光伏储能电站的三种模式
光伏储能系统基本原理及应用
光伏储能系统基本原理及应用摘要：储能有多种方式；1-机械类储能，2-电化学储能，3-电气类储能等。
本文指的光伏储能指太阳能板发电通过储能系统将电能储存在电池内，属于电化学储能，本身不算是新兴的技术，但光伏储能产业目前正处在快速发展阶段，而且光伏的未来持续发展离不开储能。
光伏发电储电功能主要包括适用于光伏分布式微网和工商业用户侧的光伏电网储能输配、辅助供电服务，应用主要服务于电网调峰输电、缓解电力传递阻塞压力、延长电网电路升级及使用寿命等；光伏逆变器可以追踪以及调整光伏板的功率输出、利用蓄电池或其它储能设备吸收过剩光伏能量以便于减少能量浪费，以达到对光伏发电能量进行充分有效利用。
在分布式和光伏微网系统方面，光伏储能管理系统可根据用户需求定义储能系统电力输出分配，也可以充当其他备用电源增强其电力调度和使用的灵活性。
在工商业用户侧，光伏储能发电主要适合于对工商业电网的“削峰填谷”和根据用户需求进行快速电力响应。
1.国内储能发展扶持政策针对储能产业政策每年都有新规，其目标主要针对可再生能源并网和电网侧，政策利好不断涌现。
从《十三五规划纲要》到现在已密集发布很多针对光伏产业发展的指导意见，随着我国各级地方政府机构也针对光伏储能产业所制定的相关利好政策，光伏储能产业正在密集性政策推动下迅速发展。
针对光伏储能产业的优惠政策主要是集中于解决可再生能源并网过程中出现的技术性问题以及电网侧的调峰和调频，光伏储能产业作为一种快速增长的储能方案，必然会获得较大的优惠政策助力，以此更好的促进光伏储能产业的持续健康发展。
2021年“3060”也给光伏行业指明方向，以化石能源为主向以清洁能源为主转变，积极服务实现“2030年碳达峰、2060年碳中和”目标。
表1：储能利好新规政策摘要数据来源：发改委，能源局1.户用光伏储能的工作模式光伏电池板是一种利用光生伏特效应把太阳光能直接转换成电能。
通过储能逆变器（MPPT功能）追踪光伏板的最大功率点，储能逆变器尽可能的将光伏板发出的电有效利用，一般储能逆变器的MPPT追踪效率都能达到99%以上。
光伏发电中的4种储能技术
光伏发电中的4种储能技术随着经济的快速发展，能源短缺现象越来越严重。
面对能源需要和环境保护的双重压力，世界各国采取了提高能源利用率、改善能源结构，发展可再生能源等策略。
太阳能光伏发电作为新能源发电的代表，已经正式应用于生产实际中。
光伏电源不同于传统电源，它的输出功率随着光照强度、温度等环境因素的改变而剧烈变化，而且具有不可控性，因此，光伏发电若要取代传统能源实现大规模并网发电，它对电网产生的冲击影响是不可忽视的。
并且，随着光伏系统在电网中所占比例的不断增大，它对电网带来的影响必须得到有效治理以保证供电的安全可靠。
储能系统在光伏发电系统中的应用可以解决光伏发电系统中的供电不平衡问题，以满足符合正常工作的需求。
储能系统对于光伏电站的稳定运行至关重要。
储能系统不仅保证系统的稳定可靠，还是解决电压脉冲、涌流、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效途径。
光伏发电系统中的储能技术蓄电池储能蓄电池储能是各类储能技术中最有前途的储能方式之一，具有可靠性高、模块化程度高等特点，常被用于对供电质量要求较高的负荷区域的配电网络中。
电池储能主要是利用电池正负极的氧化还原反应进行充放电。
蓄电池储能可以解决系统高峰负荷时的电能需求，也可用蓄电池储能来协助无功补偿装置，有利于抑制电压波动和闪变。
