主
体。根据预测2030年太阳能光伏发电在世界总电力的供应中将达到10％以上；2040年太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；21世纪末太阳能发电将占60％以上，这就更显示出太阳能在能源战略中的重要地位。
在可再生能源中，太阳能取之不尽，清洁安全，是理想的可再生能源。我国的太阳能资源比较丰富，且分布范围较广，太阳能光伏发电的发展潜力巨大。此外，目前太阳能光伏发电技术已日趋成熟，是最具可持续发展的可再生能源技术之一。在今后的十几年中，太阳电池的市场走向将发生很大的改变，到2010年以前中国太阳电池多数是用于独立光伏发电系统，从2011年到2020年，中国光伏发电的市场主流将会由独立发电系统转向并网发电系统。
2、面临的问题
虽然光伏发电的前景很可观，但同时发展中也存在不少的问题，以下是光伏发电中面临的主要问题。
（1）投资成本问题
与其它新能源项目相比，太阳能单位造价非常高，高达6.2万元/kW，因此回收效益期比较长。目前国内太阳能电池板的原材料硅的涨价迅速是造成这种情况的主要原因。目前的价格要比本世纪初翻了数倍，而太阳能电池板又是整个工程中耗费最大的部分，因此，降低原材料的成本才能从根本上解决投资成本高的问题。
（2）对电网的冲击
由于光伏发电属于稳定差、能量密度低、调节能力差的能源，发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后会对电网的稳定性、安全性、电网的供电质量以及经济运行造成一定影响，这也将是阻碍光伏发电发展的一大问题。
（3）缺乏政策的支持
在国内，由于太阳能光伏发电刚刚起步，政府在这方面给予的支持力度相对不够，加上较高的生产成本，从而使得投资者对光伏发电项目的兴趣减少，投入这方面的资金不够，影响发展。而相反的，在国外，政府将给予太阳能光伏发电的用户一定的优惠政策及补贴。要解决该问题，政府必须加大政策的支持。
1.3 本文研究的主要内容
设计技术要求是：光伏储能的运用和计算。
1、蓄电池的相关参数的计算。
2、储能与光伏应用的结合。
3、光伏储能与实际生活的联系。
4、独立家用和小型商运用光伏储能的模式。
5、对不同的要求量选择不同的光伏储能系统，遵循光伏配套原则。
第二章光伏发电原理与基本特性分析
2.1 光伏电池
太阳能电池也被称为光伏电池，通常由半导体材料制成，其作用是把太阳能直接转换为直流形式的电能，是光伏阵列中光电转换的最小单元，由于单个太阳电池的功率极小，因此一般不单独作为电源使用。光伏电池是利用了半导体材料对光敏感以及半导体的强光伏效应的特征，把光能直接转化成电能。而且在这种发电过程中，光伏电池本身既不发生任何化学变化，也没有机械磨耗。在使用过程中，无气无味、无噪音、对环境无污染。当把众多这样小的太阳能光伏电池单元通过串并联的方式组合在一起，构成光伏电池组件，便会在太阳能的作用下输出功率足够大的电能。
2.1.1 光伏电池的种类
按照材料分类
1、硅太阳能电池：以硅为基体材料（单晶硅、多晶硅、非晶硅）
2、化合物半导体太阳能电池：由两种或两种以上的元素组成具有半导体特性的化合物半导体材料制成的太阳能电池(碲化镉、硫化镉、磷化铟、砷化稼、硒铟铜)
3、有机半导体太阳能电池：用含有一定数量的C－C键且导电能力介于金属和绝缘体之间的半导体材料制成的电池(分子晶体、电荷转移络合物、高聚物)。
表2-1为几种市场上常见的硅太阳能电池的品牌型号规格：
表2-1 几种市场上的硅太阳电池
2.1.2硅太阳电池的结构及工作原理
目前用于光伏发电系统的太阳能电池多为硅材料太阳电池，其中包括单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳电池。以当前用得最为普遍的单晶硅及多晶硅太阳电池为例，其单个硅太阳电池外形结构如图2-1所示。
图2-1 太阳能电池的基本结构及工作原理
这是一种P－N型硅太阳电池，它的基体材料为P型单晶硅，厚度在0.44mm以下，上表面层为N型层，是受光层，它和基体在交界面处形成一个P－N结。在上表面上加有栅状金属电极，可提高转换效率；另外，在受光面上，覆盖着一层减反射膜，它是一层很薄的天蓝色氧化硅薄膜，用以减少入射太阳光的反射，使太阳电池对入射光的吸收率达到90%以上。
硅太阳电池的工作原理为：对于半导体材料而言，当其中的P－N结处于平衡状态的时候，在P－N结处会形成一个耗尽层，存在着由N区指向P 区的势垒电场。当每一个入射光子的能量大于禁带宽度(Eg)，即整个入射太阳光的能量大于硅禁带宽度的时候，太阳光子照射入半导体内，把电子从价带激发到导带，在价带中留下一个空穴，产生了一个电子－空穴对。因此，当能量大于禁带宽度的光子进入电池的N区和P区中时，会激发产生光生电子－空穴对。光生电子－空穴对在空间电荷区中产生后，立即被势垒电场分离，光生电子被推向N区，光生空穴被推向P区。在N区和P区中产生的光生电子－空穴对会向PN结交界面处扩散，当达到势垒电场边界时，立即受到势垒电场的作用，使光生电子留在N区，光生空穴留在P区。而在N区中的光生空穴由于内建电场的作用被推到P区，P区中的光生电子同样被推到N区。最后就形成了N区中积累了剩余的电子，P区中积累了剩余的空穴，而在PN结两侧形成了与势垒电场方向相反的光生电动势。这就是所谓的“光生伏特效应”，当接上负载后，电流就从P区经过负载流向N区，负载即获得功率。
2.2光伏电池的结构与特性分析
2.2.1光伏电池等效电路
由于光伏电池的输出与外界的光照强度和环境温度呈非线性，分析时需要将阵列转化为其等效电路，图2-2是光伏电池等效电路，其中s R 是串联电阻，它是构成光伏电池的半导体体电阻和电极电阻等电阻的和；sh R 是漏电阻。在恒定光照下，一个处于工作状态下的光伏电池，其光电流L I 不随工作状态变化而变化，在等效电路中，可把它看作恒流源，光电流的一部分流经负载L R ，同时在负载两端产生端电压L U ，L U 反过来又正向偏置于PN 结二极管，引起与光电流反向的暗电流d I 。由于太阳板前表面和背表面的电极和接触，以及材料本身具有一定的电阻率，电流经过负载时，必然引起损耗，在等效电路中可将它们的等效为一个串联电阻s R ；同时，由于电池边沿的漏电阻，在电池的划痕、微裂痕等处形成的金属桥漏电等，使一部分本该通过负载的电流短路，这种作用可用一个并联电阻sh R 来等效。
图2-2 光伏阵列的等效电路
根据图2-2，就可以得到输出电流L I 与输出电压L U 之间的关系：
d sh ph L I R U
I I --= （2.1）
式中暗电流d I 应为PN 结电压U 的函数，而U 又与输出电压L U 存在函数关系：
s L L R I U U += （2.2）
经理论计算和大量的实验证实d I 均可整理成指数形式如下：
??
