光储模式在电力系统中的应用分析

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储能技术在光伏发电系统中的应用研究

储能技术在光伏发电系统中的应用研究

储能技术在光伏发电系统中的应用研究【摘要】本文针对光伏发电系统中储能技术的应用进行研究。

在首先介绍了背景和研究意义,明确了研究的目的。

接着在分别概述了光伏发电系统和储能技术在其中的应用现状,讨论了储能技术如何提升系统效率、改善稳定性和降低成本。

最后在展望了储能技术在光伏发电系统中的前景,并提出未来研究方向。

本研究着重探讨了储能技术对光伏发电系统的重要性,为未来的发展提供了有益的参考。

【关键词】储能技术、光伏发电系统、应用研究、效率提升、稳定性改善、成本降低、前景展望、未来研究、总结1. 引言1.1 背景介绍为了解决光伏发电系统的这些问题,储能技术逐渐被引入光伏发电系统中,以提高系统的发电效率、稳定性和经济性。

储能技术可以通过存储多余的电能,在光伏发电系统产生电力不足时释放电能,从而实现能量的平衡和弥补能源波动的问题,进一步推动光伏发电系统的发展。

研究储能技术在光伏发电系统中的应用具有重要的意义和价值。

正是基于这样的背景,本文旨在探讨储能技术在光伏发电系统中的应用研究,希望能为光伏发电系统的发展提供一定的参考和借鉴。

1.2 研究意义储能技术可以帮助降低光伏发电系统的运营成本。

在能源市场价格波动大、电网供电不稳定的情况下,储能技术可以在低价格时储存电能,在高价格时释放电能,实现电能成本的最优化配置,从而降低光伏发电系统的运营成本。

通过对储能技术在光伏发电系统中的应用研究,可以提高光伏发电系统的发电效率和稳定性,降低运营成本,推动清洁能源的发展和应用,对实现可持续能源发展具有重要意义。

1.3 研究目的研究目的是为了探讨储能技术在光伏发电系统中的应用价值,分析其对光伏发电系统效率、稳定性和成本的影响。

通过深入研究储能技术在光伏发电系统中的实际应用情况,可以揭示其在提升系统整体性能方面的潜在优势和局限性,并为未来的研究和发展提供重要参考。

通过对现有研究成果的总结和分析,可以为政府、企业和研究机构提供决策支持,推动储能技术在光伏发电领域的进一步应用和推广,促进清洁能源产业的发展和绿色能源替代传统能源的进程。

电力公司户用储能应用场景

电力公司户用储能应用场景

电力公司户用储能应用场景
户用储能系统在电力公司中的应用场景主要体现在以下几个方面:
1.削峰填谷:户用储能系统可以在电力需求低时充电,然后在电力需求高时放电,从而帮助电力公司平衡电网负荷,减少电网的峰值负荷,提高电网的稳定性。

