光伏儲能系統在變電所中的應用

摘要：本文聚焦于光伏儲能系統在變電所中的應用與優化。詳細闡述了光伏儲能系統的工作原理及其在變電所中的重要作用。通過對實際應用案例的分析，探討了系統存在的問題與挑戰，并提出了針對性的優化策略。研究結果表明，合理應用和優化光伏儲能系統能夠顯著提高變電所的能源利用效率和供電穩定性，為變電所的可持續發展提供有力支持。

關鍵詞：光伏儲能系統；變電所；應用；優化；能源利用效率；供電穩定性

隨著全球氣候變化的嚴峻挑戰和能源結構的深刻調整，可再利用能源的開發利用已成為全球共識。光伏發電作為有發展潛力的可再利用能源之一，其規模化應用對于減少化石能源依賴、降低碳排放具有重要意義。由于光伏發電的間歇性和波動性影響了其直接并網的情況，對電網的安全穩定運行構成了威脅。在此背景下，光伏儲能系統的出現為解決這一問題提供了途徑。通過將儲能裝置與光伏發電系統相結合，可以實現電能的儲存與釋放，平抑光伏出力的波動，提高電力系統的靈活調節情況。變電所作為電力系統中的重要環節，其運行狀態直接影響電網的整體性能。

1 光伏儲能系統在變電所中的應用

1.1 變電所中光伏儲能系統的接入方式

在變電所中引入光伏儲能系統，能夠大大提升電力系統的穩定性和靈活性。光伏儲能系統的接入方式主要分為以下幾種：

直流側接入

這種方式通常是將光伏陣列與儲能電池直接連接到逆變器的直流輸入端。光伏陣列發出的直流電通過逆變器轉換為交流電后，供給變電所使用，同時多余的電能存儲在儲能電池中。當光伏電力不足或系統故障時，儲能電池通過逆變器釋放電能，保證供電的連續性。

交流側接入

交流側接入方式又分為變壓器低壓側接入和變壓器高壓側接入。低壓側接入是將儲能系統接入變壓器的低壓側，與原有電網共享一個變壓器；而高壓側接入則是儲能系統形成單獨的儲能電站模塊，直接接入高壓電網。這種方式便于實現電能的快速調度和響應，適用于對電能質量要求較高或需進行大規模儲能的變電所。

混合接入方式

在某些復雜系統中，可能會采用直流側和交流側混合接入的方式。這樣既能充分利用直流側的較好效率，又能通過交流側實現更靈活的電能調度和并網管理。

1.2 應用帶來的優勢與效益

（1）提高供電可靠性

光伏儲能系統能夠在電網故障或停電時迅速切換為孤島運行模式，為變電所及重要負荷提供應急電源，保證供電的連續性和可靠性。

（2）降低運營成本

光伏儲能系統利用太陽能發電，降低了對傳統能源的依賴，減少了電費支出。同時，儲能電池在峰谷電價時段進行充放電操作，實現了經濟調度，進一步降低了運營成本。

（3）提升電能質量

光伏儲能系統能夠平穩光伏并網發電的波動，提升電網的功率因數與諧波狀況，提高電能質量。

（4）提升電網應變性

儲能系統的引入讓電網能夠更靈活地應對負荷 變化，提高電網的調節效能和應對突發狀況的效能。

（5）助力可再生能源運用

光伏儲能系統的廣泛應用助力了太陽能等可再生能源的規模化開發和運用，有助于達成能源結構的優化和可持續發展。

2 光伏儲能系統在變電所應用中存在的問題

2.1 技術層面的阻礙

在光伏儲能系統應用于變電所的過程中，技術層面的阻礙是不可忽視的問題。這些阻礙主要包括：

（1）儲能技術的不完善

盡管鋰離子電池等儲能技術已經取得了顯著進步，但在能量密度、循環壽命、安全性能等方面仍有待提高。儲能技術的不完善可能導致儲能效率不佳、系統壽命縮短以及安全隱患等問題。

