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光伏儲能系統—光伏離網系統配置要點解讀

點擊:7913  添加時間:2018-12-29 09:31:00  来源:中国电力网

光伏儲能系統,一般指有光伏組件的應用,包括系統裏的儲能電池等相關設備。根據儲存能量是否需要併網出售,光伏儲能系統可被分爲光伏離網系統光伏並/離網混合系統。這裏,我們主要針對光伏離網系統的一些設計考量點做簡單介紹。

光伏離網系統組成:

光伏組件、離網逆變器(包含光伏充電器/逆變器)、儲能電池(鉛酸/膠體/鉛碳/三元鋰/磷酸鐵鋰等類型)、光伏支架、線纜,以及配電箱等,均是光伏離網系統的重要組成部分。

離網系統與併網系統的最大的差異在於:併網系統以投資收益爲計算前提,而離網系統則以剛需供電爲基本需求,所以它們在選擇部件時會有着不一樣的側重點。

組件:

最早,光伏組件僅被應用於一些離網系統和光伏小系統。後來,伴隨光伏併網應用的大範圍開展,以及光伏組件技術的逐年更新,組件轉換效率得到極大提升。特別是一些併網電站,由於要充分利用場地資源,尤其需要更加高效的組件來提升投資收益比。當然,一般離網系統由於場地相對較大,對組件轉換效率並沒太高要求,所以常規組件往往是系統設計時選擇組件的第一考量要素。

離網逆變器:

1. 以交流負載爲考量點。一般負載分爲三類:組性負載(電燈、取暖器等),感性負載(空調、馬達等),容性負載(電腦主機電源等)。其中,由於感性負載啓動時所需電流爲額定時候的3~5倍,而一般離網逆變器150%-200%的短時過載能力並不能滿足要求,所以感性負載需要特別考量逆變器的擴容設計(離網逆變器接入感性負載時,至少需要感性負載2倍以上的系統設計)。比如,在離網逆變器帶動2P(2*750W)空調的項目中,選擇3KVA及以上額定功率的逆變器才爲正常配置。當然,一般負載是三種類型同時存在,只是佔比最大的負載將對逆變器產生主要影響。

2. 以直流側爲考量點。離網逆變器內置光伏充電器,一般有MPPT和PWM兩種類型。隨着技術更新,PWM充電器被逐步淘汰,MPPT充電器成爲離網逆變器的首選。

3. 其它選擇。除以上兩種選擇方式,市面上還有很多計算公式,此除不再贅述。但總的方向是:1)根據負載大小和類型,確定離網逆變器額定功率;2)根據負載需要儲能電池放電時長,確定儲能電池包的kWh值;3)根據當地日照情況和充電時間要求(比如日均1天內需要充滿),確定充電器功率等。

儲能電池:

1. 鉛酸/膠體電池:儲能系統一般會選擇免維護的密封鉛酸電池,以減少後期維護。歷經150年發展,鉛酸電池在穩定性、安全性及價格方面具有顯著優勢,既是目前儲能電池應用中佔比最高的電池類型,也是光伏離網系統首推的儲能電池類型。

2. 鉛碳電池:一種從傳統鉛酸電池演進來的技術,它通過在鉛酸電池負極中加入活性碳,可顯著提高鉛酸電池壽命。但作爲鉛酸電池的技術更新,其成本略高;

3. 三元鋰/磷酸鐵鋰電池:較之上述兩種類型的儲能電池,鋰離子電池具有功率密度更高、充放電循環次數更多,放電深度更好等特點。但由於需要額外的電池管理技術(BMS),三元鋰/磷酸鐵鋰電池的系統成本,一般是鉛酸電池的2-3倍。另外,相較於鉛酸/鉛碳電池,其熱穩定性也稍顯不足,因此在光伏離網系統中的應用佔比並不高。但值得一提的是,伴隨技術更新突破,三元鋰/磷酸鐵鋰電池的市場佔比也在逐步增加,這是一個新的應用趨勢。

結語

以上,簡單介紹了光伏儲能系統——光伏離網系統的一些基本應用,並在設備基本配置的選擇上給出一些建議,可供光伏行業人員瞭解和參考。

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