2.自发自用:户用储能系统可以与光伏系统结合,实现电力自发自用模式。

在阳光充足的时候,光伏系统产生的电力可以储存到储能系统中,然后在晚上或者阴天等光伏系统无法产生电力的时候,储能系统可以放电满足用户的电力需求。

这样不仅可以减少用户的电费支出,还可以降低对电网的依赖。

3.应急备用电源:户用储能系统可以作为应急备用电源,在电网出现故障或者停电的情况下,为用户提供电力供应,保障用户的正常生活。

4.能源管理:户用储能系统可以帮助用户进行能源管理,通过对电力使用的监控和分析,帮助用户更加合理地使用电力,降低电力消耗,提高能源利用效率。

总之,户用储能系统在电力公司中的应用场景非常广泛,可以帮助电力公司提高电网稳定性、降低用户的电费支出、提高能源利用效率等。

随着技术的不断进步和成本的降低,户用储能系统的应用前景将越来越广阔。

光储充一体化应用场景

光储充一体化应用场景

光储充一体化应用场景是指在充电设施中结合光伏发电、储能技术和充电服务的综合应用。

这种一体化模式可以有效地提高能源利用效率,降低能源消耗,并实现环保、可持续的能源供应。

以下是一些具体的场景描述:1. 公共停车场:公共停车场是一个理想的场所实施光储充一体化。

在此场景下,可以在停车场的屋顶安装光伏发电设备,利用太阳能发电。

产生的电力可以供给停车场的照明、通风等基本设施使用,剩余的电力可以存储在电池储能系统中。

同时,配备快速充电桩,方便车主为电动汽车充电。

这种一体化模式不仅可以减少公共停车场的运营成本,还可以为车主提供便捷的充电服务,实现环保和经济效益的双重提升。

2. 商业建筑:商业建筑通常有较大的屋顶面积,适合安装光伏发电设备。

在商业建筑的周边区域设置充电桩,可以为路过或在此消费的电动汽车车主提供充电服务。

同时,商业建筑可以利用储能系统平滑电网负荷,减少电费支出。

这种一体化模式不仅可以减少商业建筑的能源成本,还可以为车主提供便捷的充电服务,实现环保和经济效益的双重提升。

3. 社区充电站:在社区内设置光储充一体化的充电站也是一个不错的选择。

在此场景下,可以利用社区内的闲置土地或屋顶安装光伏发电设备,产生的电力供给充电站的电力使用。

同时,配备大容量电池储能系统,可以应对电网负荷波动,提高电力供应的稳定性。

这种模式不仅可以减少社区的能源消耗和电费支出,还可以为社区居民提供便捷、快速的充电服务。

总的来说,光储充一体化应用场景可以提高能源利用效率,降低能源消耗,实现环保、可持续的能源供应。

同时,也可以为相关企业和机构带来经济效益,如减少运营成本、提高电力供应的稳定性等。

在实际应用中,还需要考虑光伏设备的安装位置、电池储能系统的安全性和稳定性、充电桩的充电速度和兼容性等因素,以确保光储充一体化应用能够充分发挥其优势。

光储充检放一体化充电站在配电网中的应用分析

光储充检放一体化充电站在配电网中的应用分析

光储充检放一体化充电站在配电网中的应用分析摘要:随着智能电网的发展,传统充电模式已不能满足配电网的需求。

在新能源普及前,配电网的运行维护主要依靠人工,不仅费时费力,还存在着许多隐患。

因此,如何提高配电网运行水平已经成为当下重要课题。

本文主要对配电网系统的具体结构,光储充检放一体化充电站设计原理以及光储充检放一体化充电站的应用作出了详尽的分析和探讨。

关键词:光储充检放一体化;充电站;配电网光储充检放一体化充电站在充电桩与光伏电站之间建立连接,通过蓄电池管理系统实现对电池的充电及管理功能。

电池管理系统可以对光伏发电、蓄电池管理单元的发电量进行分析并发出预警性消息,提示电池充电状态,并根据预警信息提供充电策略及相关信息;同时为光伏装置提供光照,从而保障用电安全。