????-=+1)(0nKT R I U
q d s L L e I I （2.3） 其中，n 是二极管指数；0I 是反向饱和电流；K 是波耳兹曼常数(K J /1038.123-?)；T 是绝对温度(K)；q 是单位电荷。
将以上式子整理后得到：
sh s L L nKT R I U
q ph L R R I U e I I I s L L +-??????--=+1)(0 （2.4）
2.2.2光伏电池的电气特性
光伏电池产生的瞬时电能主要取决于几个电池参数和变量的环境条件，如日照强度和温度。其电动行为可以用简单的非线性电流源串联与内在电池串联电阻(S R )为基础。在这种模式下的电流源，可以通过下面表达式表示：
1--=??+?AKT R i V q rs ph pv s p v p v e I I i （2.5）
其中ph I 是一个给定的曝晒下的电流；rs I 是电池反向饱和电流；pv V 和
pv i 分别是太阳能电池的电压和输出电流；
q 是电子电荷；K 为波尔兹曼常数；T 为电池的温度。因子A 看成理想的p-n 结特性的电池偏差，值在的1－5之间。此外，反向饱和电流(rs I )和光照下(ph I )取决于日照强度和温度：
KT T T qE r
or rs r go e T T I I ?-=)11(3)( （2.6） 100))((1?-+=λr sc ph T T K I I （2.7）
其中or I 是在参考温度r T 下的反向饱和电流；go E 是在电池中所使用的半导体的带隙能量；sc I 是在参考温度下日照电流；1K 是短路电流温度系；，λ为日照系数其单位为2mWcm 。
在图2-3中，是一个特定的光伏电池的电气特性。其中提出了把日照作为一个可变参数，并考虑两个不同日照下的温度值。图2-4所示，可以观察到的大气条件下MPOP 对系统的影响。
在光伏电池阵列中，产生的电流表达式类似于式2.6：
1--=??+?AKT R i V q rs p ph p pv s p v p v e
I n I n i （2.8） 其中p n 代表并行模块的数量，由s n 串联的电池构成。因此，由式 2.8
可得简单的阵列发电的表达式： 1--=??+?AKT R i V q pv rs p pv ph p pv s p v p v e
v I n v I n p （2.9） 从上述表达式可知，通过改变pv v 值可最大限度地提高发电效率，它是由
暴晒和电池温度而定的。
图2-3 典型的电流电压曲线的光伏电池
图2-4 典型的功率电压曲线的光伏电池
2.3 环境因素对太阳能电池输出特性的影响
当光伏电池的温度发生变化时，其伏安特性和输出性能会产生相应的变化。图 2-5所示为不同温度时光伏电池的伏安特性曲线，由图可以看出，当
光伏电池的工作温度升高时，其短路电流有少量的增加，但开路电压会随着温度的升高而急剧下降，I-V 曲线随之改变，导致填充因子对应下降，输出最大功率也会减少，因而对于同一块光伏电池。其转换效率随着工作温度的升高而降低。
图 2-6 所示为不同温度下光伏电池的 P-V 特性曲线。研究表明，光伏电池的温度每升高 1C o ，其功率平均减少大约0.4%。这就是说，在 25C o 温度下工作的光伏电池的最大输出功率要比 75C o 温度下工作时高出 20%。由此可以看出，温度对光伏电池性能的影响不容忽视。目前国际上定义的光伏电池的标准工作温度为 25C o 。
图2-5不同温度下光伏电池的 图2-6不同温度下光伏电池的
I-V 曲线(光照恒定) P-V 曲线(光照恒定)
辐照强度对光伏电池功率的影响是很明显的。由图 2-7和图 2-8可以看出，相同温度下，光电流随着辐照强度的增加而线性增加，光伏电池的开路电压也有稍微增大。分析可见，在利用光伏阵列发电时，往往需要采用一定的技术和设备以提高电池表面的辐照强度，使得系统的输出功率增大。
图2-7不同辐照度下光伏电池的 图2-8不同辐照度下光伏电池的
I-V 关系曲 (温度恒定) P-V 关系曲 (温度恒定)
2.4光伏阵列最大功率跟踪
2.4.1最大功率跟踪控制原理
从前文对光伏电池伏安特性曲线的分析可以看出，光伏电池的输出电压和输出电流曲线具有很强的非线性关系，只要能将输出电压控制在某个特定值，光伏阵列就能工作于最大功率点(Maximum Power Point ，MPP)。通过一定的控制手段，使光伏电池根据外界环境光照强度和工作温度不断调整工作点，使自身始终工作于最大功率点处，称之为最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking， MPPT)。目前太阳能电池板的成本仍然较高，使用 MPPT 技术可以明显提高光伏发电系统的效率，减少设备的投资。
图2-9光伏系统MPPT原理
如图 2-9 所示，通过改变 DC/DC 变换装置的占空比以实现调节光伏电池的输出功率，进而改变光伏电池的工作点，光伏电池输出电压值的大小直接受占空比变化的影响。对于最大功率点追踪，也可以从阻抗匹配原理来理解：由电路理论知识可知，当电源内阻和负载阻抗相等时，电源的输出功率是最大的。我们可以将光伏电池看作内阻会随环境不断变化的直流电源，而DC/DC 变换器改变占空比相当于改变负载的等效阻抗。当两者的阻抗相等时，光伏电池达到最大功率工作点，MPPT 宣告完成。
2.4.2 最大功率跟踪控制方法
最大功率跟踪控制方法有很多，其中许多已经得到实际应用并在实践中不断加以改进。在这些方法中，使用比较广泛的主要有扰动观察法，恒定电压法，电导增量法，查表法，二次插值法以及模糊控制等。
1．扰动观察法
扰动观察法是目前比较常用的一种最大功率追踪方法。其原理是首先测出在某个电压值下光伏阵列的输出功率，接着给该电压加上一个给定的扰动后再次检测阵列的输出功率，如果和上次的功率相比是增加的，则说明光伏阵列的最大功率点在当前工作电压的右侧，应当增加电压(假设为正扰动)后
继续扰动；如果扰动后输出功率减小，则应减小电压后继续扰动。扰动观察法的控制流程如图 2-10 所示。
2-10扰动观察法的控制流程图
扰动观察法算法比较简单，且硬件上易于实现，在大多数情况下可以有效地实现最大功率跟踪，因此是目前使用最广泛的 MPPT 控制算法。但是，扰动观测法仍存在需要改进的地方：在到达最大功率点时，此控制算法下的系统无法稳定工作于该最大功率点处，而只能在最大功率点附近来回振荡，造成了功率损失。即使减小步长，也只能减小振荡幅度，无法消除，并且过小的步长还会造成系统 MPPT 跟踪缓慢；另外对于光照和温度变化快速剧烈的地方，使用该算法很容易出现误判断，导致最大功率跟踪失败。
2．恒定电压法
从图 2-8中的 P-V 关系曲线可以看出，当光伏电池的工作温度基本恒定时，输出功率曲线的最大功率点处于一个较小的输出电压范围内，说明光伏阵列的最大功率点基本对应于某一恒定电压值，因此，恒定电压法(CVT)的控制策略就是使光伏电池的输出电压稳定在该电压值处不变，使之可以近似认为工作在最大功率点处。不难看出，恒定电压法的控制算法简单，容易实现，成本也比较低。因此一些需要严格控制成本的小型光伏系统可以应用该算法，比如目前应用广泛的太阳能路灯系统。除了以上优点以外，恒定电压法还存在一些明显的问题。由图 2-5 可以看出，光伏电池的伏安特性
