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光伏储能电站的三种模式

太阳能光伏发电是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要

组成之一。由于光伏输出功率具有很强的波动性、随机性，光伏电力

的不稳定性严重制约了光伏电力的接入和输送。储能技术可以实现削

峰填谷、负荷跟踪、调频调压、电能质量治理等功能。

储能系统的主要模式有配置在电源直流侧的储能系统、配置在电

源交流侧的储能系统和配置在负荷侧储能系统等。

1、配置在电源直流侧的储能系统

配置在电源直流侧的储能系统主要可安装在诸如光伏发电的直

流系统中，这种设计可将蓄电池组合光伏发电阵列在逆变器直流段进

行配接调控，如图1。该系统中的光伏发电系统和蓄电池储能系统共

享一个逆变器，但是由于蓄电池的充放电特性和光伏发电阵列的输出

特性差异较大，原系统中的光伏并网逆变器中的最大功率跟踪系统

(MPPT)是专门为了配合光伏输出特性设计的，无法同时满足储能蓄电

池的输出特性曲线。因此，此类系统需要对原系统逆变器进行改造或

重新设计制造，不仅需要使逆变器能满足光伏阵列的逆变要求，还需

要增加对蓄电池组的充放电控制器，和蓄电池能量管理等功能。

图1、配置在电源直流侧的储能系统

2、配置在电源交流侧的储能系统

配置在电源交流侧的储能系统也可以称之为配置在交流侧的储

能系统，单元型交流侧的储能的模式如图2所示，它采用单独的充放

电控制器和逆变器来给蓄电池充电或者逆变，这种方案实际上就是给

现有光伏发电系统外挂一个储能装置，可在目前任何一种光伏电站甚

至风力发电站或其他发电站进行升级安装，形成站内储能系统，也可

以根据电网需要建设成为完全独立运行的储能电站，

这种模式克服了直流侧储能系统无法进行多余电力统一调度的

问题，它的系统充电还是放电完全由智能化控制系统控制或受电网调

度控制，它不仅可以集中全站内的多余电力给储能系统快速有效的充

电，甚至可以调度站外电网的廉价低谷多余电力，使得系统运行更加

方便和有效。

图2、配置在交流低压的侧储能系统

交流侧接入的储能系统的另一个模式是将储能系统接入电网端，

如图3。显然，这两种储能系统的不同点只是接入点不同，前者是将

储能部分接入了交流低压侧，与原光伏电站分享一个变压器，而后者

则是将储能系统形成独立的储能电站模式，直接接入高压电网。

图3、配置在交流电源高压侧的储能系统

二、光伏储能系统控制模式介绍

储能技术可以实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、电能

质量治理等功能。储能系统还可以在光伏电站遇到弃光限制发电时将

多余电能存入储能电池内，在电网需要或用电高峰时通过储能逆变器

将电池内电能送入电网，利用峰谷电价差创造更大的经济效益。

1、储能系统中的蓄电池充放电平衡控制

由于目前大部分光伏电站直流端电压在600-800左右，要匹配这

样的电压，通常需要上百个蓄电池串联才能达到。早期的蓄电池充放

电控制器或比较简单的蓄电池管理系统(BMS)，不能完全监控和管理

每一个蓄电池的充放电性能和工作状态，大量的蓄电池串并联，在其

充放电过程中难免会有个体差别，会导致严重的蓄电池充电和出力电

能不均的问题，最终导致系统故障。在大型蓄电池储能发电系统中通

常采用智能化电池能量管理系统(EMS)来达到控制蓄电池内的充放电

能量均衡控制等目的，以保证每一个蓄电池的稳定可靠工作。

中央控制系统一般可以采用就地控制，间隔层控制和远程控制模

式。中央控制系统可接收监控系统的控制指令对电池进行充放电、依

据蓄电池管理系统提供的数据动态调整充放电参数、执行相应动作，

实现对充放电电压和电流的闭环控制，以满足蓄电池在各个充放电阶

段的各项性能指标;处理电池管理系统的各种告警信息，以确保电池

的安全。

电池管理系统还需具备有在线监测每节蓄电池的电压、温度;在

线自动定期检测蓄电池内阻;在线均衡功能，可通过对单体电池在线

充放电，提高电池组一致性，延缓电池失效以及指标超限报警等功能。

2、电能调度和平滑输出

按储能的应用目标，储能系统控制策略可划分为自主模式和调度

模式。自主模式一般针对快速响应的应用，如短时功率波动平滑、调

频调压、电能质量补偿等。而调度模式主要指接受上层电网系统的需

求调度。

(1)平滑输出。利用储能系统快速吸收或释放能源，平滑光伏并网

发电电压波动，改善系统的有功功率、无功功率平衡水平，增强稳定

性。