一、配电网系统的具体结构配电网络是电力系统中的一个关键环节。

这与整个能源体系的运作有着直接的联系,并且在电力系统中充当着十分重要的角色,也是智能电网整体运行的核心部分。

随着由于计算机和电子技术的飞速发展,配电网智能控制技术已逐渐成为配电网发展需要解决的重要问题。

(一)配电网络设置配电网是由电源、变电所、负荷侧、配电变压器、计量装置、高压开关设备等组成。

通过对电源线路的选型、配置,使主变和负荷侧之间实现互为备份的运行方式。

在配电变压器和开关设备基础上,还需要进一步优化配电网络中各系统或各设备间互为备份并进行优化处理。

针对不同情况选择相应设备或配置相应等级结构式[1]。

此外,在系统调试和运行中还应关注变电站设备的相关参数,以保证在系统出现故障时能够及时供电。

(二)配电网计量与保护计量装置主要由计量柜、互感器、开关、低压母线、断路器、直流母线、计量装置等组成。

计量柜主要用于计量用户设备中某一环节能量的损耗以及用户负载量的变化,在计量柜的外部可以显示计量值及电量、用电量和用电方式。

其中变压器和电容器容量是由计算和采集单元直接测量得到;计量柜内部采用电流表和电压表双重计数。

光储微电网系统控制策略的研究

光储微电网系统控制策略的研究

光储微电网系统控制策略的研究1. 引言1.1 背景介绍随着全球能源危机的日益严重,传统的能源供应方式已经难以满足人们对电力需求的快速增长。

传统的大型电网系统往往存在着能源浪费、传输损耗大等弊端,因此急需寻求一种新的能源供应方式。

光储微电网系统便是一种新型的能源供应模式,它利用太阳能等可再生能源进行发电,并通过储能技术将多余的电能储存起来,以备不时之需。

光储微电网系统不仅可以提高能源利用率,减少能源浪费,还可以降低能源供应的不稳定性和不可靠性。

光储微电网系统还可以实现对电网系统的独立管理和控制,提高整个能源系统的稳定性和可靠性。

研究光储微电网系统的控制策略具有重要的意义。

通过设计高效的控制策略,可以更好地调控系统中的能量流动,提高能源利用率,降低运行成本,实现能源系统的可持续发展。

【2000字】1.2 研究意义光储微电网系统作为新型能源系统在能源领域备受关注。

其在提高能源利用效率、增强电网韧性和稳定性等方面具有重要意义。

通过对光储微电网系统控制策略的研究,可以有效实现系统的智能化控制和优化运行,进一步推动清洁能源的应用和普及。

控制策略的优化设计能够提高系统的能源利用效率和经济性,减少对传统能源的依赖,有助于推动能源结构的转型升级,促进可持续发展。

深入研究光储微电网系统控制策略的意义重大,有望为实现清洁能源的高效利用和可持续发展提供重要技术支持和理论指导。

【200字】2. 正文2.1 光储微电网系统概述光伏发电系统和电池储能系统的结合构成了光储微电网系统。

光储微电网系统是一种分布式能源系统,可以向电网供电或者接入电网进行能量交换。

光储微电网系统中的主要部件包括光伏阵列、储能电池、逆变器、控制器等。

光伏发电系统通过将太阳能转化为电能,为微电网系统提供电力支持。

储能电池则可以存储多余的电能,同时在需要时释放电能,保证微电网系统的稳定供电。

逆变器是将直流电转换为交流电的设备,使得微电网系统可以与电网进行连接。

光储直柔建筑直流配电系统关键技术研究与应用

光储直柔建筑直流配电系统关键技术研究与应用

光储直柔建筑直流配电系统关键技术研究与应用光储直柔建筑直流配电系统是一种利用太阳能光伏发电、储能和直流配电技术的建筑电力供应系统。

研究和应用光储直柔建筑直流配电系统的关键技术有以下几个方面:1. 太阳能光伏发电技术:光伏发电是光储直柔建筑直流配电系统的能源来源,研究太阳能光伏模块的效率提升和降低成本是关键。