光伏储能一体化充电站 设 计 方 案 : 项目名称： 项目编号： 版本： 日期： … 拟制： ^ 审阅： 批准：
目录 1 技术方案概述 (3) 1.1 项目基本情况 (3) 1.2 遵循及参考标准 (4) 1.3 系统拓扑结构 (5) 1.4 系统特点 (6) 2 系统设备介绍 (7) 2.1 250K W并离网型储能变流器 (7) 2.1.1 EAPCS250K型储能变流器特点 (7) 2.1.2 EAPCS250K型并离网逆变器技术参数 (7) 2.1.3 电路原理图 (8) 2.1.4 通讯方式 (9) 2.2 50K_DCDC变换器 (9) 2.2.1 50K_DCDC变换器特点 (9) 2.2.2 50K_DCDC变换器技术参数 (10) 2.3 光智能光伏阵列汇流箱 (11) 2.3.1汇流箱简介 (11) 2.3.2汇流箱参数 (12) 2.4 光伏组件系统 (13) 2.4.1 270Wp光伏组件 (13) 2.5 60KW双向充电桩 (15) 2.5.1 60KW充电柱概述 (15) 2.5.2 充电桩功能与特点 (15) 2.5.3 EVDC-60KW充电桩技术参数 (16) 2.6 消防系统 (17) 2.7 微网能量管理系统 (17) 2.7.1 能量管理 (18) 2.7.2 光电预测 (19) 2.7.3 负荷预测 (19) 2.7.4 储能调度 (20) 2.7.5 购售计划 (20) 2.7.6 管理策略 (20) 2.8 动环监控系统 (22) 2.9 电池系统 (23) 2.9.1 电池组 (23) 2.9.2电池模组与电池架设计 (23) 2.9.3电池系统参数表 (24) 2.10 定制集装箱 (25) 3 设备采购信息介绍 (26)
储能电站总体技术方案 2011-12-20
目录 1.概述 (3) 2.设计标准 (4) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (7) 3.3储能子系统 (7) 3.3.1储能电池组 (8) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (9) 3.4并网控制子系统 (12) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (14) 4.储能电站（系统）整体发展前景 (16)
1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW 风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。
K W储能系统初步设计 方案及配置 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
中山铨镁能源科技有限公司 储能系统项目 初 步 设 计 方 案 2017年06月
目录
一、项目概述 分布式能源具有间歇性、波动性、孤岛保护等特点，分布式能源电能质量差，分布式能源设备利用率没有被充分发掘。微电网是为整合分布式发电的优势、削弱分布式发电对电网的冲击和负面影响而提出的一种新的分布式能源组织方式和结构，能有效改善分布式能源电能质量差、分布式能源设备利用率不能被充分发掘等分布式能源的不足。 微电网通过整合分布式发电单元与配电网之间关系，在一个局部区域内直接将分布式发电单元、电力网络和终端用户联系在一起，可以方便地进行结构和配置以及电力调度的优化，优化和提高能源利用效率，减轻能源动力系统对环境的影响，推动分布式电源上网，降低大电网的负担，改善可靠安全性，并促进社会向绿色、环保、节能方向发展。微电网是当前国际国内能源和电力专家普遍认可的解决方案。 本项目拟建设一套锂电池储能系统，通过低压配电柜给部分办公楼宇负荷供电，可实现对各个设备接口采集相关信息，并通过智能配电柜对各个环节进行投切，在并网及孤岛情况下实现发电、储能及负荷的控制，保持微电网系统的平衡运行。 二、项目方案 2.1智能光伏储能并网电站 本电站系统目的在于拟建设中山铨镁能源科技有限公司储能并离网系统示范工程，通过接入办公楼宇的日常照明等真实负载，可演示离网状态下正常供
电系统示范；分布式光伏多余电量进行储能示范；以及后台监控及能量调度等示范。 本项目拟建设的储能系统，系统由锂电池储能系统、控制系统、监控系统以及能量管理系统构成。其中控制系统可实现对分布式电源、负载装置和储能装置的远程控制，监控系统对分布式电源实时运行信息、报警信息进行全面的监视并进行多方面的统计和分析实现对分布式电源的全方面掌控，能量管理系统可控制分布式电源平滑出力与能量经济调度。系统一次拓扑结构如下图所示： 能量管理及系统监控网络结构图如下图所示： 能量管理系统可以根据储能情况及负载情况实现并离网切换控制，以及微电网系统几种不同运行模式的切换，可以实现分布式电源离网运行控制，并网点电气参数监控，实现系统负载远程投切控制。配置一套电池管理系统实现对储能电池的充放电状态及电池电量估计，实现分布式电源能量均衡控制及系统的经济运行。根据微电网交流母线电压频率情况，实现负荷分类切除，保证重要负荷的优先供电保障。 2.2储能系统 2.2.1磷酸铁锂电池 配置容量300kWh。 2.2.2电池管理系统（BMS） BMS是用于监测、评估及保护电池运行状态的电子设备集合。主要功能：1）监测并传递锂离子电池、电池组及电池系统单元的运行状态信息，如电池电压、电流、温度以及保护量等；
太阳能光伏发电是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要组成之一。由于光伏输出功率具有很强的波动性、随机性，光伏电力的不稳定性严重制约了光伏电力的接入和输送。储能技术可以实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、电能质量治理等功能。光伏储能系统还可以在光伏电站遇到弃光限制发电时将多余电能存入储能电池内，光伏发电量低于限幅值或晚上用电高峰时通过储能逆变器将电池内电能送入电网，储能系统参与电网削峰填谷，储能系统还可利用峰谷电价差创造更大的经济效益，提高系统自身的调节能力;作为解决大规模可再生能源发电接入电网的一种有效支撑技术。 储能系统的主要模式有配置在电源直流侧的储能系统、配置在电源交流侧的储能系统和配置在负荷侧储能系统等。 1、配置在电源直流侧的储能系统 配置在电源直流侧的储能系统主要可安装在诸如光伏发电的直流系统中，这种设计可将蓄电池组合光伏发电阵列在逆变器直流段进行配接调控，如图1。该系统中的光伏发电系统和蓄电池储能系统共享一个逆变器，但是由于蓄电池的充放电特性和光伏发电阵列的输出特性差异较大，原系统中的光伏并网逆变器中的最大功率跟踪系统(MPPT)是专门为了配合光伏输出特性设计的，无法同时满足储能蓄电池的输出特性曲线。