戶用光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

戶用光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)摘要：在貫徹落實(shí)國(guó)家關(guān)于碳達(dá)峰、碳中和的相關(guān)政策下，以及助力能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的背景下，我國(guó)新能源的發(fā)展取得了舉世矚目的成就。與此同時(shí)隨著光伏等新能源發(fā)電容量的不斷增加，新能源發(fā)電的間歇性、不穩(wěn)定性引起電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)功率波動(dòng)較大的現(xiàn)象對(duì)電網(wǎng)來說有很大影響。因此新能源發(fā)電項(xiàng)目配套一定容量的儲(chǔ)能，能夠極大的緩解新能源發(fā)電間歇性和不穩(wěn)定的現(xiàn)狀，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以為電網(wǎng)提供快速的能量緩沖，從而使電網(wǎng)的電壓和頻率保持穩(wěn)定，所以儲(chǔ)能技術(shù)在電網(wǎng)中發(fā)揮的作用也日益凸顯。關(guān)鍵詞：新能源、光伏、儲(chǔ)能、戶用光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)引言步入二十一世紀(jì)，隨著全球能源問題日益突出，人們對(duì)清潔能源的需求越來越高。近年來隨著光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)成本逐步降低，技術(shù)更新迭代速度不斷加快，光伏+儲(chǔ)能在這樣的趨勢(shì)下得到了迅速的發(fā)展。另一方面，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，我國(guó)電力系統(tǒng)中也接入了一定比例的光伏等新能源，有效緩解了部分地區(qū)用電緊張情況，減少了環(huán)境污染，同時(shí)助力當(dāng)?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展。但是由于光伏等新能源發(fā)電的間歇性、不穩(wěn)定性，不能很好地滿足用戶用電需求，而光伏配套儲(chǔ)能在這樣的大環(huán)境下得到了迅速發(fā)展，其中尤其以戶用光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)日益呈現(xiàn)出爆發(fā)式的發(fā)展。光伏儲(chǔ)能的概述光伏是一種利用太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng)，將太陽(yáng)光的輻射轉(zhuǎn)換為電能的新型發(fā)電系統(tǒng)，有并網(wǎng)運(yùn)行和獨(dú)立運(yùn)行兩種運(yùn)行方式。其中并網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)指接入電網(wǎng)且接受電網(wǎng)調(diào)度的光伏系統(tǒng)，而獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)是指獨(dú)立于電網(wǎng)存在的光伏發(fā)電系統(tǒng)。至于光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)是指光伏發(fā)出的電以蓄電池作為儲(chǔ)能裝置的光伏系統(tǒng)。光伏儲(chǔ)能主要有并網(wǎng)型光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)、獨(dú)立型光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)。并網(wǎng)型光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)在于白天、黑夜都能應(yīng)用光伏電量；獨(dú)立型光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)指不接入電網(wǎng)中而獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，相比并網(wǎng)型系統(tǒng)，其光伏輸出功率與負(fù)載的消納不在同一時(shí)間段內(nèi)，只要有陽(yáng)光的地方就能安裝，更加便捷實(shí)用。二、戶用光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景及常用功能分析戶用光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)包括光伏組件、支架、光儲(chǔ)逆變器、EMS系統(tǒng)、電池、電纜、配電柜等。在設(shè)計(jì)戶用光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，其中核心電力轉(zhuǎn)換設(shè)備為光儲(chǔ)逆變器，因此逆變器的一些功能對(duì)實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用影響較大。（一）不平衡輸出功能在像德國(guó)、奧地利等家庭用電三相入戶的應(yīng)用場(chǎng)景，或是商場(chǎng)、停車場(chǎng)、車站等工商業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中，三相光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)通常是最好的選擇。但是要為系統(tǒng)中的單相負(fù)載供電，需要在每一相上輸送不同大小的電能。在防逆流的場(chǎng)景下，如果上行功率控制是逐相的，那么不平衡輸出功能將至關(guān)重要，因?yàn)槊恳幌嗌系纳闲泄β蕰?huì)被分別限制。因此要求逆變器能夠根據(jù)每相的負(fù)載消耗輸出不同的功率。為實(shí)現(xiàn)不平衡輸出，需要采用帶CT功能的智能電表來監(jiān)測(cè)每相實(shí)時(shí)運(yùn)行的負(fù)載消耗，以便逆變器相應(yīng)地調(diào)整每相的輸出功率。（二）停電無縫切換離網(wǎng)輸出能力或備用電源能力是光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要功能。