应用新材料,优化光伏组件的结构设计,提高光伏电池的转换效率。

2. 储能技术:储能是光储直柔建筑直流配电系统的关键环节,用于将太阳能光伏发电产生的电能储存起来,以供夜间或阴天使用。

目前主要的储能技术有锂离子电池、钠硫电池、超级电容器等。

研究和应用高效、长寿命、可靠的储能技术,提高能量的储存密度和降低储能成本。

3. 直流配电技术:光储直柔建筑直流配电系统采用直流电作为建筑内部用电的供电方式,减少了功率转换的损耗,并能更好地与光伏发电和储能系统相结合。

研究和应用直流变流器、直流断路器、直流负载等关键的直流配电设备,提高系统的可靠性和效率。

4. 柔性配电技术:光储直柔建筑直流配电系统需要适应建筑布局的需要,研究和应用柔性配电技术可以实现灵活布局和容量可调控。

柔性配电技术包括柔性直流母线、可调控的房间用电功率等。

合理设计建筑内部电网拓扑结构,提高系统的可靠性和灵活性。

5. 系统控制技术:研究和应用光储直柔建筑直流配电系统的系统控制技术可以实现对光伏发电、储能和用电等各个环节的有效管理和控制。

使用智能控制算法和传感器网络可以实现对系统运行状态的监测和调控,提高能源利用效率和系统的稳定性。

通过研究和应用上述关键技术,可以实现光储直柔建筑直流配电系统在建筑领域的高效、可靠和可持续供电,为推动绿色建筑发展和能源转型做出贡献。

光储柴一体化供电系统应用调研及系统方案

光储柴一体化供电系统应用调研及系统方案

资源有限●智慧无限
背景
尼日利亚资源及电网建设现状
资概况
尼日利亚是非洲人口(1.96亿)最多的国家,资源丰富,油气产业占国民 经济绝对主导地位。目前尼日利亚全国有近60%的人口处在缺电状态,电力供需 矛盾十分突出。而就尼日利亚所具备的新能源种类来看,尼日利亚风能资源在非 洲属较差地区,水电开发能力也相对有限,太阳能资源却很丰富,具备大规模太 阳能电力开发的潜力。
与大多数农村地区的现有替代方案相比,如今的迷你电网显示出更高的可用性、可靠性和客户价值。尼日利亚的电力用户显然也具备支付电价的能力。尼日 利亚当前农村用户为小规模柴油/汽油发电等替代电力来源支付的最低电价是每千瓦时0.71美元(实际价格常常比这高得多)。今天的迷你电网电价通常接近150 奈拉/kWh(3元/kWh),这比运行小型柴油发电机组或汽油发电机组的成本要低。尽管这一成本反映了新兴市场的小规模和风险,但预计低电网电价将继续下降, 并且到2020年可减少60%。
光储一体化供电系统解决方案
砥砺奋进 ● 坚如磐石
目录
Contents
1
建设背景
2 市场前景
3 应用方案
砥砺奋进 ● 坚如磐石
背景
非洲电网建设现状及痛点
现状
截止2016年,非洲电力系统装机总规模145 GW; 其中撒哈拉以南非洲装 机规模80GW (以上数据不包含南非),与韩国相当。
非洲目前的人口约12亿,其中有60%以上的人没能通电,人均能源消耗量全 球范围内最低,经济发达城市与农村地区之间存在巨大差异。如埃塞俄比亚、马 达加斯加等国,虽然他们有基本的电力供应体系,但是电力供应能力较差,经常 会出现停电的情况。马达加斯加首都附近的电力用户覆盖率能够达到40%,但是 整体覆盖率只有20%左右。

储能技术在光伏并网发电系统中的应用

储能技术在光伏并网发电系统中的应用

储能技术在光伏并网发电系统中的应用摘要:随着工业化发展速度的不断加快,煤炭、石油资源消耗程度越来越严重,也进一步加剧了世界各国的能源紧缺现象,一次能源的大量使用,给人们的日常生活带来了极大的威胁,产生了非常严重的环境污染问题。

因此,开发可再生能源,将其取代传统的能源,已经成为目前各国重点关注的问题。

太阳能分布非常广泛而且是一种可再生能源。

光伏发电也就是充分利用太阳能产生电能,近年来这一技术也得到了飞速发展。

关键词:光伏并网发电系统;储能技术;应用一、光伏发电系统对电网的影响1.1电能质量光伏发电系统在日常运行过程中,很容易受到外界环境因素产生的影响,特别是在阴雨天气,由于空气中有巨大的云层会遮挡住阳光,就会导致很短的时间中光伏电源的功率就会出现大幅度的下降或者上升,特别是针对大型的光伏发电系统,更是产生的影响非常大,在短时间内光伏发电系统的电压很有可能会出现闪边的现象,导致光伏发电系统出现大频率的波动。

另外,还有一部分光伏发电系统是使用直流电进行发电,接入电网的时候,如果选择的是逆变装置法,那么也会进一步加大谐波问题,出现的概率影响光伏发电系统的正常运行。

1.2系统保护如果太阳光非常的强烈,光伏发电系统的输出功率也会进一步增加,很有可能会加大短路电流,导致过流保护配合失误的现象,甚至还有可能会影响熔断器的正常工作,进而对整个光伏发电系统产生极大的影响。

如果配电网并没有接入光伏发电系统,一般来说,并没有针对支路潮流进行单向输出性保护;而接入光伏发电系统后,配电网络就变成了多元网络,而网络潮流也会具备随机性的特点,所以必须在光伏发电系统中安装方向保护装置。

