光伏儲能系統(tǒng)在變電所中的應用

摘要：本文聚焦于光伏儲能系統(tǒng)在變電所中的應用與優(yōu)化。詳細闡述了光伏儲能系統(tǒng)的工作原理及其在變電所中的重要作用。通過對實際應用案例的分析，探討了系統(tǒng)存在的問題與挑戰(zhàn)，并提出了針對性的優(yōu)化策略。研究結(jié)果表明，合理應用和優(yōu)化光伏儲能系統(tǒng)能夠顯著提高變電所的能源利用效率和供電穩(wěn)定性，為變電所的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

關(guān)鍵詞：光伏儲能系統(tǒng)；變電所；應用；優(yōu)化；能源利用效率；供電穩(wěn)定性

隨著全球氣候變化的嚴峻挑戰(zhàn)和能源結(jié)構(gòu)的深刻調(diào)整，可再利用能源的開發(fā)利用已成為全球共識。光伏發(fā)電作為有發(fā)展?jié)摿Φ目稍倮媚茉粗唬湟?guī)模化應用對于減少化石能源依賴、降低碳排放具有重要意義。由于光伏發(fā)電的間歇性和波動性影響了其直接并網(wǎng)的情況，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成了威脅。在此背景下，光伏儲能系統(tǒng)的出現(xiàn)為解決這一問題提供了途徑。通過將儲能裝置與光伏發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)電能的儲存與釋放，平抑光伏出力的波動，提高電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)情況。變電所作為電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其運行狀態(tài)直接影響電網(wǎng)的整體性能。

1 光伏儲能系統(tǒng)在變電所中的應用

1.1 變電所中光伏儲能系統(tǒng)的接入方式

在變電所中引入光伏儲能系統(tǒng)，能夠大大提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性。光伏儲能系統(tǒng)的接入方式主要分為以下幾種：

直流側(cè)接入

這種方式通常是將光伏陣列與儲能電池直接連接到逆變器的直流輸入端。光伏陣列發(fā)出的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后，供給變電所使用，同時多余的電能存儲在儲能電池中。當光伏電力不足或系統(tǒng)故障時，儲能電池通過逆變器釋放電能，保證供電的連續(xù)性。

交流側(cè)接入

交流側(cè)接入方式又分為變壓器低壓側(cè)接入和變壓器高壓側(cè)接入。低壓側(cè)接入是將儲能系統(tǒng)接入變壓器的低壓側(cè)，與原有電網(wǎng)共享一個變壓器；而高壓側(cè)接入則是儲能系統(tǒng)形成單獨的儲能電站模塊，直接接入高壓電網(wǎng)。這種方式便于實現(xiàn)電能的快速調(diào)度和響應，適用于對電能質(zhì)量要求較高或需進行大規(guī)模儲能的變電所。

混合接入方式

在某些復雜系統(tǒng)中，可能會采用直流側(cè)和交流側(cè)混合接入的方式。這樣既能充分利用直流側(cè)的較好效率，又能通過交流側(cè)實現(xiàn)更靈活的電能調(diào)度和并網(wǎng)管理。

1.2 應用帶來的優(yōu)勢與效益

（1）提高供電可靠性

光伏儲能系統(tǒng)能夠在電網(wǎng)故障或停電時迅速切換為孤島運行模式，為變電所及重要負荷提供應急電源，保證供電的連續(xù)性和可靠性。

（2）降低運營成本

光伏儲能系統(tǒng)利用太陽能發(fā)電，降低了對傳統(tǒng)能源的依賴，減少了電費支出。同時，儲能電池在峰谷電價時段進行充放電操作，實現(xiàn)了經(jīng)濟調(diào)度，進一步降低了運營成本。

（3）提升電能質(zhì)量

光伏儲能系統(tǒng)能夠平穩(wěn)光伏并網(wǎng)發(fā)電的波動，提升電網(wǎng)的功率因數(shù)與諧波狀況，提高電能質(zhì)量。

（4）提升電網(wǎng)應變性

儲能系統(tǒng)的引入讓電網(wǎng)能夠更靈活地應對負荷 變化，提高電網(wǎng)的調(diào)節(jié)效能和應對突發(fā)狀況的效能。

（5）助力可再生能源運用

光伏儲能系統(tǒng)的廣泛應用助力了太陽能等可再生能源的規(guī)模化開發(fā)和運用，有助于達成能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展。

2 光伏儲能系統(tǒng)在變電所應用中存在的問題

2.1 技術(shù)層面的阻礙

在光伏儲能系統(tǒng)應用于變電所的過程中，技術(shù)層面的阻礙是不可忽視的問題。這些阻礙主要包括：

（1）儲能技術(shù)的不完善

盡管鋰離子電池等儲能技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進步，但在能量密度、循環(huán)壽命、安全性能等方面仍有待提高。儲能技術(shù)的不完善可能導致儲能效率不佳、系統(tǒng)壽命縮短以及安全隱患等問題。

