光伏发电系统如何解决储能问题更合理

本文主要讲光伏发电系统储能问题，虽然能源圈早就公认“储能是解决光伏、风电等新能源间歇性及波动性，促进消纳、减少弃风、弃光的重要手段”，全面平价时代的临近也让这种优势更加凸显，但由于其技术与成本的限制导致其一直被“嫌弃”。时至今日，官方的集体pick，终于让储能扬眉吐气。

但储能要想完成从“锦上添花”到“市场刚需”的华丽转变，不仅需要更加清晰有力的政策支持，同时也要通过技术和产品创新来推动行业自身发展蜕变。融合方案如何选？如何融合才能效果最优？融合技术面临哪些挑战？这些都需要一一解答。

光伏储能系统常见方案

目前，市场上光储融合方案主要有交流侧耦合方案和直流侧耦合方案。

交流侧耦合方案指光伏和储能在交流侧连接，储能系统可以接入低压侧，也可以集中接入10 kV ~35kV母线。该方案适用于大型光储电站，储能系统集中布局，易于运行管理和电网调度。

直流侧耦合方案指储能系统接入直流侧，两个系统之间功率转换环节少，能量损耗低，设备投资少。这个方案中光伏逆变器需要预留储能接口。

光伏储能系统如何设计

融合方案有了，但融合要想实现1+1＞2的效果，却非易事。

光储融合技术更加复杂。融合系统需要保障光伏、储能及电网三方的安全稳定运行，需要打通硬件、软件和系统级之间的壁垒。

光储融合系统设备众多，需要解决不同设备之间硬件和软件的接口兼容性难题。设备往往来自不同厂家，电站设计、设备采购、运营、维护的难度和成本都会增加，最重要的是，不同设备之间的通讯接口方案不一样，集成商需要对不同的协议和接口了如指掌。

因此，光储融合不是光伏设备和储能设备的简单物理组合，而是要依靠技术上的深度融合, 才能实现1+1＞2的效果。这些非常考验集成商的集成实力。

当然储能系统集成最关键的还是直流侧的安全管理，也就是电池系统的安全管理，这个需要非常完善的系统保护设计。电芯、模块、电池簇、电池系统管理，四个层级环环相扣，好的系统保护设计，能够对它们的运行状态实时可知，能够做到故障预警，如果发生了故障，也能够实现逐级保护、快速联动保护。

否则，小故障也容易演变成大问题。韩国近几年发生的30多起火灾事故，大部分原因就是电气系统设计缺陷、保护系统不过关造成的。

考验并不是到此为止，还有电池寿命问题，这里就不得不提储能的温控系统设计了。严格的热仿真和实验验证、储能集装箱的风道设计、空调功率配置等等，这些环节不严格把控和设计，很容易导致集装箱内部锂电池温度不均衡，加剧电芯不稳定性。

储能系统如何高效运行管理

从方案选择到系统集成，光储电站生命周期内安全运行、收益最优化还与整个储能系统的运行管理息息相关。

相较于传统的电站经济性调度模式而言，光储发电系统在进行调度的时候，需要充分考虑到储能电站内部电池、变流器的有效管理问题，这样才能提高整个光储电站运行的安全性和经济性。

这时候就不得不提光储电站的智慧大脑——EMS（能量管理系统）的重要性了。储能如何与光伏系统、电网配合？电池本身该充多少电，怎么充电，如何保障安全？这些都需要一套智能高效的EMS进行综合管理。

以平抑光伏系统波动性为例，储能系统可以基于光伏发电的光伏输出平滑控制，设置平滑率参数，EMS以平滑率参数为控制目标，对储能系统进行快速充放电控制，使发电系统的输出功率在设定的变化率范围内。

目前，业内比较成熟的做法是，智能EMS基于光伏功率预测及储能毫秒级响应特性，对光伏系统实现平滑控制，减少对电网的冲击，提高电网运行稳定性和可靠性。同时， 在BMS、PCS与EMS各个层级之间构建毫秒级快速联动机制，最大程度地保护电池及整个系统的安全。

此外，先进的智能EMS还可以实现多能数字化综合管理，全面覆盖发、输、配、用全场景。

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