（2）并網技術繁雜

光伏儲能系統需要實現與電網的雙向互動，這要求系統具備高度智能化的并網控制技術。然而，目前并網技術仍存在一些難題，如如何準確預估光伏出力、如何迅速響應電網調度指令等，這些都可能影響系統的穩定運行。

（3）系統整合難度大

光伏儲能系統需要與變電所的其他設備進行整合，如變壓器、開關柜、保護裝置等。由于不同設備之間可能存在技術差異和適配性問題，系統整合難度較大，需要具備一定技術水平的團隊進行設計和調試。

2.2 管理與維護挑戰

（1）運維人才短缺

光伏儲能系統涉及多個技術領域，需要專業的運維人才進行管理和維護。然而，目前市場上具備相關技能和經驗的人才相對短缺，難以滿足日益增長的市場需求。

（2）運維管理復雜

光伏儲能系統的運維管理相對復雜，需要定期對設備進行巡檢、維護、故障排查等工作。同時，還需要對系統的運行數據進行實時監測和分析，以便及時發現并解決問題。運維管理的復雜性要求運維團隊具備高度的責任心和專業技能。

（3）安全管理難度大

光伏儲能系統涉及高壓電、易燃易爆物品等危險因素，安全管理難度較大。運維團隊需要嚴格遵守安全操作規程，定期進行安全培訓和演練，確保系統的安全運行。還需要建立健全的安全管理制度和應急預案，以應對突發事件的發生。

3安科瑞系統組網結構

系統功能

3.1、綜合看板

光伏電站位置顯示,光伏電站數量，峰值發電功率，實時發電功率顯示,統計所有光伏電站日、月、年發電量計算標準煤節約量以及二氧化碳減排量柱狀圖展示每月發電量。

3.2、電站狀態

　　展示光伏電站發電功率，峰值功率等基本參數,統計當前光伏電站日、月、年發電量,攝像頭實時監測接入輻照度、環境溫濕度、風速等環境參數顯示當前光伏電站逆變器接入數量及其基本參數。

3.3、逆變器狀態

逆變器基本參數顯示,日、月、年發電量顯示,通過曲線圖顯示逆變器功率、環境輻照度曲線直流側電壓電流查詢,交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數查詢。

3.4、電站發電統計

統計列表中所有光伏電站日、月、年發電量，支持柱狀圖和曲線圖切換展示以及報表導出功能。

3.5、逆變器發電統計

統計當前光伏電站中所有逆變器的日、月、年發電量，支持柱狀圖和曲線圖切換展示以及報表導出功能。

3.6、逆變器曲線分析

展示逆變器直流側電壓、電流曲線，交流側功率曲線以及環境輻照度曲線、溫度曲線。便于用戶進行整體分析。

4配置方案

在碳中和方案的可選項中，新能源的使用可能是較多的選擇。風電和集中式光伏電站受地理和自然條件限制，不可能適用于所有地方，所以分布式光伏必將被大力發展。安科瑞在分布式光伏系統中可以提供匯流箱、直流匯流采集裝置、防逆流檢測裝置、電能質量監測、直流計量、智能網關、分布式光伏運維云平臺等解決方案。

5 結語

光伏儲能系統的引入為變電所的能源供應增添了新的動力，提高了能源利用的靈活性和可靠性。其在優化能源結構、降低運行成本、提升供電質量等方面表現出了巨大的潛力。

隨著智能電網建設的深入推進和可再生能源比例的不斷提高，光伏儲能系統將在提升電網靈活性、助力清潔能源消納、保障電力供應安全等方面發揮更加重要的作用。我們也需要繼續加強技術研發和創新，不斷優化系統設計和控制策略，以應對日益復雜的電網運行環境和更高的能源利用要求。

【參考文獻】

[1]王遠磊.光伏儲能系統在變電所中的應用與優化[J].

[2]劉志方.基于“雙碳"目標的新能源光伏儲能配置技術方案研究[J].光源與照明,2024(07):120-122.

[3]李天翔,唐康賢.太陽能光伏發電儲能控制技術研究[J].光源與照明,2024(06):129-131.

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.