（2）并網(wǎng)技術(shù)繁雜

光伏儲能系統(tǒng)需要實現(xiàn)與電網(wǎng)的雙向互動，這要求系統(tǒng)具備高度智能化的并網(wǎng)控制技術(shù)。然而，目前并網(wǎng)技術(shù)仍存在一些難題，如如何準確預估光伏出力、如何迅速響應電網(wǎng)調(diào)度指令等，這些都可能影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（3）系統(tǒng)整合難度大

光伏儲能系統(tǒng)需要與變電所的其他設備進行整合，如變壓器、開關(guān)柜、保護裝置等。由于不同設備之間可能存在技術(shù)差異和適配性問題，系統(tǒng)整合難度較大，需要具備一定技術(shù)水平的團隊進行設計和調(diào)試。

2.2 管理與維護挑戰(zhàn)

（1）運維人才短缺

光伏儲能系統(tǒng)涉及多個技術(shù)領(lǐng)域，需要專業(yè)的運維人才進行管理和維護。然而，目前市場上具備相關(guān)技能和經(jīng)驗的人才相對短缺，難以滿足日益增長的市場需求。

（2）運維管理復雜

光伏儲能系統(tǒng)的運維管理相對復雜，需要定期對設備進行巡檢、維護、故障排查等工作。同時，還需要對系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和分析，以便及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。運維管理的復雜性要求運維團隊具備高度的責任心和專業(yè)技能。

（3）安全管理難度大

光伏儲能系統(tǒng)涉及高壓電、易燃易爆物品等危險因素，安全管理難度較大。運維團隊需要嚴格遵守安全操作規(guī)程，定期進行安全培訓和演練，確保系統(tǒng)的安全運行。還需要建立健全的安全管理制度和應急預案，以應對突發(fā)事件的發(fā)生。

3安科瑞系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)功能

3.1、綜合看板

光伏電站位置顯示,光伏電站數(shù)量，峰值發(fā)電功率，實時發(fā)電功率顯示,統(tǒng)計所有光伏電站日、月、年發(fā)電量計算標準煤節(jié)約量以及二氧化碳減排量柱狀圖展示每月發(fā)電量。

3.2、電站狀態(tài)

　　展示光伏電站發(fā)電功率，峰值功率等基本參數(shù),統(tǒng)計當前光伏電站日、月、年發(fā)電量,攝像頭實時監(jiān)測接入輻照度、環(huán)境溫濕度、風速等環(huán)境參數(shù)顯示當前光伏電站逆變器接入數(shù)量及其基本參數(shù)。

3.3、逆變器狀態(tài)

逆變器基本參數(shù)顯示,日、月、年發(fā)電量顯示,通過曲線圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線直流側(cè)電壓電流查詢,交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)查詢。

3.4、電站發(fā)電統(tǒng)計

統(tǒng)計列表中所有光伏電站日、月、年發(fā)電量，支持柱狀圖和曲線圖切換展示以及報表導出功能。

3.5、逆變器發(fā)電統(tǒng)計

統(tǒng)計當前光伏電站中所有逆變器的日、月、年發(fā)電量，支持柱狀圖和曲線圖切換展示以及報表導出功能。

3.6、逆變器曲線分析

展示逆變器直流側(cè)電壓、電流曲線，交流側(cè)功率曲線以及環(huán)境輻照度曲線、溫度曲線。便于用戶進行整體分析。

4配置方案

在碳中和方案的可選項中，新能源的使用可能是較多的選擇。風電和集中式光伏電站受地理和自然條件限制，不可能適用于所有地方，所以分布式光伏必將被大力發(fā)展。安科瑞在分布式光伏系統(tǒng)中可以提供匯流箱、直流匯流采集裝置、防逆流檢測裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測、直流計量、智能網(wǎng)關(guān)、分布式光伏運維云平臺等解決方案。

5 結(jié)語

光伏儲能系統(tǒng)的引入為變電所的能源供應增添了新的動力，提高了能源利用的靈活性和可靠性。其在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、降低運行成本、提升供電質(zhì)量等方面表現(xiàn)出了巨大的潛力。

隨著智能電網(wǎng)建設的深入推進和可再生能源比例的不斷提高，光伏儲能系統(tǒng)將在提升電網(wǎng)靈活性、助力清潔能源消納、保障電力供應安全等方面發(fā)揮更加重要的作用。我們也需要繼續(xù)加強技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，不斷優(yōu)化系統(tǒng)設計和控制策略，以應對日益復雜的電網(wǎng)運行環(huán)境和更高的能源利用要求。