目前常见的蓄电池有铅酸蓄电池、锂离子电池、钠硫和液流电池等。
文献[9]分析了光伏发电系统中蓄电池的作用：储能，对太阳能电池工作电压钳位，提供较大的瞬间电流。
文献[10]重点关注目前常见的几种化学储能技术，选择关键技术指标，收集截至2011年最新的化学储能技术应用数据，结合数据包络(DEA)分析方法，探究各种化学储能技术的优势及应用效果，为化学储能技术未来的研究方向提供建议和参考。
超级电容器储能超级电容器是由特殊材料制作的多孔介质，与普通电容器相比，它具有更高的介电常数，更大的耐压能力和更大的存储容量，又保持了传统电容器释放能量快的特点，逐渐在储能领域中被接受。
解析光伏电站的五大运行方式
解析光伏电站的五大运行方式光伏电站的运行方式大致有五种：最佳倾角固定式（目前应用最广泛）；平单轴跟踪式；斜单轴跟踪式；双轴跟踪式；固定可调式。
不同的运行方式，最根本的区别就在于它们的发电量差异。
当然，初始投资和运行维护成本也会有差别。
一、不同运行方式的发电量提高2010年的时候，我开始关注不同运行方式的比较，从某个支架厂家那里获得了一些实测的数据，完成下图。
从上图可以看出，与最佳倾角的固定式安装相比，水平单轴跟踪的发电量提升了17%~30%，倾斜5°单轴跟踪的发电量提升了21%~35%，双轴跟踪的发电量提升了35%~43%。
但不同纬度下，各种运行方式的发电量提高率显然是不一样的。
大致有几个规律：1）最佳倾角固定式（以下简称“方式一”）在低纬度地区，由于最佳倾角较小，所以发电量提高很少（如在8°时，几乎是不变的）；在高纬度地区，最佳倾角大，发电量提高明显（如在50°时，提高了约25%）。
2）平单轴跟踪式（以下简称“方式二”）这种运行方式跟踪了太阳一天之内入射角的变化，其对发电量的提高率，在低纬度地区要明显优于高纬度地区。
一般认为，这种运行方式更适合在纬度低于30°的地区使用，相对于“方式一”，可以提高20%-30%的发电。
当然在高纬度地区，相对“方式一”也能提高接近20%。
3）斜单轴跟踪式（以下简称“方式三”）这种运行方式显然是结合了“方式一”和“方式二”的优点。
如同“方式一”不适合低纬度地区一样，这种运行方式在低纬度地区的表现并不比“方式二”好多少。
因此，更适合高纬度地区。
这种方式下，阵列两侧的支撑结构（支架、转动轴）受力肯定是不一样的。
由于高纬度地区的最佳倾角较大，如果采用“最佳倾角斜单轴”，则两侧受力不均衡就会很大。
因此，工程中一般会采用一个较小的倾角。
4）双轴跟踪式（以下简称“方式四”）由于跟踪了太阳一天之内、一年之内的入射角的变化，这种方式对发电量的提高显然是最高的。
光伏+储能发展新模式
光伏+储能发展新模式光伏发电系统搭配储能单元，目前已经是一种获取高效利用清洁能源的可靠手段，时至今日在许多地区，光伏储能系统已逐渐成为一种流行的能源方式。
随着国内光伏装机容量的进一步扩大，光储系统也成为新常态。
关于光伏+储能主要有哪些结构？能带来哪些好处？1、户用光储系统主要类型离并网一体光伏储能系统该系统一般由以下设备组成：组件、锂电池、储能逆变器、智能电表、电网、并网负载和离网负载等组成。
简单来说是通过储能逆变器实现双向的DC-AC转换用于电池的充电和放电。
离并网一体光伏储能系统具有以下优点：➤集成度高，能够有效的降低系统安装时间及成本➤控制智能，智能系统可根据情况切换工作模式满足用户的用电需求➤电网停电时可以通过电池组给用户提供安全可靠的电力保障交流耦合光伏储能系统交流耦合光伏储能系统主要是由以下设备组成:组件、并网逆变器、锂电池、交流耦合逆变器、智能电表、电网、并网负载和离网负载等组成。