因此，此类系统需要对原系统逆变器进行改造或重新设计制造，不仅需要使逆变器能满足光伏阵列的逆变要求，还需要增加对蓄电池组的充放电控制器，和蓄电池能量管理等功能。一般而言，该系统是单向输出的，也就是说该系统中的蓄电池是完全依靠光伏发电充电的，电网的电力是不能给蓄电池充电的。 图1、配置在电源直流侧的储能系统 该系统光伏发电阵列发出的电力在逆变器前端就与蓄电池进行了自动直流平衡，这种模式的主要特点是系统效率高，电站发电出力可由光伏电站内部调度，可以达到无缝连接，输出电能质量好，输出波动非常小等，可大大提高光伏发电输出的平滑、稳定性和可调控性能，缺点是使用的逆变器需要特殊设计，不适用于对现有已经安装好的大部分光伏电站进行升级改造。另一个缺点是，该储能系统中的蓄电池组只能接受本发电单元的电力为其充电，而其他临近的光伏发电单元或电站的多余电力无法为其充电。也就是说这种方案缺乏大电站内部电力调配的功能。 2、配置在电源交流侧的储能系统 配置在电源交流侧的储能系统也可以称之为配置在交流侧的储能系统，单元型交流侧的储能的模式如图2所示，它采用单独的充放电控制器和逆变器来给蓄电池充电或者逆变，这种方案实际上就是给现有光伏发电系统外挂一个储能装置，可在目前任何一种光伏电站甚至风力发电站或其他发电站进行升级安装，形成站内储能系统，也可以根据电网需要建设成为完全独立运行的储能电站，
储能技术对并网光伏电站的作用分析 发表时间：2018-04-19T16:22:21.923Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：钟东长[导读] 摘要：近年来，储能技术对并网光伏电站的作用得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。 （佛山综合能源有限公司广东佛山 528000） 摘要：近年来，储能技术对并网光伏电站的作用得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了太阳能电池储能设备，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就光伏发电系统中储能技术的改进策略展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。 关键词：储能技术；并网光伏电站；作用；分析 1 储能技术光伏并网发电系统对电网的影响 目前，由于光伏发电系统规模相对于电网规模较小，同时也由于储能系统成本较高，光伏系统并网发电时通常不采用储能系统，这使得光伏系统对电网带来了一些不良的影响，并且，随着光伏发电系统规模的不断扩大以及光伏电源在系统中所占比例的不断增加，这些影响变得不可忽视。通过对光伏发电的特性分析可知，光伏发电系统对电网的影响主要是由于光伏电源的不稳定性造成的，从电网安全、稳定、经济运行的角度分析，不加储能的光伏并网发电系统对电网造成的影响主要有以下几点。 1.1对线路潮流的影响 未接入光伏并网发电系统的时候，电网支路潮流一般是单向流动的，并且对于配电网来说随着距变电站的距离增加有功潮流单调减少。然而，当光伏电源接入电网后，从根本上改变了系统潮流的模式且潮流变得无法预测。这种潮流的改变使得电压调整很难维持，甚至导致配电网的电压调整设备(如阶跃电压调整器、有载调压变压器、开关电容器组)出现异常响应，同时，也可能造成支路潮流越限、节点电压越限、变压器容量越限等从而影响系统的供电可靠性，此外，这种潮流的随机性也不利于制定发电厂发电计划。 1.2对系统保护的影响 当光照良好，光伏并网电站输出功率较大时，短路电流将会增大，可能会导致过流保护配合失误，而且过大的短路电流还会影响熔断器的正常工作。此外，对于配电网来说，未接入光伏发电系统之前支路潮流一般是单向的，其保护不具有方向性，而接入光伏发电系统以后，该配电网变成了多源网络，网络潮流的流向具有不确定性。因此，必须要求增设具有方向性的保护装置。 1.3对电网经济性运行的影响 由于光伏电源的自身输出不稳定性，当光伏发电系统并网运行后，系统必须增加相应容量的旋转备用，以保证系统的调峰、调频能力，也就是说，光伏并网发电系统向电网供电，降低了机组利用小时数，牺牲了电网的经济性运行。并且，在分析电网的节能环保效果时，应当考虑这部分旋转备用的耗能和排放。 1.4对电能质量的影响 受云层遮挡的影响，光伏电源的发出功率可能在短时间内从100%降到30%以下，或由30%以下增至100%，对于大型光伏并网系统来说，会引起电压的波动与闪变或频率波动。此外，由于光伏发电系统所发出的电能为直流电，必须经过逆变装置接入电网，这一过程必将产生谐波，对电网造成影响。 1.5对运行调度的影响 光伏电源的输出功率直接受天气变化影响而不可控制，因此，光伏电源的可调度性也受到制约，当某个系统中光伏电源所占到一定比例后，电网运行商应认真考虑如何安全可靠地进行电力调度。另外，光伏电价与常规电价也存在着差异，如何在满足各种安全约束的条件下对电网进行经济性调度也将成为一个值得关注的问题。 2储能系统在光伏发电系统中的作用 通过对光伏发电的特性分析可知，光伏发电系统对电网的影响主要是由于光伏电源的不稳定性造成的，从电网安全、稳定、经济运行的角度分析，不加储能的光伏并网发电系统将对线路潮流、系统保护、电网经济运行、电能质量和运行调度等方面产生不利影响。光伏电站并网，尤其是大规模光伏电站并网隋思安网带来的影响是不可忽视的。目前解决光伏电站对电网影响的途径是提高电网灵活性或为并网光伏电站配置储能装置。 储能系统在光伏电站中的作用主要体现在以下几个方面：1）保证系统稳定。光伏电站系统中，光伏输出功率曲线与负荷曲线存在较大差异，而且均有不可预料的波动特性，通过储能系统的能量存储和缓冲使得系统即使在负荷迅速波动的情况下仍然能够运行在一个稳定的输出水平。2）能量备用。储能系统可以在光伏发电不能正常运行的情况下起备用和过渡作用，如在夜间或者阴雨天电池方阵不能发电时，这时储能系统就起备用和过渡作用，其储能容量的多少取决于负荷的需求。3）提高电力品质和可靠性。储能系统还可防止负载上的电压尖峰、电压下跌和其他外界干扰所引起的电网波动对系统造成大的影响，采用足够多的储能系统可以保证电力输出的品质与可靠性。 3 储能在光伏系统中的应用 光伏系统发电受自然条件影响，具有间歇性、随机性、周期性等特点，采用储能技术可以保证光伏系统平滑并网，提高电能品质，使得光伏系统更友好并网。同时储能技术还可以解决目前光伏系统并网中遇到的限电等问题。 3.1平滑光伏系统输出，解决弃光问题 通过在光伏系统中配置一定容量的储能，可有效抑制光伏系统的波动问题，平滑光伏系统输出，改善并网特性，如图1所示。限电问题一直是我国西部大型电站的痛点，电网建设速度赶不上新能源发展的速度，地方消纳不足，导致大量的弃光弃风现象。据统计仅甘肃省2015年上半年的弃光率接近30%，给投资者造成了巨大的经济损失。储能系统可在限电期间将光伏多余电力储存起来，在光伏电力不足时将电力释放出来，减少弃光，有效解决光伏限发问题，保证系统投资收益，如图2。
沈阳市城市建设职业技术学院太阳能节能系统 技术方案 二〇一四年十二月十七日