1.3线路潮流光伏电网实际运行过程中,支路潮流一般来说会具备单向流动的特点,随着其与变电站之间的距离不断延长,也会导致有功潮流单调逐渐降低,但是,在电网中接入光伏电源以后,就会导致整个潮流状态出现了不可预测性的特点,潮流出现改变就会进一步加大光伏发电系统电压调整的难度,导致整个系统中电压调整设备经常出现异响,同时支路潮流还有可能受到这一因素的影响,出现节点电压越限变压器容器越线等问题。

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光储模式在电力系统中的应用分析熊洽;陶飞达;杨夏;李桂昌;羿应棋【摘要】随着全球能源和环境问题的日益严峻,新能源发电技术的出现成为缓解当前环境能源问题的重要途径之一.其中,太阳能光伏发电具有前期投资小和维护方便等优势备受青睐,配合储能技术可更好地发挥光伏发电的优点,为电网提供可靠性保证.综述国内外光储模式在电力系统的应用现状,从光伏和储能的应用现状出发,介绍国内外光储的运营模式,并分别对发电侧、电网侧和用户侧探讨了多种光储模式的经济性和实用性,以供读者参考.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2018(047)012【总页数】5页(P141-145)【关键词】光储;运营模式;共享;经济性;控制【作者】熊洽;陶飞达;杨夏;李桂昌;羿应棋【作者单位】广东电网有限责任公司河源供电局,广东河源 517000;广东电网有限责任公司河源供电局,广东河源 517000;广东电网有限责任公司河源供电局,广东河源 517000;广州市奔流电力科技有限公司,广东广州 510670;广州市奔流电力科技有限公司,广东广州 510670【正文语种】中文【中图分类】TM760 引言光伏发电是利用光伏效应直接将太阳辐射的能量转变为电能的一种发电形式,其对缓解能源危机和减少环境污染具有重要意义,但光伏电池阵列的输出功率与环境温度、光照强度、方位等有关,呈明显的非线性特性[1-2]。

目前,人们对光伏这类间歇性DG出力预测的准确度还有待进一步提高[3-10]。

储能技术的出现,可在一定程度上抑制DG间歇性带来的随机波动问题,可以有效地实现需求侧管理,消除昼夜间峰谷差,平滑负荷,提高电力设备利用率,降低供电成本以及促进可再生能源的利用等[14-17]。

此外,储能技术的引入还可提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动。

现阶段,国内的研究学者基本重点关注光储模式在微电网中的应用情况[15,18]。

由于我国大部分地区是农村地区,供电可靠性不高,断电事故时有发生,然而提高可靠性的成本又相当昂贵,此时可利用储能系统储存电能,当出现短时停电事故时能为负荷平稳地供电[34]。

基于此,该文介绍国内外光储运营模式的应用情况,并分析光储模式在发电侧、电网侧和用户侧的经济性和实用性,为当前光储模式的应用提供思路与方向。

1 光伏储能应用现状1.1 光伏应用现状1.1.1 光伏发电特性光伏发电具有清洁性、发电安全性和可再生性特点,可作为未来替代化石能源的一种新型发电技术,但其容易受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响,致使光伏的出力特性呈现较强的随机性和间歇性[1-3]。

目前,国内外大量文献对光伏发电出力的随机特性进行了研究,较为常见的是借助晴空指数以研究光伏发电出力特性,其中晴空指数是指入射到水平面的太阳总辐射量与天文辐射之比。

如文献[4]以气象学的角度提出了逐时晴空指数的概率密度函数;文献[5]借助统计算法建立不同时间尺度的晴空指数估算模型;文献[6-7]给出光伏出力与太阳辐射度之间的函数关系式,并结合晴空指数得到光伏发电出力的概率密度函数。

