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光儲結(jié)合的發(fā)展
簡單的‘光伏+儲能’模式目前形勢下尚難直接實現(xiàn)二者的雙贏。”中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟監(jiān)事長張靜告訴記者。由于新能源發(fā)電受外部環(huán)境影響較大，發(fā)電出力具有一定波動性，因此電網(wǎng)對光伏、風電等新能源發(fā)電并不能做到100%的完全消納，新能源發(fā)電消納難問題凸顯。儲能的出現(xiàn)似乎讓這一難題的解決看到了希望的曙光，光伏+儲能、風電+儲能被認為是提高新能源利用效率的有效手段之一。然而這種被認為確實很實用、很節(jié)能的最佳組合，根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟項目庫數(shù)據(jù)，截至去年底，我國電化學儲能累計裝機規(guī)模為38.98萬千瓦，其中應(yīng)用于集中式可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域的裝機規(guī)模約為29%，而這一比值在2012年為41%，在2013年為32%。也就是說，近年來集中式可再生能源并網(wǎng)配置儲能設(shè)施的進展并不是很快。以當前儲能項目中用得較多的鋰電池和鉛炭電池為例，簡單計算儲能系統(tǒng)度電成本大約為0.45元/千瓦時，如果光伏發(fā)電成本為0.25元/千瓦時左右，兩者結(jié)合度電成本約為0.7元/千瓦時。“雖然目前儲能對光伏企業(yè)來說并不能達到立竿見影、吹糠見米的救急功效。但是，從長遠來看，光伏新政策的出臺，將進一步促進兩種技術(shù)的相互融合，激發(fā)開拓新的市場機會，并做相關(guān)技術(shù)、應(yīng)用以及標準方面的準備。最終幫助兩種技術(shù)共同走向市場化，實現(xiàn)在電力市場中獲得更高的附加值。”談及光伏與儲能結(jié)合的未來，張靜這樣表示。光伏最終要實現(xiàn)平價上網(wǎng)是國家政策的既定方向。因此，一些資金充裕、危機感較強、布局長遠的企業(yè)早已把目光投向了尋求和儲能的合作上，如協(xié)鑫、天合等企業(yè)此前一直在探索開展光儲結(jié)合的模式、應(yīng)用創(chuàng)新工作。光儲結(jié)合是光伏走向市場化的出路之一。目前的關(guān)鍵是如何利用市場機制、探索模式創(chuàng)新有效地解決盈利問題。她透露，目前聯(lián)盟正在分別測算“光伏+儲能”在不同模式下的經(jīng)濟效益，例如在直接為工業(yè)用戶節(jié)省電費模式中、在市場化隔墻售電模式中以及在參與輔助服務(wù)模式中，后期將會發(fā)布一些測算成果。在光伏補貼退坡之后，應(yīng)進一步完善相關(guān)市場機制和價格機制，為光儲結(jié)合創(chuàng)造更加有利的市場環(huán)境。支持GOOSE高速通信、并離網(wǎng)切換，滿足系統(tǒng)黑啟動要求，在電網(wǎng)側(cè)可以主動提供電網(wǎng)支撐、快速功率支撐，有效保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。內(nèi)蒙古磴口光伏治沙配儲項目等，助力草原描繪更錦繡的“風”與“光”，并在多個百兆瓦級獨立儲能示范項目中得到應(yīng)用，高安全、零事故，不斷為客戶帶來高效可靠的價值體驗。“光伏＋”電站不僅成了經(jīng)濟、生態(tài)、社會效益高效互融的范例，還與當?shù)貎?yōu)美的山水風光合為一體，光儲結(jié)合為人們的生活再添一抹繽紛的科技風景。在未來的幾十年里，上能電氣1500V儲能將與那光伏藍“并肩奮斗”，一同見證著城市鄉(xiāng)野的發(fā)展變遷，見證著新能源與生態(tài)文明的深度融合，書寫零碳新畫卷。
