2016年被譽為儲能元年，經過多年努力，儲能行業的技術產品均得到長足發展，行業已經進入了產業化初期，未來市場空間可觀。作為未來儲能應用的重要模式之一，光儲一體化得到越來越多的人關注。日前由中國機械工業聯合會主辦、中機聯華(北京)會展有限公司承辦的2017中國“光伏+儲能”技術融合創新應用大會就光儲一體化技術，相關產業政策、技術發展和商業模式進行了深入研討。

本次會議得到了眾多光伏、儲能、電網和發電企業的積極參與，近150位業界專業人士與會，中國電力科學院電工與新材料研究所儲能研究室主任謝志佳在會上作了“光伏電站上網需求及儲能解決方案”的精彩演講，以下為演講實錄：

演講內容主要分為三部分，首先介紹光伏發電特性以及并網特性分析;第二部分介紹電池儲能系統在光伏電站中的應用;第三部分介紹一些典型的光儲電站案例。

光伏行業的大背景

近年來，我國光伏持續穩定的增長，每年光伏裝機容量都在不斷增長。但是了解光伏行業的都知道，由于光伏組件固有的特性，輸出功率受環境影響比較大，我們依據格爾木某20兆瓦的光伏電站的數據做了出力特性分析，可以看到光伏電站出力曲線在典型的晴天天氣下與光照強度變化曲線一直。不同季節，光伏電站出力曲線變化是比較大的。然后我們對發電量也做了統計，可以看到每個月的發電量不一致，同一月每一天的發電量也不一致，我們對光伏電站的出力做了一個統計，將出力水平高于裝機容量80%的定義為高出力，出力水平在裝機容量20%-80%中間的定義為中出力，出力水平低于裝機容量20%的定義為低出力。然后還對光伏電站各月份的出力水平做了一個統計，可以看出，光伏電站全年的出力水平處于中出力或低出力，在高出力的概率很低。

光伏電站對電網的影響

對于電網端，我們希望接入確信可靠的電源，對電網的穩定運行沒有影響，應該具備一定的低電壓穿越能力，具備較高的電能質量。而實際上我們大規模集中式光伏電站是一個非可靠的電源，而且電壓波動大、控制比較困難，電能質量也不是很理想。

光伏電站接入后對電網的影響主要有以下四個方面：

1、對電力系統規劃的影響

2、對電力系統調峰的影響

3、對系統可靠性，穩定性的影響

4、對電能質量的影響

對電力系統規劃的影響涉及到對輸電網規劃的影響、對配電網規劃的影響以及對電源規劃的影響。(光伏電站最大負荷時刻(即最需要電源出力的時刻)光伏電站出力為0的比概率到達66%，出力概率為10%到90%各區間的的概率都小于8%，最大負荷時刻光伏電站出力超過30%的時刻概率為20%，如果置信度需求要達到90%，光伏電站的處理只能保證在8%，總結來說就是光伏電站的置信容量比較低，當穿透功率高的時候不能有效的替代峰值負荷電源。根據統計，當光伏容量穿透率為2.5%的時候，光伏電站對等效負荷的差率影響并不大，但是當光伏容量穿透率為18.9%的時候，電網峰谷率增大，對電網的調峰更加困難，基于以上的現象，光伏發電市場的棄光現象很嚴重，部分地區甚至可以高達30%。從研究結果可以看出，光伏棄光問題并不是技術問題，主要是利益平衡問題和通道問題，加入儲能系統以后，可以解決以上問題。

電池儲能系統在光伏電站中的應用

加入電池儲能系統以后，可以解決新能源發電帶來的問題。第一，加入電池儲能系統可以平抑光伏電站的出力波動;第二可以提高光伏電站的調度能力;第三可以增強光伏電站的無功支撐能力;第四可以延緩輸電走廊的擴容。

同樣，我們依據格爾木某20兆瓦光伏電站進行分析(儲能容量為4兆瓦/2小時)。在配置儲能系統之前，光伏電站分鐘級最大有功功率的變化曲線，大部分在三兆瓦以下，10分鐘最大功率變化大部分在10兆瓦以下，加入儲能系統以后可以把最大功率波動進行有效控制，分鐘級控制在1.5兆瓦，10分鐘級抑制在7.5兆瓦以下。