该系统在目前主要是用于已有光伏系统扩展储能系统的应用场景。
➤适合目前已有的并网光伏系统拓展为储能系统，投入成本相对低➤电网停电时可以通过电池组给用户提供安全可靠的电力保障➤兼容性强，可以适配不同厂家的并网光伏系统2、户用光储系统的好处1、降低用户的用电成本，从长远的一个时间周期来看，基本可以实现0成本自给自足式用电，也不用担心断电、限电问题；2、智能家居和光伏发电储电融合，形成家庭式智能用电生态的话，通过智能的调度和控制，家庭用电除了能优化用电成本外，也会更主动安全，开启低碳新生活。
3、家居生活更安全。
全屋光伏储能家居智能化，也意味着用户不论在什么时候，什么地方，都能直观地了解到家里的用电、用器情况，如有故障，基本能自己通过智能管理系统进行处理，或者一键反馈到厂商进行在线处理，减少安全事故的发生。
最大化光伏自发自用率光伏储能系统可将光伏电力优先供给负载使用，多余的电力存储在电池中，以便光伏发电不足或夜间时，电池放电为负载供能，以提高光伏系统的自发自用率，实现能源自给自足率，节省电费支出。
光伏项目 储能介绍
光伏项目储能介绍光伏项目储能是指在光伏发电系统中，利用储能设备将多余的太阳能电能转化为其他形式的能量，储存起来，以便在需要时释放出来，提高光伏发电的效率和稳定性，实现光伏发电与电网、用户和环境的协调发展。
光伏项目储能的主要应用场景有以下几种：光伏发电并网加储能。
这种场景下，光伏发电系统与电网相连，储能设备可以在光伏发电过剩时向电网输送电能，或在光伏发电不足时从电网获取电能，实现光伏发电与电网的互补，降低对电网的冲击，提高电网的安全性和可靠性，同时也可以享受电网的价格优惠，提高光伏发电的经济性。
光伏发电并网加储能的典型案例有光伏发电并网加储能系统详解。
光伏发电离网加储能。
这种场景下，光伏发电系统与电网完全隔离，储能设备可以在光伏发电过剩时储存电能，或在光伏发电不足时释放电能，实现光伏发电的自给自足，满足用户的用电需求，适用于偏远地区或电网覆盖不到的地方。
光伏发电离网加储能的典型案例有光伏发电中的4种储能技术。
光伏发电微电网加储能。
这种场景下，光伏发电系统与电网既可以并网运行，也可以离网运行，储能设备可以在并网模式下实现光伏发电与电网的互动，或在离网模式下实现光伏发电的自主控制，实现光伏发电的灵活性和多样性，适用于电网不稳定或电力需求变化大的地方。
光伏项目储能的主要技术包括储能设备、储能控制器和储能管理系统。
储能设备是指将电能转化为其他形式的能量并储存起来的装置，常见的有化学储能（如锂电池、液流电池等）、物理储能（如超级电容器、飞轮储能等）和机械储能（如抽水蓄能、压缩空气储能等）。
储能控制器是指控制储能设备与光伏发电系统、电网和用户之间的电能流动的装置，常见的有储能逆变器、储能变流器等。
储能管理系统是指监测和优化储能设备、储能控制器和光伏发电系统的运行状态和参数的软件平台，常见的有储能能量管理系统、储能微电网管理系统等。
光伏项目储能的主要优势有以下几点：提高光伏发电的效率。
储能设备可以平滑光伏发电的波动，提高光伏发电的出力水平，减少光伏发电的弃光现象，提高光伏发电的利用率。
光伏发电储能技术及其进展
光伏发电储能技术及其进展近年来，由于全球能源需求的增长和环境污染日益严重，人类已经开始加快促进绿色、可再生能源的开发利用。
作为可再生能源的太阳能，因其光伏发电技术的广泛应用，成为人们热衷的一个方向。