此外,文献[8-10]研究出太阳的辐射强度在小时级时间内可近似看作服从Beta分布,以此提出相应的光伏发电出力概率密度函数。

可见,光伏发电特性的研究重点是尽可能准确地模拟出光伏的随机特性,才能为后续的光伏运行模式或控制策略提供基础保证。

1.1.2 光伏并网模式目前,世界上约90%的光伏发电系统为并网发电模式,其相对离网运行模式可减少储能的投资,但由于太阳辐射存在时间分布特性,适当地结合储能技术可以对电网起到削峰填谷以及提高电网安全可靠性的作用。

如图1所示,光伏发电呈现“规模化分散开发、低压接入、就地消纳”以及“大规模集中开发、中高压接入、高压远距离外送消纳”两种方式并存格局,其中,集中接入一般指光伏电站在荒漠地区的电网末端经过长距离输电线路接入输电网;分散接入主要指户用光伏系统或城市光伏建筑一体化电站,其并网点在配网馈线上,其特点是有大量的近端负荷[11-12]。

图1 光伏并网模式1.1.3 光伏对电网的影响光伏发电存在能量密度低、稳定差、调节能力差的问题,发电量受天气及地域影响很大,光伏并网后会对电网安全、稳定、经济运行以及供电质量造成一定程度的负面影响,常见为:(1)导致电压偏差及波动问题,如负荷峰谷与光伏出力曲线匹配度低容易形成电压偏差问题;(2)引起电网谐波问题,如光伏逆变器(含大量电力电子器件)为主要谐波源;(3)恶化配电网三相不平衡问题,如大量单相接入的光伏电源;(4)发生电网安全稳定问题,如远距离光伏电能输送[13]。

1.2 储能应用现状1.2.1 储能技术发展情况储能介质类型很多,在技术成熟度、存储容量、储能效率、制造成本、安全性以及应用领域存在较大区别,主要有抽水蓄能、压缩空气储能、储能电池、飞轮储能以及超级电容器储能等[14]。

文献[35]提到,《储能产业研究白皮书2017》(简称储能白皮书)对2016年全球和中国储能项目、市场、厂商、技术、政策的动态进行了梳理与更新,并对国内外储能市场发展进行了预测与展望,截至2016年底,中国已投运的电化学储能项目累计装机规模达到243 MW,同比增长72%,预计到2020年底中国电化学储能项目累计装机规模将达到2.1 GW。

同时提到“德国、美国、中国、韩国、日本、英国、澳大利亚是2016年全球储能市场最活跃的国家,7个国家2016年新增投运电化学储能项目规模占全球市场97%的份额”。

1.2.2 储能技术分布情况到目前为止,在各类分布式储能技术中,锂离子电池的装机比重逐渐超越钠硫电池,成为比重最大的储能技术类型,而排第三的为铅蓄电池。

从技术分布来看,锂离子电池是2016年全球新增投运的电化学储能项目应用最主要的技术,达541.6 MW,占比85%;而中国新增投运的电化学储能项目几乎都使用锂离子电池和铅蓄电池,占比分别为62%和37%,可见未来储能电池的发展基本离不开锂离子电池[35]。

1.2.3 储能技术应用情况储能项目主要应用在工商业用户侧、可再生能源并网、调峰调频辅助服务等领域[36]。

其中,国外储能项目应用规模最大的领域是辅助服务,在其2016年的新增投运电化学储能项目中占比44%,达282.7 MW;国内则为可再生能源并网,在其2016年的新增项目中占比55%,如2016年中国在青海投运首个配套有熔融盐储热的光热电站。

2 光储系统建模与控制2.1 光储系统耦合方式由风电、光伏发电所构成的分布式电源,其出力易受环境因素影响,具有随机性、波动性和间歇性。

随着大量分布式电源的接入,电网不可避免地面临电力生产与负荷消耗的同步协调问题,而分布式储能系统配合间歇式能源逐渐成为解决间歇性能源发电问题的主要方向。

光储系统一般由光伏阵列、控制系统、逆变器以及储能装置组成,在并网条件下通常采用PQ功率控制策略。

其中,光伏阵列和储能装置的耦合方式可分为直流侧耦合和交流侧耦合,如图2所示。

对于家庭户用小型光储系统,光伏和储能在直流侧耦合;而对于大型地面光伏电站,一般以交流侧耦合为主。

2.2 光储系统模型2.2.1 光伏系统模型光伏发电系统的主要部件由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成。