同時，儲能系統可以提高光伏電站的調度能力。由于光伏具有隨機波動性，可控性比較差。如果以火電的跟蹤誤差要求光伏過于嚴苛，所以我們設立了幾個誤差帶：5%、10%、15%、20%、25%來分別分析光伏系統的跟蹤調度能力。當跟蹤誤差占裝機容量為2%的前提下概率是55%、25%以上的概率為8.85%。為了提高光伏系統的跟蹤調度能力，配置不同的儲能容量可以完成不同的置信度目標。實際上，我們可以從最后一行看到，即使置信度為100%，跟蹤差要求5%以內，但加入儲能系統后，也可以做到，只不過需要配備的對應的儲能電站的容量就比較大，需要配備一個7兆瓦4小時的儲能充電站。當初能系統配置到3兆瓦的時候，此種情況下可以完成置信度98%的目標，不用配置過大的儲能系統就能實現98%的目標，可以減少儲能系統的功率配置。

儲能的另一個作用就是延緩輸電走廊的擴容。其中，儲能系統工作模式可以分為3中，一種是削峰，另一種的削峰+平抑，還有一種是削峰+轉移。儲能系統在削峰模式工作時，光伏電站出力峰值一般出現在午間且持續時間較短，這一部分由儲能系統吸收;在光伏出力非高峰時段，由儲能恒功率來放電。第二種工作模式是削峰+轉移，同樣由儲能系統來吸收電能，但放電時間為負荷晚高峰時段，由儲能恒功率來放電，同時可以起到輔助系統調峰的作用。第三種工作模式是削峰+平抑，也是由儲能系統來吸收電能，在紫色部分放電以平滑光伏下降過程中的波動，我們做了一個案例分析，還是以格爾木某20兆瓦的光伏電站為例，如果光伏電站規模擴容至30兆瓦后，需要的儲能系統為7.8兆瓦，儲能容量是10兆瓦時。

典型光儲電站案例

儲能系統在光伏示范應用中的應用可以采用直流母線和交流母線兩種接入方式，也就是儲能系統+DC/DC變流器，跟光伏陣列一起接入DC母線，共用一個DC/AC變流器。儲能系統有獨立的DC/AC變流器。儲能系統如果接入直流母線，協調控制就會比較困難，但效率會比較高，因為省略了一級變流器;如果接入交流母線，成本就比較高，因為需要單獨的DC/AC變流器，但不會受到光伏電站結構的限制，改造比較容易，控制起來也比較容易。

下面介紹一下實際案例，青海格爾木時代新能源50兆瓦的光儲電站，配備的儲能是15兆瓦、18兆瓦時，目前已經投運。經過實際運行驗證，可以解決光伏發電最大消納，提高跟蹤計劃處理能力等目標。光伏電站是以3兆瓦，3.6兆瓦時為一個儲能子系統，一共5個子系統，接入35千伏的母線。

另外一個典型案例就是愛康科技在金昌的100兆瓦光伏電站，這個跟之前的示范工程不一樣的地方是它是采用的直流母線的接入方案，也就是說它的儲能系統和光伏陣列是共用一個DC/AC變流器，其中儲能系統自己的DC/DC變流器配的是400千瓦。它采用的直流母線方案，在光伏并網逆變器的直流側加裝DC/DC變流器和鋰電池，通過對光伏逆變器軟件升級并建立與儲能DC/DC的快速通訊來實現光伏能量的存儲和適時地回饋。

另外我們調研了格爾木地區的十多座光伏電站，包括中廣錫鐵山光伏電站、中節能、黃河水電、國電以及大唐的一些光伏電站，調研發現大部分光伏電站都是地面式的而且基本上沒有可以擴展的空間，它的光伏組件是規劃好的，你要是想要新加入儲能系統的話，可能就會出現沒有地方的情況，如果改變結構的話，可能光伏組件部分就需要拆除。原有的逆變器廠房也沒有位置來放儲能電池和變流器，所以未來如果規劃好的光伏電站，加入儲能的話可能多是以集裝箱形式為主。

（注：本文根據演講錄音整理，內容與實際情況如有出入還請多多包涵）

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