分布式光伏发电系统中的电池储能技术优化分析

李震

摘要：科技的进步，促进人们对能源需求的增多。分布式光伏发电技术使用清洁能源，可以进一步提高能源的综合利用率，分布式光伏发电技术在应用时会对电力系统产生一定的影响，该技术波动性和时段性较强，在一定程度上会影响电力系统的稳定性。新能源发电系统中的储能系统是指将电力从一种形式转化为另一种形式的装置，这种装置主要包括电池、超级电容、压缩空气储能等。在新能源发电系统中，储能系统作为一种灵活可靠的调节设备，不仅可以提高新能源发电系统的效率，还可以提高电能质量，保障新能源发电系统运行的安全性与稳定性。本文就分布式光伏发电系统中的电池储能技术优化展开探讨。

关键词：储能技术；电力系统；应用

引言

分布式光伏发电系统作为一种可再生能源技术，成为减少对化石燃料的依赖的重要手段。然而，光伏发电系统的太阳能产能受到天气条件的影响，这带来了供电的不稳定性。为了应对这一挑战，电池储能技术为系统提供了能源存储和平衡的机会。但要实现最佳性能，控制技术变得至关重要。这些组成部分共同作用，确保电池储能系统能够实现自耦合能力、最大化能源利用率、延长电池寿命，同时保持经济性。

1分布式光伏发电技术概述

分布式光伏发电可分为离网型太阳能发电系统、并网型太阳能发电系统和微网太阳能发电系统。（1）离网型光伏发电系统需要使用太阳电池组件产生电能，需要合理使用控制器，控制蓄电池充电或为负载供电。若为交流负载，则需在系统内加设逆变器，将直流电转化为交流电。（2）并网光伏发电系统需要在太阳能电池阵列的基础上使用逆变器，将电池阵列产生的直流电转换为交流电，随后将其输送至公共电网中，并网光伏发电无须蓄电池储存电能，可以达到无污染发电的目的。（3）在微网太阳能发电系统中，太阳能电池板的输出会直接连接在并离网逆变器的输入侧，而蓄电池的充放电接口也应与逆变器连接在一起，在双电源切换开关备用电源的基础上，可建立起相对完整的负载供电系统，其具备较强的环保性能。

2电池储能技术

电池储能技术在分布式光伏发电系统中起到了至关重要的作用。电池储能系统用于捕获、存储和管理光伏系统产生的电能，以便在夜间或低辐射时段继续提供能源。电池储能技术可分为不同类型，其中最常见的是锂离子电池、钠硫电池、铅酸电池和液流电池。以锂离子电池为例，其工作原理基于离子在正极和负极之间的移动。当电池充电时，锂离子从正极移动到负极，反之亦然。这种离子移动引起电池的电荷和放电，释放储存在其中的电能。电池的性能与其能量密度、充电/放电效率以及寿命等因素密切相关。因此，选择适当类型的电池对于分布式光伏系统的优化至关重要。电池储能在分布式光伏发电系统中扮演着关键的角色。首先，它可以平衡能源供应和需求之间的不匹配。光伏系统通常在白天产生最多电能，但能源需求可能在夜间或阴雨天时期较高。电池储能允许系统将多余的电能储存起来，以便在需要时供应。这种能源调度可确保能源的连续供应，减少了对传统能源来源的依赖。此外，电池储能还可以提高系统的可靠性和稳定性。它可以用作备用电源，以应对突发的停电或电网故障。这有助于维持关键设备的运行，如医院、通信基站和紧急救援设备。电池储能系统还有助于提高光伏系统的自耦合能力。这意味着分布式系统可以更好地融入电网，减少能源浪费，促进可再生能源的采用。

3分布式光伏发电系统中的电池储能优化

3.1优化光伏电站规划

为了持续减少分布式光伏发电技术对电力系统的负面影响，有关人员必须从光伏电站的规划上入手，优化光伏电站的安装位置、容量和逆变器模块使用情况等，使光伏电站发挥出最大价值。相关人员可从光伏电站的整体规划入手。光伏电站的容量规划中常见独立性光伏发电系统，工作人员可采用更加直观和智能化的人工智能优化算法，解决目前系统内的容量规划问题，确保系统的稳定性和可靠性。工作人员还可以借助函数分析模拟法，计算出目前系统的运行效率和光伏电站规划容量之间的关系，从而提高规划的合理性。在规划光伏电站接线拓扑结构时，在其安全性与可靠性的基础上，可选择适宜的接线处理模式，如集中式、组串式和微逆变器式等，提升光伏发电站的电力充裕度和功能稳定性。

3.2数据采集与监测系统

要实现电池储能的优化，数据采集与监测系统起到了至关重要的作用。这些系统负责实时收集有关系统性能和环境条件的数据，以支持优化决策。分布式光伏发电系统通常配备有各种传感器和监测设备，用于测量太阳能产量、电池电压、电流、温度和电池状态等关键参数。监测系统将实时数据采集到中央存储库，这使得数据分析和决策制定成为可能。数据采集还可以包括历史数据的记录，用于长期性能评估。远程监控是关键之一，它使系统操作员能够远程访问监测数据，并实时监控系统性能。这有助于及时发现潜在问题并采取必要的措施。

3.3实时处理

在对分布式光伏发电运行进行控制时要进行实时处理,不仅要对网络技术进行融合,还要将自控以及通信等技术融入到系统中。随着我国智能化科学技术的不断进步,在光伏行业应用智能化科学管理技术可以提高电能的发电效率、减少故障的发生频率,而集散控制以及实时处理的技术要素是光伏发电过程中的基础保障,因此在发电实践中要明确各个环节的要求并及时进行控制实施处理,避免某一个环节出现差错而导致整体发电系统故障。

3.4控制算法与优化策略

控制算法和优化策略是电池储能系统中实现优化的核心。它们决定了何时进行充电和放电，以及速率如何调整。控制算法可以采用最优化技术，以在满足目标和约束条件的情况下找到最佳的充电和放电策略。这可以包括模型预测控制、模糊逻辑控制和PID控制等方法。优化策略可以是动态的，根据实时数据和需求进行调整。例如，在光伏系统输出波动时，可以调整电池的充放电速率，以平衡供需。电池储能系统通常需要与光伏发电系统和电网进行协同控制。这需要确保各个组件之间的协调运行，以获得最佳性能。

3.5超级电容的应用

超级电容是一种新型的储能技术，具有储能密度高、充放电速度快、功率大、使用寿命长等优点，已成为当前储能领域的研究热点。超级电容储能技术的关键在于制造材料，不同的电极材料具有不同的能量密度。当前，超级电容主要分为锂离子超级电容和碳纳米管超级电容两大类。在新能源发电系统中，采用超级电容进行储能，可以满足对能量密度和功率密度要求较高的负载需求。特别是在新能源发电系统中，由于电网规模的不断扩大，对系统中电力容量提出了更高的要求。

3.6创新精细化光伏预测技术

为有效降低分布式光伏发电技术对电力系统的负面影响，相关工作人员需基于分布式光伏发电技术的特征，优化太阳能消纳源网协调技术，提升电力系统运行稳定性。要求有关工作人员分析光伏逆变器的动态性能，使逆变器与虚拟同步机及友好型电源结合，创新精细化光伏预测技术。

结语

电池储能技术的不断发展和改进将推动可再生能源领域的创新，促进清洁能源的广泛采用。通过合理优化，实现清洁、可持续和自主的能源供应，为未来的能源系统打下坚实基础。

参考文献

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