太阳能光伏组件通过PN结的光生伏特效应直接把太阳能直接转化为电能。

文献[21]提出满足工程应用精度且易于仿真的单二极管太阳能光伏组件模型,具体为:任意太阳辐射强度G和环境温度Ta条件下,光伏阵列的电池表面温度Tc为:图2 光储系统耦合方式式中:tc为光伏阵列的电池表面温度系数。

在参考条件下,考虑温度变化的光伏阵列U-I方程表示为:其中:式中:Uoc与Isc分别为组件厂家提供的开路电压和短路电流;Um与Im分别为最大功率点电压和电流;α与β分别为参考辐射强度下电流和电压温度变化系数;Rs为光伏组件的串联电阻;Np和Ns分别为光伏阵列中光伏组件并联数和串联数。

光伏阵列在任意太阳辐射强度及环境温度下的输出功率为:式中:Kloss为光伏组件串并联损耗系数。

2.2.2 储能系统模型储能系统由蓄电池系统和燃料电池系统组成,其中蓄电池组是储能系统的主要能量单元。

燃料电池作为后备电源,当蓄电池的荷电状态Ssoc<η1或Ssoc>η2时,燃料电池启动,否则将处于备用状态。

文献[22]中设定蓄电池充满状态下额定容量为Qn,蓄电池组放电电流为i(t)的放电过程中,t时刻电池组的剩余电量百分比为:式中:Nb-s与Nb-p分别为电池组中电池串联和并联个数。

考虑温度对极化反应和电池内阻的影响,并以25℃时的特性作为参考标准分别对极化效应和电阻进行温度补偿,其补偿因子为:式中:CP为极化效应温度补偿因子;CR为电阻温度补偿因子;Ct为电池极化效应系数;Tb为电池温度。

因此,蓄电池组数学模型[23]为:式中:E为蓄电池运行内电势;E0为初始内电势;K为极化电压常数;A和B分别为电压变化系数和容量变化系数。

燃料电池采用文献[24]中质子交换膜燃料电池经典模型,电池组的U-I数学模型为:式中:U0为燃料电池的开路电压;NF-S为电池组中电池的串联个数;Acell为电池的有效活性面积;r为欧姆电阻,包括质子、电子电阻和部分传质阻力;Jn为实际运行电流密度;J0为电池运行所能达到的最大电流密度;m和n分别为浓度系数和连接损耗因数。

2.3 光储系统控制方式光伏发电系统一般以最大功率跟踪(MPPT)方式进行控制[15],而储能系统中常见的控制方式为PQ控制、V/f控制、下垂控制以及虚拟同步机控制[16-17]。

其中,PQ控制又称恒定有功无功控制,即控制储能变流器输出的有功功率和无功功率等于其参考功率,该控制方式只有在储能系统并网模式下才可能运用,在电网电压和频率变化范围内采用PQ控制可以稳定光储系统有功、无功输出;V/f控制是指储能变流器维持输出电压和频率不变,而输出的有功功率和无功功率由负荷决定;下垂控制是一种无互联线逆变器并联均流的控制方法,可以简化为一个交流电源;虚拟同步机(VSG)控制是一种基于同步发电机暂态模型的新型微电网逆变电源控制方法,借鉴同步发电控制中调速器和励磁调节器的控制方法来设计变流器的控制器,使微源的输出特性类似一个同步发电机系统。

2.3.1 并网运行方式在稳态情况下,光储系统以并网方式运行,此时光伏和储能相互配合为电网和负载提供电能。

在并网方式下,光伏出力波动和负载的接入切除会影响PCC点电压的稳定,由于光伏发电一般选取最大功率跟踪进行控制,此时储能需选取PQ控制策略,使其可向PCC点注入或吸收不同的功率,以确保PCC点电压在允许的范围内波动[18]。

2.3.2 孤岛运行方式在光储微网系统中,光储系统可允许孤岛运行,由于光伏发电不具备电压和频率调节能力,因此储能需选取V/f控制策略,为微网系统电压幅值和频率提供支撑作用,保证光储微网系统的稳定运行。

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