一工程概况 1.1 概述 沈阳市城市建设职业技术学院光伏储能供电系统项目将在该学院公用建筑上安装光伏发电系统，光伏组件总装机容量为25kW。年平均发电量约4.1万kWh，光伏系统建设期为四个月，运行期25年。辽宁太阳能研究应用有限公司负责光伏电站的设计及施工安装，项目建成后将有效缓解该校的电力负荷压力。 该光伏发电系统由六大部分构成，包括：太阳能电池阵列、储能逆变器、光伏并网逆变器、BMS管理系统、蓄电池、交流负载。系统采用光伏于储能系统混合供电，市电正常情况下由光伏并网系统和市电为负载供电，市电断电时由储能系统和光伏并网系统联合供电。 二设计方案 设计的供电系统结构如图1所示，包括功率回路和监控回路两部分。功率回路中，储能逆变器首先从电网吸收电能把蓄电池充满，然后进入待机状态。电网有电情况下，光伏组件通过逆变器向负载供电，多余电量可输送给电网或通过防逆流控制器限制发电。电网停电情况下，光伏并网系统、储能逆变系统、负载组成一个微电网。储能逆变器首先启动，建立母线电压和频率，随后并网逆变器投入，联合为负载供电。大电网的检测与系统工作状态的投切转换由智能配电柜完成。 监控回路部分集成了对分布式能源的控制技术，包括对分布式电源与储能系统之间的协调控制，电力电子设备的智能控制，分布式电
源和负载组成的微网与主网之间的协调控制，基于先进通信技术的控制策略，应用新型供用电保护策略等。通过这些关键技术达到降低电力系统能耗，提高电力系统可靠性和灵活性。 图1 光伏储能供电系统结构图 储能系统用于实现电池与网间能量双向交换，可工作在蓄充模式和蓄电池能量回馈网模式。如图2所示AC/DC 模块采用三相高频SPWM 整流（逆变）电路，主功率回路由三相逆变桥、驱动电路、直流电容、电抗器、控制电路等组成。装置交流输入设置有软启动电路，装置启动前，首先通过软启动电阻对直流侧充电，当电压建立后再闭合主接触器，随后装置并网运行。 AC/DC模块可四象限运行，当电池充电时，将网侧交流电整流成直流电给蓄电池充电，当电池放电时，则将直流电逆变成交流回馈到电网。 图2 储能系统结构图 储能系统通过讯接收后台控制指令，根据功率指令符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。通过CAN 接口与电池管理系统通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。也可采集电网信息，参与电网的电压/无功控制，或作为备用电源使用等。 光伏系统的电池组件选用功率250Wp 的单晶硅太阳电池板，每串组件由10块电池板构成，共使用100块电池板。这10串电池板通过汇流箱汇流后接入30KW并网逆变器进行逆变。逆变器通过智能配电柜并入三相低压交流电网（AC380V，50Hz），使用独立的N线和接地线。 蓄电池使用寿命长、性能更稳定的胶体蓄电池，每块蓄电池容量
储能技术在太阳能发电系统中的应用研究赵元宝 发表时间：2019-08-26T13:05:38.083Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：赵元宝 [导读] 摘要：在经济的高速发展中，能源问题备受关注，面临短缺的问题。因此，为了实现对这一问题的缓解与解决，需要积极进行新能源的开发工作，尤其是将重点放在可再生能源的开发领域 （南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司江苏南京 211106） 摘要：在经济的高速发展中，能源问题备受关注，面临短缺的问题。因此，为了实现对这一问题的缓解与解决，需要积极进行新能源的开发工作，尤其是将重点放在可再生能源的开发领域。太阳能光伏的选择和应用在这一问题的应对方面极具价值。太阳能光伏在发生能量转化的过程中，很容易出现能量损失现象，因此，要重视储能系统的选择，降低能量损耗量。在储能系统的应用和支持下，能够保障能量供应的连续性。本文全面分析了太阳能光伏与储能系统，介绍了储能技术在光伏发电系统中的应用，探讨了复合储能型光伏并网系统。关键词：太阳能光伏；储能系统；并网 1 引言 随着全球范围内的能源危机和环保问题逐渐加剧，化石能源已不再适合作为人类发展进程的主要资源，清洁能源的开发利用成为各个国家关注的重点。其中，太阳能光伏发电凭借清洁、广泛等优良特点，近年来发展迅速，研究与应用成果显著，在电力系统中的渗透率不断增加。然而，不同于传统发电形式，光伏发电易受光照强度等自然因素影响，出力具间歇性和波动性，大规模光伏发电并网对电网产生的不利影响不可忽略。储能技术是电力系统中一种新兴的电能存储技术，可以有效地实现电力系统需求侧管理、消除昼夜间峰谷差、平滑负荷，提高电力设备的利用率，降低供电成本，对于加强系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动具有良好作用。在新能源技术快速发展的大背景下，如果能在光伏发电系统中配置适当的储能方式并采用适当的控制方法，可以有效解决光伏发电出力的随机性等问题，减少对电网造成的波动和冲击，提高电力系统运行的稳定性。因此，研究储能技术在光伏系统中的应用具有极大实际价值。 2 光伏发电与储能系统介绍 所谓光伏发电，简单讲即利用半导体界面的光生伏特效应，将太阳能转化为电能，供给电路负载。简单的光伏发电系统主要由太阳能电池板、控制器和逆变器三大部分组成。与传统化石燃料燃烧发电相比，光伏发电的优点主要体现在：①来源无枯竭且质量高；②能源清洁无污染；③不受地缘限制；④可就地发电供电，不需额外架设输电线路和消耗燃料；⑤建设周期较短。光伏发电系统主要可分为三类：独立式、分布式和并网式。分布式光伏发电，即在用户现场或者用电现场直接配置规模较小的光伏发电系统，用以满足特定用户的需求，或者支持现有电网设施的经济运行，亦或同时满足这两方面的需求。考虑我国人口分布不均很以及地理因素、光照条件等，分布式光伏发电在我国可以说极具发展前景。 储能技术可以说是解决光伏发电供电不平衡不稳定这一问题的最直接有效的方法。其优势在于：一是储能系统可以作为供能的缓冲，起到“削峰填谷”的作用。即使在光伏发电系统出现剧烈波动时也能稳定供电；二是可以储存电能。在光伏系统不能正常供电时起到应急作用，同时也可在光照较强输出功率较大时，向太阳能电池充电；三是保护系统。当电路发生故障或者用户用电发生危险时，系统会自动断电，储能系统可以将断电后光伏系统产生的电能收集起来，从而保护整个系统和电路。 3 储能技术在光伏发电系统中的应用 储能技术主要是借助外来的介质实现多余能量储存，进而在需要的时候释放能量。常见的电储能技术有压缩空气储能、化学电池储能、蓄水储能、超级电容储能和飞轮储能、超导磁场储能等。超级电容储能和飞轮储能、超导磁场储能是目前解决成本和地域限制的新型储能方式，本文主要讲述这三类储能技术在光伏发电系统中的应用。 3.1超级电容储能在光伏发电系统中的应用 超级电容储能利用双电层充放电原理来工作，其电解液中的阴、阳离子在电场的作用下分别向正、负电极移动，最终在电极表面形成双电层，通过高度可逆的化学吸附、脱附和氧化还原反应来存储能量。