但由于光伏发电技术的局限性，太阳能的无法实现24小时不间断的供电。
因此，光伏发电储能技术的提出成为了高效利用太阳能的一个重要手段。
光伏发电储能技术是指将光伏发电设备以及储能设备相结合，将太阳能电力转化成电能，使其更加持续、稳定的供电方式。
主要有以下几种：1.电化学储能技术：电化学储能技术是将能量转化为电能的技术，通常采用蓄电池、超级电容器、电化学的电容器等。
2.机械式储能技术：机械式储能技术是将能量转化为机械能，通过不同的方式储存能量。
例如利用重力储能、弹性储能、压缩空气储能等。
二、光伏发电储能技术的应用现状自从光伏发电储能技术被提出后，许多国家和地区已经开始积极推广应用。
其中最著名的应该是美国加州，其Hornsdale储能电站项目已经成功投入运行。
在国内，各大厂家也都在提升光伏发电储能技术方面不断努力。
然而，现有的光伏发电储能技术仍存在着一些局限性。
电池的成本仍较高，导致大规模应用受到限制，电池的寿命有限需要频繁更换，使得使用成本大大增加。
另外，储能技术本身具有一定的损失，储能效率也仍有待提高。
由于环保的不断加强，以及新能源技术的不断提升与创新，光伏发电储能技术必将成为未来的发展趋势。
未来，光伏发电储能技术将出现以下几个方向的发展：1.高效化：提高储能效率、降低储能成本，使光伏发电更加持续稳定。
2.多能服务：在光伏发电储能技术的基础上，融合风能、水能等可再生能源以及传统发电，实现多能服务，增强系统的灵活性和稳定性。
3.远程控制：通过智能化管理，实现对光伏发电储能系统的远程自动化监控，提高系统的安全性和稳定性，降低维护成本。
4.新材料的应用：开发新型电池和新型材料，提高储能效率和电池的使用寿命。
综上，光伏发电储能技术虽然仍处于发展阶段，但其潜力巨大，同时也是解决能源稳定供应以及环境污染的一种重要的可持续性能源。
储能电站主要四种盈利模式
储能电站主要四种盈利模式一、现货价差套利：由于电力商品生产、流通及消费几乎是瞬间同时完成的，不能大量存储，电力供需必须保持实时平衡。
为了确保供电安全，需要调度机构精准管控。
所以，在电力市场交易中，根据买家提前下单的时间长短，可分为中长期市场和现货市场等。
电力中长期交易指市场主体开展的多年、年、季、月、周、多日等电力批发交易。
而现货交易主要开展日前、日内、实时的电能量交易。
在我国试点建设的电力现货市场中，电力日前市场以15分钟为一个交易时段，每天96个时段。
峰谷价差套利，充电的时候以市场价充电，放电的时候作为发电机组向市场卖电。
同时享受政策优惠，不承担一些费用，每度电可以省1毛5左右。
以广东省为例，每度电价差2毛5左右，再由于减少费用，可以有3毛左右价差。
一个100MW的储能项目，每天发电两小时，假设一年发电360天，一年发电约7200KWh，一年套利价差=100MW*2*360*0.25=1800万收入。
二、容量补偿：电网侧独立储能电站容量电价机制，由政府或特定机构根据公允评估结果，直接制定容量补偿价格，据此向相关发电企业提供容量补偿费用以帮助其回收固定成本，补偿费用一般由电力用户分摊。
当前山东省执行的容量补偿，对于一个100MW/200MWh的储能电站，补偿的金额大概在600-700万左右，其他几个省可能参照这个标准。
三、容量租赁：一个100MW/200MWh的独立储能电站，投资接近4亿，需要实现年收益6000万左右，才能实现一定的投资回报。
调峰+容量租赁，或者现货价差收益+容量租赁，是目前主要的两种收益模式。
1）在未开展电力现货市场的区域，以调峰+容量租赁为主。
