3.限電技術(shù)對(duì)策

　　目前針對(duì)上述限電問題，在技術(shù)層面可在原有并網(wǎng)電站引入儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，以儲(chǔ)能補(bǔ)償實(shí)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(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)光伏在直流側(cè)耦合，而對(duì)于大型地面電站，一般以交流側(cè)耦合為主。下文簡(jiǎn)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(chǔ)能裝置，對(duì)其進(jìn)行充電，能量來源于光伏電力。豎線陰影部分表示能量從儲(chǔ)能裝置輸出，進(jìn)行功率補(bǔ)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(dāng)然這個(gè)是最理想的情況，實(shí)際上很難達(dá)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(tái)逆變器，限定值50MW，AGC分配均勻，那么每臺(tái)逆變器當(dāng)天最大交流輸出不能超過250kW），藍(lán)色虛線假設(shè)為光伏逆變器的實(shí)際輸出功率。

　　在電池能量管理系統(tǒng)中可設(shè)置目標(biāo)值P1，P1=總限電功率值/逆變器臺(tái)數(shù)（單位：kW），系統(tǒng)可與逆變器進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏逆變器的交流功率輸出P2（單位：kW），當(dāng)P2和P1滿足下列關(guān)系時(shí)，實(shí)現(xiàn)充放電。

　　基本原則：當(dāng)P2＞P1時(shí)，充電，當(dāng)P2＜P1時(shí)，放電。對(duì)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(shí)現(xiàn)；而如果遇到多云天氣，光伏出力容易波動(dòng)，會(huì)使得電池反復(fù)充放電，影響壽命，可通過相關(guān)策略來細(xì)化控制。需要注意的是儲(chǔ)能系統(tǒng)和逆變器的通訊響應(yīng)時(shí)間盡量要短，因?yàn)楣夥某隽r(shí)刻都在變化，如果儲(chǔ)能系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，接收到的P2值為下一時(shí)刻值，那么補(bǔ)償?shù)娜萘靠赡鼙葢?yīng)補(bǔ)償?shù)牧恳　?/p>

　　電池容量配置的計(jì)算，對(duì)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(chǔ)能電池在滿足上述條件時(shí)實(shí)現(xiàn)充電，該時(shí)段有6-7個(gè)小時(shí)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(jìn)行充電（圖4右），實(shí)際放電多少以所充容量為準(zhǔn)，特別是連續(xù)陰雨天時(shí)，會(huì)無法充電和放電，只能等到晴天天氣再充電。

　　圖4 光伏儲(chǔ)能方案原理

　　對(duì)于上述甘肅電站實(shí)例，光伏發(fā)電在時(shí)間段7：30-9：15和16：55-19：10共計(jì)約4h左右，實(shí)際光伏發(fā)電483kWh，增加儲(chǔ)能系統(tǒng)后，電池放電容量可計(jì)算得：558.65/0.97=575kWh（假設(shè)儲(chǔ)能逆變器轉(zhuǎn)換效率97%），占當(dāng)天發(fā)電量的24%，但仍剩有461kWh未補(bǔ)償。對(duì)于一臺(tái)500kW逆變器，儲(chǔ)能電池容量可配備500kW*2h儲(chǔ)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(shí)上AGC不可能均勻分配，假設(shè)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(chǔ)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(gè)電站的功率補(bǔ)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(dāng)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(huì)造充電容量過多而浪費(fèi)，同樣參考圖5，當(dāng)目標(biāo)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(yīng)減少。因此需要統(tǒng)計(jì)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(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益。

　　儲(chǔ)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(yáng)光電源等廠家，其投資收益的計(jì)算需要考慮一年當(dāng)中的晴天、陰雨天的天數(shù)，限電損失量，可補(bǔ)償量，電池衰減等因素來綜合確定。

　　4.小結(jié)

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

　　1.首先需要考慮當(dāng)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(bǔ)償最大化。

　　2.儲(chǔ)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(bǔ)償容量等。

　　3.對(duì)于交流耦合模式，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)逆變器交流側(cè)的輸出功率，并且響應(yīng)及時(shí)，功率補(bǔ)償及時(shí)。

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

　　5.各個(gè)電站有功功率控制模式會(huì)不盡相同，一般儲(chǔ)能方案較適合于定值跟蹤模式。對(duì)于曲線跟蹤模式，目標(biāo)值實(shí)時(shí)在變化，還需要和AGC進(jìn)行通訊，會(huì)比較復(fù)雜。