作为新兴的储能材料，超级电容具有功率密度高、充放电效率高、无污染等优点。 近年来，对超级电容储能技术进行大量研究开发，并取得显著的成果。有人利用超级电容容量大、可无限次循环充放电的特点，将超级电容器与功率器件组合成的功率变换电路接入光伏发电阵列与负载之间，通过补偿光伏电池输出电压来改变光伏阵列输出特性，从而控制光伏发电系统完成最大功率点跟踪。设计了超级电容器的充电控制器和放电控制器，对系统的总体结构和控制系统进行设计，搭建超级电容器储能的独立光伏发电系统的小功率实验平台，并通过仿真和实验结果验证了方案的可行性以及良好的可靠性和稳定性。 3.2飞轮储能在光伏发电系统中的应用 飞轮储能系统是一种新型的储能元件，是机械能和电能的交换装置，具有充电、放电和能量保持三种工作模式。可以采取多种充电模式，放电时通过飞轮的带动发电机发电，并通过电力电子装置的转换成可利用的电能，保持阶段保持飞轮的额定转速转动，既不充电也不放电。其经济性较强，满足绿色和高效的需求，安全性和可靠性显著、功率容量十分巨大，具有发展前景良好，拥有巨大的市场潜力。因此，飞轮储能系统受到行业内很大的关注。有人提出了一种基于模糊控制的光伏飞轮储能系统有功平滑控制策略，将模糊控制应用于平抑有功功率，有效地提高了功率的平滑输出、较大程度地减小了光伏发电的功率波动、提高了电能质量、降低了对电网的冲击。 3.3超导磁场储能在光伏发电系统中的应用 超导磁场储能是将超导体放在一定的磁场当中，对超导体进行降温，一直到超导体的临界的温度以下，然后把磁场撤掉，超导体内部将在临界温度下因磁场磁力影响下出现感应电流。目前为了利用超导体在临界温度下产生持续性的电能，进而获取长时间储存电能的效果， 是现在技术和实际应用上亟待解决的问题。光伏发电系统和超导储能系统通过交流母线相连为本地负荷供电。有学者就利用光伏出力与本地负荷需求的差值作为SMES 控制器的功率控制信号策略，建立了超导储能系统模型，并对其在光伏发电系统的中的运行控制方式进行研究，很好地解决光伏发电功率易受环境影响、不可调节、难于满足负荷需求的问题，对由负荷变化引起的母线电压波动和故障引起的母线电压跌落具有良好的补偿作用。 4 复合储能型光伏并网系统 现在，简单的光伏系统具有输出功率不稳定的特点，负荷储能型光伏并网系统是储能技术在光伏并网当中的应用具有一定的代表性，
光伏储能电站的三种模式 众所周知太阳能光伏发电一直是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要组成部分。 但光伏输出功率具有很强的波动性、随机性，光伏电力的不稳定性严重制约了光伏电力的接入和输送。 而光伏储能技术可以实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、电能质量治理等功能。 光伏储能系统还可以在光伏电站遇到弃光限制发电时将多余电能存入储能电池内。光伏发电量低于限幅值或晚上用电高峰时通过储能逆变器将电池内电能送入电网，储能系统参与电网削峰填谷。 储能系统还可利用峰谷电价差创造更大的经济效益，提高系统自身的调节能力，作为解决大规模可再生能源发电接入电网的一种有效支撑技术。 1、配置在电源直流侧的储能系统
配置在电源直流侧的储能系统主要可安装在诸如光伏发电的直流系统中，这种设计可将蓄电池组合光伏发电阵列在逆变器直流段进行配接调控。 ▲配置在电源直流侧的储能系统 该系统中的光伏发电系统和蓄电池储能系统共享一个逆变器，但是由于蓄电池的充放电特性和光伏发电阵列的输出特性差异较大，原系统中的光伏并网逆变器中的最大功率跟踪系统(MPPT)是专门为了配合光伏输出特性设计的，无法同时满足储能蓄电池的输出特性曲线。 因此，此类系统需要对原系统逆变器进行改造或重新设计制造，不仅需要使逆变器能满足光伏阵列的逆变要求，还需要增加对蓄电池组的充放电控制器，和蓄电池能量管理等功能。 一般而言，该系统是单向输出的，也就是说该系统中的蓄电池是完全依靠光伏发电充电的，电网的电力是不能给蓄电池充电的。
该系统光伏发电阵列发出的电力在逆变器前端就与蓄电池进行了自动直流平衡，这种模式的主要特点是系统效率高，电站发电出力可由光伏电站内部调度，可以达到无缝连接，输出电能质量好，输出波动非常小等，可大大提高光伏发电输出的平滑、稳定性和可调控性能，缺点是使用的逆变器需要特殊设计，不适用于对现有已经安装好的大部分光伏电站进行升级改造。另一个缺点是，该储能系统中的蓄电池组只能接受本发电单元的电力为其充电，而其他临近的光伏发电单元或电站的多余电力无法为其充电。也就是说这种方案缺乏大电站内部电力调配的功能。 2、配置在电源交流侧的储能系统 配置在电源交流侧的储能系统也可以称之为配置在交流侧的储能系统，单元型交流侧的储能模式如图所示。
“光伏+储能”—分布式光伏未来的发展趋势 近日，古瑞瓦特与泰国EA及泰国电网公司签署了关于部署分布式储能充电网络的合作备忘录，古瑞瓦特作为中国最大的户用储能系统解决方案供应商，将为这一次合作提供非常可靠的产品和技术支撑，此次在储能领域具有国际影响力的三强合作，充分说明了古瑞瓦特在储能领域的技术实力。 中国储能市场的现状 储能技术是构建能源互联网，促进能源新业态发展的核心基础，未来三大新兴产业——新能源并网、智能电网、电动汽车的发展瓶颈都指向储能技术，市场潜力巨大。 储能目前正在走向商业应用的初期过渡阶段。储能产业将直接改善能源供给在时间与空间上的布均，亦能改善能源结构，与政府的电力体制改革脚步密不可分，作为国家鼓励发展的产业，今年三月，中国国家能源局下发了《关于促进储能技术与产业发展的指导意见（征求意见稿）》公文，给储能行业的发展指明了方向；同年四月，在苏州举行的第七届中国国际储能大会上获悉，储能扶持政策细则将陆续出台，产业发展有望进入快车道。 “光伏+储能” 光伏平价时代必将到来，光伏储能势不可挡 一直以来，国家高度鼓励并支持分布式光伏的发展，分布式光伏按照2013年发布的《国家发展改革委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》，电价补贴标准为每千瓦时0.42元（含税）执行。分布式光伏补贴标准维持近4年不变，且不纳入配额制范围，企业及个人能及时获得补贴。 这期间，一至三类资源区新建光伏电站的标杆上网电价分别由2013年政策规定的每千瓦时0.90元、0.95元、0.90元，调整至2016年执行的每千瓦0.80元、0.88元、0.98元，最终下调至现在的每千瓦时0.65元、0.75元、0.85元。 随着标杆上网电价的连续下调，分布式却连续4年保持补贴电价不变，可以预料，分布式光伏并网的补贴下调，是一种趋势和必然，最终目的是实现光伏的平价上网，而补贴的下调最直接影响的就是度电成本加大，收益下降，光伏储能的出现就是要最大化光伏系统的收益。 “光伏+储能”的优势在哪里呢？
储能电站总体技术方案 2011-12-20