深度调峰市场，如无特殊支持政策，则市场可参考调峰价格约为0.2元/kWh左右，以每天一次充放电循环，全年运行330天算，调峰市场的收益为1320万元，这就意味着，需要在容量租赁市场获取4500万左右才能实现预定的收益水平。
2）在开展有现货市场的区域，以现货价差+容量租赁为主。
光伏储能电站的三种模式
光伏储能电站的三种模式众所周知太阳能光伏发电一直是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要组成部分。
但光伏输出功率具有很强的波动性、随机性，光伏电力的不稳定性严重制约了光伏电力的接入和输送。
而光伏储能技术可以实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、电能质量治理等功能。
光伏储能系统还可以在光伏电站遇到弃光限制发电时将多余电能存入储能电池内。
光伏发电量低于限幅值或晚上用电高峰时通过储能逆变器将电池内电能送入电网，储能系统参与电网削峰填谷。
储能系统还可利用峰谷电价差创造更大的经济效益，提高系统自身的调节能力，作为解决大规模可再生能源发电接入电网的一种有效支撑技术。
1、配置在电源直流侧的储能系统配置在电源直流侧的储能系统主要可安装在诸如光伏发电的直流系统中，这种设计可将蓄电池组合光伏发电阵列在逆变器直流段进行配接调控。
▲配置在电源直流侧的储能系统该系统中的光伏发电系统和蓄电池储能系统共享一个逆变器，但是由于蓄电池的充放电特性和光伏发电阵列的输出特性差异较大，原系统中的光伏并网逆变器中的最大功率跟踪系统(MPPT)是专门为了配合光伏输出特性设计的，无法同时满足储能蓄电池的输出特性曲线。
因此，此类系统需要对原系统逆变器进行改造或重新设计制造，不仅需要使逆变器能满足光伏阵列的逆变要求，还需要增加对蓄电池组的充放电控制器，和蓄电池能量管理等功能。
一般而言，该系统是单向输出的，也就是说该系统中的蓄电池是完全依靠光伏发电充电的，电网的电力是不能给蓄电池充电的。
该系统光伏发电阵列发出的电力在逆变器前端就与蓄电池进行了自动直流平衡，这种模式的主要特点是系统效率高，电站发电出力可由光伏电站内部调度，可以达到无缝连接，输出电能质量好，输出波动非常小等，可大大提高光伏发电输出的平滑、稳定性和可调控性能，缺点是使用的逆变器需要特殊设计，不适用于对现有已经安装好的大部分光伏电站进行升级改造。
另一个缺点是，该储能系统中的蓄电池组只能接受本发电单元的电力为其充电，而其他临近的光伏发电单元或电站的多余电力无法为其充电。
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太阳能光伏发电是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要组成之一。
由于光伏输出功率具有很强的波动性、随机性，光伏电力的不稳定性严重制约了光伏电力的接入和输送。
储能技术可以实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、电能质量治理等功能。
光伏储能系统还可以在光伏电站遇到弃光限制发电时将多余电能存入储能电池内，光伏发电量低于限幅值或晚上用电高峰时通过储能逆变器将电池内电能送入电网，储能系统参与电网削峰填谷，储能系统还可利用峰谷电价差创造更大的经济效益，提高系统自身的调节能力;作为解决大规模可再生能源发电接入电网的一种有效支撑技术。
