光儲充一體化電站建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究

光儲充一體化電站建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究摘

要：光能作為可再生能源是中國能源清潔轉(zhuǎn)型的主角，在碳中和目標(biāo)背景下，以光伏為主的可再生能源及光儲充一體化發(fā)展成為時代發(fā)展下的必然趨勢及重中之重，對我國電力系統(tǒng)建設(shè)及新能源、電動汽車發(fā)展具有十分重要的意義?；诖?，本文闡述了光儲充一體化電站的特點(diǎn)及建設(shè)意義，針對光儲充一體化電站建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，以期能夠推動光儲充一體化電站建設(shè)及發(fā)展。關(guān)鍵詞：光儲充一體化；電站建設(shè)；關(guān)鍵技術(shù)引言光儲充一體化系統(tǒng)是由光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲存設(shè)備、充電站三部分組成，隨著電動汽車數(shù)量的不斷增長，對光儲充一體化電站的需求不斷增加，給電網(wǎng)供電波動性造成一定的影響，且充電站配電容量不足給充電站的建設(shè)帶來了阻礙。為保證電網(wǎng)的平衡，滿足電動車充電的需求，加強(qiáng)光儲充一體化電站建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究至關(guān)重要。一、光儲充一體化電站特點(diǎn)及建設(shè)意義（一）光儲充一體化電站特點(diǎn)光儲充一體化電站是將可再生的太陽能借助電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能，太陽能資源是可再生的、取之不盡的清潔型能源，因此，光儲充一體化電站具備可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)。另外，光儲充一體化電站能夠“自發(fā)自用、余電存儲”，能夠按照電網(wǎng)的需求進(jìn)行調(diào)峰調(diào)頻，從而減少對區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的影響，通過電能儲存和合理配置，保證當(dāng)?shù)啬茉瓷a(chǎn)與使用能源符合保持平衡[1]。（二）光儲充一體化建設(shè)意義隨著社會及經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對電力的需求也在不斷地增長，加上電動汽車對電力資源的需求，導(dǎo)致社會電力資源的使用負(fù)荷比較大，造成電力供應(yīng)緊張的局面。光儲充一體化的建設(shè)不僅能夠減少電力資源供應(yīng)壓力，其儲存功能能夠?qū)崿F(xiàn)電力輸出輸入的靈活性，還有效提升了供電系統(tǒng)可靠性。另外，光儲充一體化電站的儲存系統(tǒng)能夠在用電高峰期時和電網(wǎng)一同為充電站供電，能有效節(jié)省配電增容費(fèi)用，增加新能源的消納，提高新能源發(fā)電的穩(wěn)定性及持續(xù)性。最后，隨著新能源發(fā)電的規(guī)模不斷擴(kuò)大，光伏、風(fēng)力發(fā)電等新能源發(fā)電對電力系統(tǒng)的電力輸出及穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，甚至出現(xiàn)光伏發(fā)電“棄光限電”，造成資源浪費(fèi)的同時影響了新能源發(fā)電的發(fā)展，因此，光儲充一體化電站的建設(shè)對推動電動汽車、新能源及電網(wǎng)穩(wěn)定都具有十分重要的意義。二、光儲充一體化電站建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)（一）光伏發(fā)電技術(shù)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括光伏組件和逆變器兩個部分，其發(fā)電技術(shù)主要是光伏組件技術(shù)及逆變器技術(shù)。光伏組件是光伏系統(tǒng)的核心，可分為晶體硅電池、有機(jī)電池、鈣鈦礦電池等，晶體硅電池的轉(zhuǎn)化率相對較高且原材料比較豐富，是光伏組件規(guī)模化生產(chǎn)與應(yīng)用中的重點(diǎn)，發(fā)射極鈍化和背面接觸技術(shù)的應(yīng)用，提高了晶體硅電池的轉(zhuǎn)換效率，鈣鈦礦電池是光伏組件技術(shù)發(fā)展的重要趨勢，能夠有效解決應(yīng)用面積廣、器件穩(wěn)定性等問題，對提升光伏組件性能及穩(wěn)定性至關(guān)重要[2]。另外，隨著對電站需求的不斷增長，電站類型也越來越復(fù)雜，逆變器技術(shù)能夠有效滿足不同場景的需求，2.5MW等大功率等級的逆變器和1500V系統(tǒng)是未來大型電站的重要發(fā)展趨勢，能夠有效的降低電站的成本。目前，組串式逆變器的功率及功率密度也在不斷提高，最大功率已經(jīng)達(dá)到110kW，且重量逐漸減輕，組件微型逆變器的類型越來越多，能夠有效滿足戶用光伏建設(shè)需求。