在農(nóng)村或偏遠地區(qū)進行電力建設(shè)和電網(wǎng)發(fā)展依然有以下4個主要問題，如果使用傳統(tǒng)的常規(guī)能源，從供電端到負荷端電網(wǎng)建設(shè)跨度大、距離遠、線路損耗高，由于環(huán)境和氣候的影響，電網(wǎng)及終端設(shè)備需要更高的耐受度以增長使用壽命，操作者的技術(shù)低可能會造成故障監(jiān)控和消除均受到制約，還易造成人員的損傷，物資及人工成本的上升，從一定程度上增大了設(shè)備成本核算。因此設(shè)計并推廣農(nóng)村地區(qū)光儲聯(lián)合、生物質(zhì)聯(lián)合或風光聯(lián)合等模式的新能源發(fā)電方式一直是農(nóng)業(yè)電氣人的主要工作之一。表1是近5年農(nóng)村電力生產(chǎn)情況，從一個側(cè)面說明農(nóng)村電力建設(shè)基本呈現(xiàn)增長狀態(tài)，不論是發(fā)電設(shè)備還是發(fā)電量，增長程度較為明顯。但是總?cè)萘亢妥冸娬疽?guī)模依然不夠大，對于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的目標來說，還是有差距的。基于此，介紹農(nóng)村地區(qū)光儲聯(lián)合發(fā)電的相關(guān)原理和技術(shù)特點，為推動新能源在農(nóng)村地區(qū)得到大力推廣提供參考。如果太陽光照在儲能元件上，且光被吸收，攜帶大量能量的光子可以使PN結(jié)中的電子從原有的共價鍵之中扯出，發(fā)生正負電荷配對，之后產(chǎn)生電流。與界面層相鄰的電子和空穴將由復合材料前空間電荷的電場分開。帶負電荷的電子向帶有正電的區(qū)域移動，帶有正電荷的空穴向帶有負電的區(qū)域移動，由于兩種帶電粒子的移動，P結(jié)和N結(jié)之間就產(chǎn)生了一個可以被儀器檢測到的微弱電壓，然后將電極添加到硅片的兩側(cè)并連接到電壓表，這樣就可以檢測到電壓在PN結(jié)之中的移動，帶電粒子越多，所產(chǎn)生的電流就越大。照射在光伏發(fā)電板上的光照時間越長，太陽能蓄電池的體積越大，在PN結(jié)之中產(chǎn)生的可流動電荷越多，產(chǎn)生的電流越大。就目前的儲能技術(shù)來看，可以分為物理手法和化學手法2大類儲能技術(shù)。在物理方面的儲能技術(shù)中，對地理條件以及場地的要求較為嚴格，建設(shè)電廠太局限，所以不太適合與太陽能發(fā)電之類的新能源發(fā)電形式配合使用。在化學方面的儲能技術(shù)有各種各樣的固體電池、液體電池等。比較常見的如鉛酸電池等固體電池，一般壽命不是很長，存儲的容量也不是很大，沒有辦法做到深度的充電和放電，且這種電池維護起來很復雜，稍有不慎就會起火甚至有爆炸的危險。因此，這種電池也無法和較大的太陽能發(fā)電等新型能源電廠配合使用。20世紀末，國際上開始將磷酸鐵鋰作為制作蓄電池的材料，直到21世紀初，才逐漸成熟。磷酸鐵鋰作為蓄電池的材料，不僅相對安全，還可以使用很長時間不損壞。用磷酸鐵鋰供電更加可靠，可以保證在使用時是安全的，磷酸鐵鋰很耐高溫，不會在充電或者放電時產(chǎn)生安全問題。這種電池可以使用很長時間，解決了以前不停更換電池的缺點。該電池不會對環(huán)境造成任何污染，基本滿足了國家對環(huán)保的要求。普通鋰電池只能在溫度波動范圍較小的地方工作，而磷酸鐵鋰電池可以在高低溫環(huán)境內(nèi)進行較長時間的工作。磷酸鐵鋰電池的性價比較高，如果使用時出現(xiàn)問題，可以很快修復或是更換。現(xiàn)階段，在其他領(lǐng)域使用鉛蓄電池都是之前設(shè)計并計算好使用量，按照原有的計劃方案按部就班地實行，并且在使用中可以人為調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)以控制使用，經(jīng)過調(diào)整就可以使其達到最佳的使用狀態(tài)。但是太陽能系統(tǒng)中的儲能部分補充能源的過程是不能被人完全控制的，盡管其中含有作為控制的元件，但是也擺脫不了天氣因素所導致的發(fā)電波動。這一不穩(wěn)定因素，對于儲能電池來說是非常危險的。對于鉛蓄電池來說，充電時對于電量接收的百分比是一個非常重要的數(shù)據(jù)，這一項數(shù)據(jù)對于所有儲能電池都是十分重要的。因為從太陽能轉(zhuǎn)化成電能的轉(zhuǎn)化率較低，因此對轉(zhuǎn)化而來的電能的儲存率要求就更為嚴格。鉛蓄電池對于電能的接收百分比和其使用周期是相關(guān)的，如果電能的接收能力不理想，就會直接對其使用周期造成影響。因此，對于存儲電池的充電率問題，有必要進行重點研究。直流側(cè)接入是將儲能的系統(tǒng)連接到儲能的專屬控制器，再與光伏發(fā)電的系統(tǒng)相連接，最后連接上逆變系統(tǒng)。在這種情況下，整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)和儲存能量的系統(tǒng)都通過直流的方式，將能量相互傳遞，實現(xiàn)兩個系統(tǒng)同時輸出電能、兩個系統(tǒng)一起并網(wǎng)、兩種系統(tǒng)分別并網(wǎng)的形式。這樣的連接方式可以避免太陽能發(fā)電輸出也不太穩(wěn)定的弊端。