目录 1.概述 (3) 2.设计标准 (4) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (8) 3.3储能子系统 (8) 3.3.1储能电池组 (8) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (10) 3.4并网控制子系统 (14) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (16) 4.储能电站（系统）整体发展前景 (19)
1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。
电储能技术在大型地面电站的应用 近几十年来，储能技术的研究发展一直受到各国能源、交通、 电力、电信等部门和行业的高度重视。储能技术已被视为电力系统运行过程中“采一发一输一配一用一储"六大环节的重要组成部分，电力系统引入储能技术后，可以有效的实现需求侧管理，不仅能更有效的降低用电成本，还可以促进可再生能源更好的应用，也可作为提高系统稳定性，有效调峰、调频、补偿负荷波动的有效手段。首先，需要了解储能技术分类和相关特点。 一、储能技术的分类及特点
二、世界各主要国家储能技术应用及发展情况： 1、世界主要国家运行储能装机排名（主要还是抽蓄储能）。 表一：年全球累计运行储能装机国家
2、主要储能技术在世界各个国家的应用情况。 2015 （电化学储能中国马上会跃居世界第一） 3、不同储能方式综合数据对比（能量和功率密度、环境效益）:
4、不同储能方式综合成本分析（功率等级和成本）。
总体来说，目前国际及中国研究发展主要还是集中于超级电容和电池（锂电池、液流电池）上，稳步发展一部分抽蓄。材料领域的突破才是关键。 四、电储能技术的关键设备 1、蓄电池的前世今生。
2、中国能源科技“十三五”规划对储能电池的重点发展方向: 1）、集中攻关类：新型高效电池储能技术研究（研究水系锂电池、凝胶锂电池、固态锂电池以及锂硫电池技术的电极材料及规模制备技术，新型钠、硫体系储能系统的关键技术，低电阻、高可靠性铅炭电池电极板的制备工艺技术； 2）、示范试验类：掌握低成本长寿命储能锂离子电池关键技术，建成20MW/10MWh钛酸锂电池储能示范系统，并投入示范运行，储能系统循环寿命达到10000次，成本低于3000元/kWho 3）、公关试验类：MW级以上大容量钠硫电池储能装置示范验证; 4）、应用推广类全机液流电池储能产业化技术研究目标：实施百兆瓦以上级全国产化材料全机液流电池储能装置示范应用工程；建造300MW/年液流电池产业化基地，实现规模化生产。 五、中国电储能技术及产业发展发展情况
储能技术现状与未来发展方向 上一篇文章交谷太阳能小编和大家分享了光伏发电的未来发展趋势，今天和大家探讨一下太阳能储能技术的发展方向。众所周知，太阳能发电是个好东西，但是受到光照和发电成本的影响，一直没有成为主力能源。那么，这其中最大的一块成本就是储能，尤其是离网系统，大型电站如果解决了储能的成本，对于整个光伏行业来说将是不可估量的巨变。 可再生能源发电和电动汽车的快速发展，给储能产业带来了新的发展机遇。未来能源的焦点在能效、可再生能源、储能和可插入电动汽车。智能电网是新能源经济的实施者。智能电网被定义为广义的优化能源链的解决方案，是未来可支撑能源的基础。 储能技术是智能电网的重要环节，是智能电网关键支撑技术之一 大量可再生能源应用(包括分布式电源和集中式电源)，特别是风力发电和太阳能光伏发电都具有随机性、间歇性和波动性，大规模接入将给电网调峰、运行控制和供电质量等带来巨大挑战。储能技术能够有效提升电网接纳清洁能源的能力，解决大规模清洁能源接入带来的电网安全稳定问题。 储能技术的应用有利于优化系统的能量管理，提高系统效率和设备利用率。 储能技术发展是保障清洁能源大规模发展和电网安全经济运行的关键。储能技术可以在电力系统中增加电能存储环节，使得电力实时平衡的“刚性”电力系统变得更加“柔性”，特别是平抑大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性，提高电网运行的安全性、经济性、灵活性。储能技术一般分为热储能和电储能，未来应用于全球能源互联网的主要是电储能。 电储能技术主要分为物理储能、电化学储能和电磁储能等三大类。 物理储能 抽水蓄能是目前最为成熟的储能技术，储能成本较低，已经实现大规模应用。目前世界上抽水蓄能机组总装机容量超过1亿千瓦，日本、美国和中国的装机规模处于前三位。全球水电资源丰富，通过合理利用地形，可以建设较大容量的抽水蓄能机组，更好地保障电网供电安全。 压缩空气储能是利用电力系统低谷时的剩余电量，带动空气压缩机，将空气压入大容量储气室，即将电能转化成可存储的压缩空气势能，当系统发电容量不足时，将压缩空气与油或天然气混合燃烧，推动燃气轮机做功发电，满足系统调峰需要。压缩空气储能具有容量大、使用寿命长、经济性好等优点，但发电时需要消耗化石能源，产生污染和碳排放。 电化学储能 电化学储能是目前最前沿的储能技术。近年来，钠硫电池、液流电池和锂离子电池储能等电化学储能技术发展较快，发展潜力巨大，应用前景广阔，有望率
光伏电站储能系统配置研究 孙 庆，何 一 （中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都 610072） 摘要：随着电力工业发展，新能源大规模接入，输配电系统面临提高系统可靠性、稳定性，改善电能质量，预防停电的要求，而储能是最佳解决方案。该项目拟通过对储能系统的最新技术研究，提出适合微网系统安全稳定运行的储能系统配置及能量管理系统，实现电网安全稳定运行，并将相关研究成果在同类光伏电站中推广。 关键词：电力；微网；储能；配置 Energy Storage System Configuration of PV Power Plant SUN Qing, HE Yi （Hydrochina Chengdu Engineering Corporation, Chengdu 610072, China） Abstract: Nowadays, with the electric power industry development, new large-scale energy access, transmission and distribution system faces increase system reliability and stability, improve power quality, prevent power requirements, and energy storage is the best solution. The project to be adopted by the new technology for energy storage systems research, propose system for grid security and stability of micro-grid storage system configuration and energy management system. Keywords: electric, micro-grid, energy storage, configuration 1 光伏电站储能系统简介 随着电力工业发展，新能源大规模接入，输配电系统面临提高系统可靠性、稳定性，改善电能质量，预防停电的要求，而储能是最佳解决方案。