特別是公共電網(wǎng)供電不穩(wěn)定或重要家庭負(fù)荷需要不間斷電源供應(yīng)的情況。在這種情況下，儲(chǔ)能逆變器應(yīng)具備離網(wǎng)輸出能力和從并網(wǎng)狀態(tài)自動(dòng)切換到離網(wǎng)輸出狀態(tài)的能力。無縫切換能力通常是通過集成的旁路電路而不是外部開關(guān)或繼電器來實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)楹茈y同步光儲(chǔ)系統(tǒng)和外部設(shè)備之間的運(yùn)行。（三）遠(yuǎn)程控制光伏系統(tǒng)需要長(zhǎng)期且持續(xù)的運(yùn)維服務(wù)。現(xiàn)如今十年的保修在世界范圍內(nèi)很普遍，因此，便捷的運(yùn)維解決方案在儲(chǔ)能逆變器系統(tǒng)中非常重要。遠(yuǎn)程控制功能可以大大減少現(xiàn)場(chǎng)售后服務(wù)的時(shí)間成本和服務(wù)本身的費(fèi)用。遠(yuǎn)程控制功能通常包含：獲取系統(tǒng)的操作日志以進(jìn)行必要的分析；遠(yuǎn)程升級(jí)儲(chǔ)能逆變器固件版本；配置如工作模式、功率限制等系統(tǒng)設(shè)置；通過逆變器來遠(yuǎn)程升級(jí)電池的BMS。（四）協(xié)議匹配一般來說光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)是集合了包括電池、光伏組件、逆變器、支架、電表、控制系統(tǒng)等整個(gè)光儲(chǔ)體系中所有設(shè)備的組合系統(tǒng)。在一個(gè)完整的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)中，系統(tǒng)可能還需要其他部件來實(shí)現(xiàn)智能能源管理，包括如EMS控制器、多功能智能電表、熱控制器、泵控制器等，以最終實(shí)現(xiàn)光伏自用率最大化或者特定的負(fù)載控制。隨著儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，儲(chǔ)能系統(tǒng)可能需要升級(jí)。這意味著儲(chǔ)能逆變器應(yīng)與通用協(xié)議兼容，例如ModbusTCP，ModbusRTU，SUNSPEC等。此外，逆變器最好具備易拓展性以便在未來與其他協(xié)議兼容。三、戶用光伏儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)淺析（一）系統(tǒng)化和一體化傳統(tǒng)西方家儲(chǔ)品牌重視解決方案和配置的靈活性，我們現(xiàn)在能看到的西方品牌家儲(chǔ)解決方案相對(duì)比較復(fù)雜。但是由于西方發(fā)達(dá)國(guó)家人工成本的增加，軟成本在整個(gè)系統(tǒng)成本中所占的比例普遍超過50%。所以目前全球主要家儲(chǔ)市場(chǎng)如美國(guó)、德國(guó)、日本等，對(duì)安裝成本的控制也越來越重視。反映在設(shè)備端，就體現(xiàn)出功能集成集體化的趨勢(shì)，包括光伏控制功能，電池充放電控制功能，離網(wǎng)供電功能，Bypass切換功能等。另外，光伏+儲(chǔ)能一體機(jī)器的模式也越來越流行。

（二）能源管理模式光伏是一種具有季節(jié)性、不穩(wěn)定性和不平衡性的新型能源。光伏能源的這些特性就決定了其在能源供應(yīng)鏈中很難實(shí)現(xiàn)供需的平衡，特別在戶用和工商業(yè)模式中，這種沖突是比較明顯的。另外，光伏能源的不穩(wěn)定性也對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成一定的沖擊。因而，提高自用率、保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性等是在光伏系統(tǒng)應(yīng)用中必須克服的問題。能源管理模式的引入可以更好的結(jié)合儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)，最大化提高光伏能源的自發(fā)自用。同時(shí)，能源管理系統(tǒng)可以通過控制電池的充放電對(duì)電網(wǎng)頻率有一定的調(diào)節(jié)作用。（三）多能互補(bǔ)模式現(xiàn)在，適合普通應(yīng)用的傳統(tǒng)能源或新能源類型很多，優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)各不相同。例如，傳統(tǒng)能源污染大且不可持續(xù)，但是穩(wěn)定性高，短期發(fā)電成本較低。新能源清潔可持續(xù)，長(zhǎng)期用電成本較低，但是穩(wěn)定性較差。而用電端的需求往往是同時(shí)追求穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，也承擔(dān)環(huán)境指標(biāo)。這種情況下，多種能源的互補(bǔ)便成為一種較為普遍的能源解決方案。例如園區(qū)微電網(wǎng)系統(tǒng)、VPP系統(tǒng)等，以及在偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島上新能源+柴油發(fā)電機(jī)+電池的微電網(wǎng)系統(tǒng)。（四）電網(wǎng)友好型思路光伏等新能源在并入電網(wǎng)系統(tǒng)的時(shí)候會(huì)對(duì)大電網(wǎng)系統(tǒng)造成一定的沖擊，影響電網(wǎng)電能質(zhì)量。在很多地區(qū)，對(duì)新能源的并網(wǎng)都有較為嚴(yán)格的限制，如防逆流、過欠頻調(diào)節(jié)、過欠壓調(diào)節(jié)等要求。例如澳大利亞的FCAS、DRED調(diào)節(jié)，德國(guó)的RCR調(diào)節(jié)等都是此類方案，而且近年來對(duì)戶用光伏儲(chǔ)能的系統(tǒng)要求也越來越高。四、結(jié)束語(yǔ)綜上所述，光伏+儲(chǔ)能技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)是國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有力支撐。我國(guó)水電、風(fēng)電、光伏等新能源產(chǎn)業(yè)在全球都具有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，