1、 儲能系統(tǒng)中的蓄電池充放電平衡控制

    由于目前大部分光伏電站直流端電壓在600-800左右，要匹配這樣的電壓，通常需要上百個蓄電池串聯(lián)才能達(dá)到。早期的蓄電池充放電控制器或比較簡單的蓄電池管理系統(tǒng)（BMS），不能完全監(jiān)控和管理每一個蓄電池的充放電性能和工作狀態(tài)，大量的蓄電池串并聯(lián)，在其充放電過程中難免會有個體差別，會導(dǎo)致嚴(yán)重的蓄電池充電和出力電能不均的問題，最終導(dǎo)致系統(tǒng)故障。在大型蓄電池儲能發(fā)電系統(tǒng)中通常采用智能化電池能量管理系統(tǒng)（EMS）來達(dá)到控制蓄電池內(nèi)的充放電能量均衡控制等目的，以保證每一個蓄電池的穩(wěn)定可靠工作。

    中央控制系統(tǒng)一般可以采用就地控制，間隔層控制和遠(yuǎn)程控制模式。中央控制系統(tǒng)可接收監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令對電池進(jìn)行充放電、依據(jù)蓄電池管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整充放電參數(shù)、執(zhí)行相應(yīng)動作，實(shí)現(xiàn)對充放電電壓和電流的閉環(huán)控制，以滿足蓄電池在各個充放電階段的各項(xiàng)性能指標(biāo)；處理電池管理系統(tǒng)的各種告警信息，以確保電池的安全。

    電池管理系統(tǒng)還需具備有在線監(jiān)測每節(jié)蓄電池的電壓、溫度；在線自動定期檢測蓄電池內(nèi)阻；在線均衡功能，可通過對單體電池在線充放電，提高電池組一致性，延緩電池失效以及指標(biāo)超限報(bào)警等功能。

2、電能調(diào)度和平滑輸出

    按儲能的應(yīng)用目標(biāo)，儲能系統(tǒng)控制策略可劃分為自主模式和調(diào)度模式。自主模式一般針對快速響應(yīng)的應(yīng)用，如短時(shí)功率波動平滑、調(diào)頻調(diào)壓、電能質(zhì)量補(bǔ)償?shù)取６{(diào)度模式主要指接受上層電網(wǎng)系統(tǒng)的需求調(diào)度。

    （1）平滑輸出。利用儲能系統(tǒng)快速吸收或釋放能源，平滑光伏并網(wǎng)發(fā)電電壓波動，改善系統(tǒng)的有功功率、無功功率平衡水平，增強(qiáng)穩(wěn)定性。

    光伏發(fā)電可采取適當(dāng)?shù)膬δ芘渲煤秃侠淼膮f(xié)調(diào)策略提高平滑效果。儲能容量一般由光伏發(fā)電并網(wǎng)平滑策略和能量調(diào)度策略確定。通常，如果僅僅是要達(dá)到平滑輸出的效果，儲能系統(tǒng)的容量就比較小，而對系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型算法、控制模式和響應(yīng)速度會要求較高。

圖1、光伏儲能電站的平滑平滑電力輸出波動效果示意

    （2）經(jīng)濟(jì)調(diào)度。利用儲能系統(tǒng)提高光伏發(fā)電的調(diào)度性，可通過當(dāng)?shù)仉娏Ψ骞葧r(shí)間分布情況和電價(jià)進(jìn)行分析，制定充放電控制模式，低吸高拋，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最大化。也可以充分利用光伏、風(fēng)電棄光、棄風(fēng)的情況，充分利用電網(wǎng)無法消納的電力，積極做好電站內(nèi)部的儲能和經(jīng)濟(jì)調(diào)度，利用儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電在時(shí)間坐標(biāo)上的平移，使其參與電力調(diào)峰，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

    經(jīng)濟(jì)調(diào)度型的儲能系統(tǒng)通常儲能容量和投資規(guī)模較大，應(yīng)以系統(tǒng)成本最小化為目標(biāo)對儲能系統(tǒng)容量進(jìn)行優(yōu)化配置。本人建議采用交流側(cè)并網(wǎng)的模式建立此類儲能系統(tǒng)，儲能功率由光伏發(fā)電實(shí)際輸出與目標(biāo)值差額決定，儲能容量一般由光伏發(fā)電并網(wǎng)平滑策略和能量調(diào)度策略確定。

圖2、儲能電站的調(diào)節(jié)電力需求峰谷的功能

    將太陽能電池系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)進(jìn)行整合，主要涉及監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng)、設(shè)備布局和安全設(shè)施。對于集中式光伏電站，可在變電前集中配置儲能。可基于基本單元光伏系統(tǒng)配置直流側(cè)儲能系統(tǒng)，也可以根據(jù)整體光伏電站總?cè)萘颗渲么笮徒涣鱾?cè)儲能系統(tǒng)，形成集光伏、風(fēng)電、儲能以及其他發(fā)電系統(tǒng)為一體的，可綜合利用，統(tǒng)一調(diào)度的微電網(wǎng)系統(tǒng)。通過對光伏發(fā)電和儲能電力的合理接入及有效調(diào)配，解決儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)發(fā)電和接入自動化控制問題，提高儲能單元的送電效率。

    光伏發(fā)電系統(tǒng)與蓄電池儲能系統(tǒng)并網(wǎng)，需要智能化監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)儲能系統(tǒng)充放電狀態(tài)和光伏電池的出力，達(dá)到協(xié)調(diào)優(yōu)化控制的目的，實(shí)現(xiàn)儲能壽命與光伏出力的最優(yōu)平衡。同時(shí)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測儲能電池的容量狀態(tài)、光伏出力以及負(fù)荷情況，合理安排蓄電池的充放電、光伏電池的出力，從而達(dá)到最大限度延長并網(wǎng)供電時(shí)間的目的。

    儲能系統(tǒng)配合光伏發(fā)電站將進(jìn)一步提高光伏發(fā)電與電網(wǎng)間的良好匹配，通過平滑電力輸出，并實(shí)現(xiàn) 削峰填谷，緩解光伏發(fā)電 裝機(jī)量大，發(fā)電量小 的問題，大大降低了常規(guī)光伏電站對電網(wǎng)的輸電容量的要求要求，從而避免了電網(wǎng)建設(shè)不足對光伏電站發(fā)電的制約。

    采用蓄電池儲能的方式是目前效率最高，效果最好的一種手段，在電源交流側(cè)配置儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，通用性強(qiáng)，容易實(shí)施，便于電網(wǎng)雙向能源調(diào)度，是一種比較理想的儲能方案，也是解決目前棄光棄風(fēng)和光伏電站輸出不穩(wěn)定等問題的良好途徑。儲能電站不僅需要電網(wǎng)公司的支持，還需要政府出臺相應(yīng)的補(bǔ)貼政策扶持。

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