最后，為了提高逆變器對電網(wǎng)的適應(yīng)能力，逆變器的保護(hù)功能也在不斷地增強(qiáng)，如漏電保護(hù)、直流分量保護(hù)、PV正負(fù)反接保護(hù)、PID防護(hù)等，提高了發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的安全性。（二）儲能技術(shù)光儲充一體化電站建設(shè)中儲能系統(tǒng)十分關(guān)鍵，是保證電站整體使用效能及安全的重要基礎(chǔ)。儲能技術(shù)包括機(jī)械類儲能技術(shù)、電器類儲能技術(shù)、熱儲能技術(shù)及電化學(xué)儲能技術(shù)。電化學(xué)儲能技術(shù)是光儲充一體化電站中比較關(guān)鍵且主要的技術(shù)，占總儲能裝機(jī)量的5.2％，主要包括儲能單元和監(jiān)控調(diào)度管理兩個部分，其中儲能單元中的儲能變流器具備雙向逆變功能，能夠通過遠(yuǎn)程控制和自控能量輸入、輸出支撐電網(wǎng)，且能夠提供康短時沖擊、削峰填谷、儲能等功能，提高電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。（三）耦合技術(shù)直流耦合技術(shù)光儲充一體化電站的建設(shè)中的直流耦合技術(shù)，是光伏組件輸出直流電經(jīng)過匯流箱匯流，通過PDS直流變流器連接到儲能變流器上，并將儲能儲電池直接連接到儲能變流器上，通過儲能變流器完成對蓄電池的充電或轉(zhuǎn)化成交流電，給充電樁供電。交流耦合技術(shù)交流耦合技術(shù)與直流耦合技術(shù)不同，是對光伏組件輸出的直流電經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)化為交流電，通過儲能變流器將儲能蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，然后兩者匯流后將電提供給充電樁。光儲充一體化電站采用直流及交流耦合適配技術(shù)，能夠滿足不同場合的不同需求，其中直流耦合技術(shù)減少了直流電向交流電的轉(zhuǎn)換過程，可直接對蓄電池組充電，降低了對電力系統(tǒng)能量的損失，提高了能源利用的效率。（四）靜態(tài)切換開關(guān)柜技術(shù)光儲充一體化電站中靜態(tài)切換開關(guān)柜技術(shù)起到至關(guān)重要的作用，靜態(tài)切換開關(guān)柜要分為快速開關(guān)、高精度檢測模塊、邏輯控制模塊及對外通信模塊四個部分，具備自動完成并離網(wǎng)切換及同期并網(wǎng)的功能，同時具備能量調(diào)度管理、快速并離網(wǎng)切換及維護(hù)等特點(diǎn)，且具備緊急停機(jī)、交流過欠壓、輸出過載等保護(hù)功能[3]。靜態(tài)切換開關(guān)包括一路電網(wǎng)輸入，一旦靜態(tài)切換開關(guān)柜晶閘管發(fā)生故障而停電，能夠借助旁路開關(guān)實(shí)現(xiàn)緊急供電。（五）能量管理技術(shù)光儲充一體化電站中能量管理系統(tǒng)能夠通過數(shù)據(jù)采集、管理、檢測、控制和優(yōu)化，對提高一體化電站運(yùn)行效率及穩(wěn)定性至關(guān)重要。為了降低能源消耗，減少系統(tǒng)損耗，借助能量管理技術(shù)能夠?qū)鈨Τ湟惑w化電站內(nèi)部的能源控制器提供功率及電壓設(shè)定點(diǎn)，并對熊故障情況下孤島運(yùn)行與重合閘的邏輯與控制方法等，從而保證系統(tǒng)中熱負(fù)荷、電負(fù)荷需求及與主網(wǎng)系統(tǒng)間的運(yùn)行協(xié)議得到滿足。能量管理技術(shù)中的平臺功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對電站系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及管控，從而幫助管理人員實(shí)時監(jiān)測、掌握和獲取所需數(shù)據(jù)、信息，為電站平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。三、結(jié)語綜上所述，電力資源是現(xiàn)代社會發(fā)展所需的重要能源，隨著新能源與電動汽車的不斷發(fā)展，人們對電力的需求你不斷增長，光儲充一體化電站的建設(shè)不僅能夠有效緩解當(dāng)前社會電網(wǎng)建設(shè)的壓力，還對電動汽車、電網(wǎng)穩(wěn)定、社會可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義，因此，推動光儲充一體化電站建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，實(shí)現(xiàn)和建設(shè)多元融合的高彈性電網(wǎng)至關(guān)重要。參考文獻(xiàn)：[1]崔帥帥,李啟航,馮朝陽,范積亮.光儲充一體化電站建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].通信電源