限電技術(shù)對策 - 光伏電站限電損失情況如何應對？

　　3.限電技術(shù)對策

　　目前針對上述限電問題，在技術(shù)層面可在原有并網(wǎng)電站引入儲能環(huán)節(jié)，以儲能補償實際光伏輸出功率與限定有功功率的差額，降低限電損失量，儲能系統(tǒng)根據(jù)耦合方式的不同，分為直流側(cè)耦合和交流側(cè)耦合，如家庭戶用小型儲能系統(tǒng)光伏在直流側(cè)耦合，而對于大型地面電站，一般以交流側(cè)耦合為主。下文簡要介紹交流側(cè)耦合的充放電判斷依據(jù)和容量配置估算。

　　參考下圖4左，橫線陰影部分表示能量輸入儲能裝置，對其進行充電，能量來源于光伏電力。豎線陰影部分表示能量從儲能裝置輸出，進行功率補償，如此以來，光伏逆變器輸出到電網(wǎng)的功率曲線為平滑直線，當然這個是最理想的情況，實際上很難達到平滑狀態(tài)。圖4左中紅色直線為省調(diào)（地調(diào)）下發(fā)的功率限電值（如上述100MW電站，200臺逆變器，限定值50MW，AGC分配均勻，那么每臺逆變器當天最大交流輸出不能超過250kW），藍色虛線假設為光伏逆變器的實際輸出功率。

　　在電池能量管理系統(tǒng)中可設置目標值P1，P1=總限電功率值/逆變器臺數(shù)（單位：kW），系統(tǒng)可與逆變器進行實時通訊，并實時監(jiān)測光伏逆變器的交流功率輸出P2（單位：kW），當P2和P1滿足下列關(guān)系時，實現(xiàn)充放電。

　　基本原則：當P2＞P1時，充電，當P2＜P1時，放電。對于該判定依據(jù)，遇到晴天，光伏曲線一般較為規(guī)則，容易實現(xiàn)；而如果遇到多云天氣，光伏出力容易波動，會使得電池反復充放電，影響壽命，可通過相關(guān)策略來細化控制。需要注意的是儲能系統(tǒng)和逆變器的通訊響應時間盡量要短，因為光伏的出力時刻都在變化，如果儲能系統(tǒng)響應時間長，接收到的P2值為下一時刻值，那么補償?shù)娜萘靠赡鼙葢a償?shù)牧恳　?/p>

　　電池容量配置的計算，對于上述甘肅某電站500kW逆變器，可假定理想情況下如晴天天氣，儲能電池在滿足上述條件時實現(xiàn)充電，該時段有6-7個小時左右，如果多云天氣可能無法充滿，但遇到陰雨天氣就無法進行充電（圖4右），實際放電多少以所充容量為準，特別是連續(xù)陰雨天時，會無法充電和放電，只能等到晴天天氣再充電。

　　圖4 光伏儲能方案原理

　　對于上述甘肅電站實例，光伏發(fā)電在時間段7：30-9：15和16：55-19：10共計約4h左右，實際光伏發(fā)電483kWh，增加儲能系統(tǒng)后，電池放電容量可計算得：558.65/0.97=575kWh（假設儲能逆變器轉(zhuǎn)換效率97%），占當天發(fā)電量的24%，但仍剩有461kWh未補償。對于一臺500kW逆變器，儲能電池容量可配備500kW*2h儲能單元，但還需要考慮到電池放電深度和逐年衰減率。

　　上述考慮的情況是基于AGC均勻分配的情況下，但事實上AGC不可能均勻分配，假設A逆變器限定有功250kW，B逆變器限定有功200kW，如果按照功率大于250kW充電策略，紅綠線與功率曲線包圍的面積這部分電力無法被電池儲存，遇到逆變器限定功率分配不均的情況，可選取合適值，使得整個電站的功率補償最大化，參考圖5。

　　圖5

　　從電池容量配置角度，需要考慮限電比例和限電損失部分，當限電40%，按照50%限電容量配置，如果遇到連續(xù)的晴天天氣，會造充電容量過多而浪費，同樣參考圖5，當目標直線越往下，A和B區(qū)域所包圍的面積就越小，電池需要放電的能量也就相應減少。因此需要統(tǒng)計一年內(nèi)的限電比例，陰雨天天數(shù)，選擇合適的容量配置，使得投入和產(chǎn)出達到最佳經(jīng)濟效益。

　　儲能系統(tǒng)作為限電的解決方案之一，目前已經(jīng)有非常成熟的技術(shù)，如比亞迪和陽光電源等廠家，其投資收益的計算需要考慮一年當中的晴天、陰雨天的天數(shù)，限電損失量，可補償量，電池衰減等因素來綜合確定。

　　4.小結(jié)

　　本文簡要介紹了在當前限電大環(huán)境下的光伏發(fā)電量的限電損失計算，并引出儲能技術(shù)對策，文中所述儲能方案和常規(guī)的“削峰填谷”應用有所不同，關(guān)于容量配置和儲能系統(tǒng)的相關(guān)建議如下：

　　1.首先需要考慮當前電站的AGC分配策略，遇到逆變器限定功率分配不均的情況下，選取合適值，使得電站整體的功率補償最大化。

　　2.儲能電池容量的配置需要考慮AGC的分配策略、電站一年的限電損失和比例、可補償容量等。

　　3.對于交流耦合模式，儲能系統(tǒng)需要實時監(jiān)測逆變器交流側(cè)的輸出功率，并且響應及時，功率補償及時。

　　4.電池能量管理系統(tǒng)需要考慮天氣因素，防止在目標值附近頻繁充放電，影響電池壽命。

　　5.各個電站有功功率控制模式會不盡相同，一般儲能方案較適合于定值跟蹤模式。對于曲線跟蹤模式，目標值實時在變化，還需要和AGC進行通訊，會比較復雜。