儲能系統(tǒng)作為一種儲存電能的行之有效的方式，可分為機械儲能、蓄電池儲能、電磁儲能和相變儲能四類。其中機械儲能如抽水儲能以被廣泛應用，飛輪儲能作為一種新型的機械儲能方式，目前處于研究和示范階段。電磁儲能包括超導儲能、超級電容儲能、高能密度電容儲能等。熱力儲能是通過材料相變儲存或釋放能量，國內(nèi)相關研究處于實驗室階段，尚未進行實際應用。蓄電池儲能式目前技術發(fā)展成熟、應用廣泛、成本較低的儲能技術。其中以鉛酸蓄電池作為儲能裝置的獨立式光伏發(fā)電產(chǎn)品已經(jīng)商業(yè)化應用，近年來隨著鋰電池技術的發(fā)展及其成本的降低，以鋰電池構建的儲能裝置是目前研究熱點。
1、并網(wǎng)式光伏儲能系統(tǒng)
并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)直接與配電網(wǎng)連接，電能直接輸入電網(wǎng)，目前一般不配置儲能系統(tǒng)，隨著光伏、風力發(fā)電“棄光限電”現(xiàn)象嚴重，以及光伏、風里發(fā)電系統(tǒng)電力輸出的波動較大等因素對可再生能源的利用與推廣限制日益嚴重后，在并網(wǎng)式光伏系統(tǒng)中配置儲能已成為目前大規(guī)模儲能系統(tǒng)的研究方向之一。
并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能的配置方式由儲能目標所決定，儲能目標具體可分為：平滑輸出、經(jīng)濟調(diào)度、微電網(wǎng)組成。
1）平滑輸出
光伏發(fā)電是太陽能轉(zhuǎn)換為電能的過程，其輸出功率受到太陽輻射強度、溫度等環(huán)境因素的影響而劇烈變化，此外由于光伏電力輸出為直流電流，需要經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后接入電網(wǎng)，在逆變過程中會產(chǎn)生諧波。光伏電力功率的不穩(wěn)定和諧波的存在使得光伏電力的接入將會對電網(wǎng)造成沖擊。因此并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)中配置儲能的一個重要目的就是平滑光伏電力輸出，提升光伏電力質(zhì)量。 以平滑光伏發(fā)電輸出為目標的儲能系統(tǒng)配置方式一般在光伏發(fā)電側(cè)配置集中式儲能系統(tǒng)，以平滑輸出為目標的光伏儲能系統(tǒng)結構一般如下圖所示：
儲能系統(tǒng)的容量由并網(wǎng)平滑策略所決定，而儲能功率一般由平滑目標所決定?；趦δ芟到y(tǒng)的光伏并網(wǎng)平滑策略目前主要有定時間常數(shù)低通濾波平滑策略、模糊控制/SOC（儲能電池荷電狀態(tài)）平滑策略、光伏發(fā)電功率預測平滑策略等。低通濾波平滑策略平滑效果一般，但控制簡單、成本較低，是目前應用前景較為廣闊的控制策略。
2）電力調(diào)峰
光伏電力并網(wǎng)后，需要接受電網(wǎng)調(diào)度，但其電力輸出峰值階段與電網(wǎng)負荷峰值階段并不一致，加之電力市場峰谷電價因素影響，利用儲能系統(tǒng)實現(xiàn)光伏發(fā)電在時間坐標上的平移，使光伏電力參與電網(wǎng)調(diào)峰也是目前光伏儲能系統(tǒng)研究熱點之一。通過電力調(diào)峰，可提升光伏電力在電網(wǎng)中的接入能力和光伏電力的經(jīng)濟性。
基于電力調(diào)峰目的的光伏儲能系統(tǒng)一般在電網(wǎng)側(cè)配置集中式儲能系統(tǒng)。在電網(wǎng)側(cè)配置儲能示意如下：