本项目拟通过对储能系统的最新技术研究，提出适合微网系统安全稳定运行的储能系统配置及能量管理系统，实现电网安全稳定运行，并将相关研究成果在同类光伏电站中推广。 微网系统中的储能系统的作用主要有以下几个方面： （1）保证系统稳定。光伏电站系统中，光伏输出功率曲线与负荷曲线存在较大差异，而且均有不可预料的波动特性，通过储能系统的能量存储和缓冲使得系统即使在负荷迅速波动的情况下仍然能够运行在一个稳定的输出水平。 （2）能量备用。储能系统可以在光伏发电不能正常运行的情况下起备用和过渡作用，如在夜间或者阴雨天电池方阵不能发电时，这时储能系统就起备用和过渡作用，其储能容量的多少取决于负荷的需求。 （3）提高电力品质与可靠性。储能系统还可防止负载上的电压尖峰、电压下跌和其他外界干扰所引起的电网波动对系统造成大的影响，采用足够多的储能系统可以保证电力输出的品质与可靠性。 作者简介：孙庆，男，大学本科，工程师，从事新能源项目设计工作； E-mail: sunqing0822@https://www.doczj.com/doc/d313154273.html,
收稿日期：2019-05-16 作者简介：刘小兰（1979—），女，广东珠海人，大学本科，工程师，主要从事电力电源系统高频开关电源，通信电源，UPS 逆变电源等产品的设 计开发工作。 浅析光伏储能应急电源系统的研制 刘小兰 （珠海泰坦科技股份有限公司， 广东珠海519015）摘要：文章介绍了一款光伏储能应急电源系统设计方案，描述了该系统中的光伏储能电源基本组成及工 作原理（逆变器、充电器、光伏充电器、蓄电池采集控制器、主控监测控制器），研究了光伏储能电源中的整流充电控制及其系统的应急操作。 关键词：光伏储能电源；应急电源系统；稳定性中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2019）07-0065-03 DOI ：10.14165/https://www.doczj.com/doc/d313154273.html,ki.hunansci.2019.07.016 Brief Analysis on the Development of Photovoltaic Energy Storage Emergency Power System LIU Xiao-lan （China Titans Energy Technology Group Co.，Ltd.，Zhuhai，Guangdong 519015，China ） Abstract ：This paper briefly introduces the composition of a photovoltaic energy storage emergency power system.Describ-ing the basic composition and working principle of a photovoltaic energy storage power supply in the systerm (such as，invert-er，charger，photovoltaic charger，battery acquisition controller，battery monitoring master controller).Rectifier charging con-trol in photovoltaic energy storage power supply and emergency operation of the system are studied.Keywords ：photovoltaic energy storage power supply；Emergency power system；Stability 光伏储能应急电源系统，是通过光伏电池板将太阳能转换成直流电，再通过逆变器将直流电转换成交流电，系统主要由光伏储能电源、储能监控单元等组成。光伏储能电源是属于一种后备式用电源，它的主要原理是实现能量的储存与转换，其中，电池属于储能单元，光伏储能电源主要有两种工作模式，即充电模式和逆变模式。当市电正常时，电网直接给负载供电，同时，也会给电池充电即充电模式；但市电出现故障时，通过储能电池放电经逆变器逆变给负载提供不间断交流供电，即逆变模式。此外，光伏储能应急电源系统的研制，可增加可再生能源的比例，优化系统电源结构，且没有任何污染，减轻环保压力。 1光伏储能应急电源系统的基本结构框图和工作 原理 光伏储能应急电源系统，主要由逆变器、光伏充电器、充电器、蓄电池采集控制器、主控监测控制器、显示器等组成。光伏充电，由光伏电池阵列，光伏充电器组成。蓄电池采集控制器，包含蓄电池组及单体电池电压、内阻、温度、电流采样等电路。主控监测控制器的控制系统是DSP ，通过AD 模块及外围采样电路等，对光伏储能电源系统的实时运行信息、报警信息进行全面监视，实现对光伏储能系统的全方面掌控。光伏储能应急电源系统的基本结构框图，如图1所示。
储能电站总体技术方案
2011-12-20 目录 1.概述 (3) 2.设计标准 (4) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (8) 3.3储能子系统 (8) 3.3.1储能电池组 (8) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (10) 3.4并网控制子系统 (14) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (16)
4.储能电站（系统）整体发展前景 (18) 1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW 风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站
就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。 2.设计标准 GB 21966-2008 锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求 GJB 4477-2002 锂离子蓄电池组通用规 QC/T 743-2006 电动汽车用锂离子蓄电池 GB/T 12325-2008 电能质量供电电压偏差 GB/T 12326-2008 电能质量电压波动和闪变 GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波 GB/T 15543-2008 电能质量三相电压不平衡 GB/T 2297-1989 太伏能源系统术语 DL/T 527-2002 静态继电保护装置逆变电源技术条件