储能系统的主要模式有配置在电源直流侧的储能系统、配置在电源交流侧的储能系统和配置在负荷侧储能系统等。
1、配置在电源直流侧的储能系统
配置在电源直流侧的储能系统主要可安装在诸如光伏发电的直流系统中，这种设计可将蓄电池组合光伏发电阵列在逆变器直流段进行配接调控，如图1。
该系统中的光伏发电系统和蓄电池储能系统共享一个逆变器，但是由于蓄电池的充放电特性和光伏发电阵列的输出特性差异较大，原系统中的光伏并网逆变器中的最大功率跟踪系统(MPPT)是专门为了配合光伏输出特性设计的，无法同时满足储能蓄电池的输出特性曲线。
因此，此类系统需要对原系统逆变器进行改造或重新设计制造，不仅需要使逆变器能满足光伏阵列的逆变要求，还需要增加对蓄电池组的充放电控制器，和蓄电池能量管理等功能。
一般而言，该系统是单向输出的，也就是说该系统中的蓄电池是完全依靠光伏发电充电的，电网的电力是不能给蓄电池充电的。
图1、配置在电源直流侧的储能系统
该系统光伏发电阵列发出的电力在逆变器前端就与蓄电池进行了自动直流平衡，这种模式的主要特点是系统效率高，电站发电出力可由光伏电站内部调度，可以达到无缝连接，输出电能质量好，输出波动非常小等，可大大提高光伏发电输出的平滑、稳定性和可调控性能，缺点是使用的逆变器需要特殊设计，不适用于对现有已经安装好的大部分光伏电站进行升级改造。
另一个缺点是，该储能系统中的蓄电池组只能接受本发电单元的电力为其充电，而其他临近的光伏发电单元或电站的多余电力无法为其充电。
也就是说这种方案缺乏大电站内部电力调配的功能。
2、配置在电源交流侧的储能系统
配置在电源交流侧的储能系统也可以称之为配置在交流侧的储能系统，单元型交流侧的储能的模式如图2所示，它采用单独的充放电控制器和逆变器来给蓄电池充电或者逆变，这种方案实际上就是给现有光伏发电系统外挂一个储能装置，可在目前任何一种光伏电站甚至风力发电站或其他发电站进行升级安装，形成站内储能系统，也可以根据电网需要建设成为完全独立运行的储能电站，
这种模式克服了直流侧储能系统无法进行多余电力统一调度的问题，它的系统充电还是放电完全由智能化控制系统控制或受电网调度控制，它不仅可以集中全站内的多余电力给储能系统快速有效的充电，甚至可以调度站外电网的廉价低谷多余电力，使得系统运行更加方便和有效。
图2、配置在交流低压的侧储能系统
交流侧接入的储能系统的另一个模式是将储能系统接入电网端，如图3。
显然，这两种储能系统的不同点只是接入点不同，前者是将储能部分接入了交流低压侧，与原光伏电站分享一个变压器，而后者则是将储能系统形成独立的储能电站模式，直接接入高压电网。
交流侧接入的方案不仅适用于电网储能，还被广泛应用于诸如岛屿等相对孤立的地区，形成相对独立的微型电网供电系统。
交流侧接入的储能系统不仅可以在新建电站上实施，对于已经建成的电站也可以很容易的进行改造和附加建设，且电路结构清晰，发电场和储能电场可分地建设，相互的直接关联性少，因此也便于运行控制和维修。
缺点是由于发电和储能相互独立，相互之间的协调和控制就需要外加一套专门的智能化的控制调度系统，因此造价相对较高。
图3、配置在交流电源高压侧的储能系统
3、配置在负荷侧储能系统
配置在负荷侧储能系统主要是指应急电源和可移动的电动设备，譬如可充电式的电动汽车，电动工具和移动电话等。
本文仅仅是讨论储能电站的技术问题，尽管储能电站有诸多优点，可在一些特殊场合实施和应用但是由于目前蓄电池的高效、环保、长寿命和低价格等关键问题没有较大的突破，在目前大规模推广储能电站可能还有上网电价、补贴政策等问题。