此種配置方式的儲能系統(tǒng)容量一般較大，且儲能系統(tǒng)成本較高且不合理的充放電控制將嚴重損害儲能系統(tǒng)壽命，因此目前對于配置在電網(wǎng)側(cè)的集中式儲能系統(tǒng)容量、功率配置是由電網(wǎng)調(diào)峰要求、儲能充放電控制策略、儲能成本等因素共同決定。求解電池儲能系統(tǒng)削峰填谷策略的算法主要包括梯度類算法、智能算法、動態(tài)規(guī)劃算法。不同的電網(wǎng)調(diào)峰要求、儲能控制策略對功率、容量的要求差異較大，在實際應用中需在多種實際條件的制約下進行儲能系統(tǒng)的配置。目前國內(nèi)大型的儲能電站還在起步階段，僅有實驗或者示范性的儲能電站運營，尚未大規(guī)模投入商業(yè)化使用。
3）微電網(wǎng)應用
微電網(wǎng)是為了推進可再生能源利用而提出的一種新型電網(wǎng)結構，具體是由可再生能源、儲能系統(tǒng)和負荷組成的區(qū)域型電網(wǎng)形式，作為獨立的整體，既可以并網(wǎng)運行，也可以在離網(wǎng)狀態(tài)下孤島運行。作為微網(wǎng)組成單元的儲能系統(tǒng)是微電網(wǎng)中的能源緩沖環(huán)節(jié)，對微電網(wǎng)起著提高控制穩(wěn)定性、提升微電網(wǎng)電能質(zhì)量、維持微網(wǎng)的功率平衡、改善微電網(wǎng)抗干擾能力等重要作用。此外，微電網(wǎng)中的儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)供電中斷的情況下還可作應急備用。
配置在微電網(wǎng)中的儲能系統(tǒng)一般與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)配置，并具有獨立的儲能管理系統(tǒng)（如電池控制系統(tǒng)，BESS），其運行模式隨微網(wǎng)運行模式（離網(wǎng)/并網(wǎng)）變化。儲能電池的容量與功率配置取決于不同的微電網(wǎng)構成及運行模式，也受到儲能系統(tǒng)運行模式的制約。微電網(wǎng)中儲能系統(tǒng)的配置和控制策略是目前微電網(wǎng)相關研究的熱點。
2、獨立式光伏儲能系統(tǒng)
獨立式光伏系統(tǒng)是相對于并網(wǎng)式光伏系統(tǒng)而言，指不接入電網(wǎng)而獨立運行的光伏系統(tǒng)。目前應用較為廣泛的獨立式系統(tǒng)諸如太陽能路燈、太陽能移動電源等，其光伏發(fā)電輸出和負荷電力消納不在同一個時間段，同時光伏發(fā)電輸出并不能總是滿足負荷要求，因此在獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)總配置儲能式有效提升光伏電力輸出利用、增強系統(tǒng)穩(wěn)定性的有效手段，同時儲能系統(tǒng)還具有為負荷提供啟動電流、鉗制電壓等的作用。目前廣泛應用的獨立式光伏系統(tǒng)一般由光伏發(fā)電、控制/逆變器以及儲能三個部分構成。
目前已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)并應用的獨立式光伏系統(tǒng)中一般采用蓄電池作為儲能裝置。目前光伏組件和控制/逆變器的壽命均能達到十年以上，但蓄電池的使用壽命僅在6——7年，同時蓄電池的成本可占整個系統(tǒng)的25%以上，因此目前在獨立式光伏系統(tǒng)中儲能的配置和控制目標為盡可能延長電池使用壽命，降低系統(tǒng)成本。在此前提下，獨立光伏系統(tǒng)中儲能容量和功率的配置的首要目標是優(yōu)化電池充放電儲能壽命。獨立光伏系統(tǒng)中儲能單元容量通常較小，一般不配置獨立的控制系統(tǒng)和控制策略，儲能和光伏組件由同一個控制系統(tǒng)控制。目前研究與應用最為廣泛的最大功率點跟蹤（MPPT）控制系統(tǒng)是以優(yōu)化光伏組件輸出為控制目標，缺乏對儲能系統(tǒng)的優(yōu)化控制。隨著光伏組件效率提升（20.20%，樂葉光伏）和價格降低（2.86元/W，晶科能源，2017.3，）的趨勢越來越快，而儲能成本居高不下，發(fā)展獨立光伏系統(tǒng)中儲能優(yōu)先的控制策略和控制系統(tǒng)具有廣闊前景。
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