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摘要：储能技术的发展对新能源发电的应用具有一定的促进作用。针对光伏发电并网稳定性问题，在总结各类储能技术研究现状和优缺点对比的基础上，分析了储能装置对光伏发电并网系统的积极作用，并在PSCAD中搭建典型光储并网模型进行仿真研究。结果表明，储能装置能够维持光伏发电并网系统的功率稳定，对确保电力系统运行的可靠性与稳定性具有不可或缺的作用。
关键词：光伏发电；储能技术；稳定性；光伏并网
引言
随着现代社会人类对能源和环境保护的协调发展的认知越来越高，同时面临对能源的需求越来越大，光伏发电技术越来越受到重视。但是光伏发电产生的电源具有一定的间断性、波动性的特点，导致光伏发电无法持续性的供电和夜间无法发电的状况，不能满足对负荷的连续性需求。引入储能技术能较好地改善光伏发电系统特性，实现系统的持续供电和系统的稳定性。但是储能技术在光伏发电系统的分析和研究还处在发展的初期阶段，技术还不够成熟、完善，工程应用仅限于小容量系统，在大功率光伏发电系统的应用受到了一定的限制，随着光伏发电装机规模的不断扩大，储能技术在光伏发电系统中应用将越来越受到关注。
1光伏发电系统简介
光伏发电系统是利用光伏电池的伏特效应将光能转化为直流电，通过光伏并网逆变器转换为与电网同频率、同相位的三相交流电并入电网的发电系统。光伏发电能源无限、不受区域的限制、清洁。但是光伏发电利用率较低，需要建设大面积的光伏电池组件，同时受天气影响巨大，发电时间局限性大（只能在有阳光的时段发电）。因此研究如何有效储存电能来提供无法发电时段的电能利用，及减少最大功率发电无法存储而造成的巨大的浪费越来越受到各界的关注，储能技术成为亟待突破的技术。
2无储能光伏并网发电系统对电网的影响
2.1对线路潮流的影响
未接入光伏系统时，电网支路潮流一般单向流动，且对配电网来说随着距变电站的距离增加，有功潮流单调减少。然而，当光伏电源接入电网后，从根本上改变了系统潮流的模式，且潮流变得无法预测，同时也可能造成支路潮流越限、节点电压越限等，影响系统的供电可靠性。光伏并网发电系统向电网供电，降低了机组利用小时数，牺牲了电网的经济性运行。
2.2对系统保护的影响
当光照良好、光伏并网电站输出功率较大时，短路电流将会增大，可能会导致过流保护配合失误，而过大的短路电流还会影响熔断器的正常工作。此外，对于配电网来说，未接入光伏系统前，支路潮流一般是单向的，其保护不具有方向性。而接入光伏发电系统后，该配电网变成了多源网络，网络潮流的流向具有不确定性。因此，必须要求增设具有方向性的保护装置。
2.3对运行调度的影响
光伏电源的输出功率直接受天气变化影响而不可控制，因此光伏电源的可调度性也受到制约。当某个系统中光伏电源占到一定比例后，电网运行商应认真考虑如何安全可靠地进行电力调度。另外，光伏电价与常规电价存在差异，如何在满足各种安全约束的条件下对电网进行经济性调度，也是一个值得关注的问题。
3储能在光伏并网发电中的应用
3.1超导磁场储能在光伏发电系统中的应用
超导磁场储能是将超导体放在一定的磁场当中，对超导体进行降温，一直到超导体的临界的温度以下，然后把磁场撤掉，超导体内部将在临界温度下因磁场磁力影响下出现感应电流。目前为了利用超导体在临界温度下产生持续性的电能，进而获取长时间储存电能的效果，是现在技术和实际应用上亟待解决的问题。光伏发电系统和超导储能系统通过交流母线相连为本地负荷供电。有学者就利用光伏出力与本地负荷需求的差值作为SMES控制器的功率控制信号策略，建立了超导储能系统模型，并对其在光伏发电系统的中的运行控制方式进行研究，很好地解决光伏发电功率易受环境影响、不可调节、难于满足负荷需求的问题，对由负荷变化引起的母线电压波动和故障引起的母线电压跌落具有良好的补偿作用。
3.2飞轮储能在光伏发电系统中的应用
飞轮储能系统是一种新型的储能元件，是机械能和电能的交换装置，具有充电、放电和能量保持三种工作模式。可以采取多种充电模式，放电时通过飞轮的带动发电机发电，并通过电力电子装置的转换成可利用的电能，保持阶段保持飞轮的额定转速转动，既不充电也不放电。其经济性较强，满足绿色和高效的需求，安全性和可靠性显著、功率容量十分巨大，具有发展前景良好，拥有巨大的市场潜力。因此，飞轮储能系统受到行业内很大的关注。有人提出了一种基于模糊控制的光伏飞轮储能系统有功平滑控制策略，将模糊控制应用于平抑有功功率，有效地提高了功率的平滑输出、较大程度地减小了光伏发电的功率波动、提高了电能质量、降低了对电网的冲击。同时有文献中设计了基于飞轮储能的可并网电源方案和相关硬件电路系统，通过仿真验证BOOST逆变电路的可行性。特别是一些学者在研究基于飞轮储能的充放电特性在风光互补多逆变器串联发电系统中的电压稳定性问题，将飞轮电池并联在风力发电单元的直流母线上，增加系统的最大可发电功率，提高系统的电压稳定性。
3.3电网角度的应用技术
3.3.1电力调峰
调峰的目的是尽量减少大功率负荷在峰电时段对电能的集中需求，以减少电网的负荷压力。光伏储能系统可根据需要，在负荷低谷时储存光伏系统发出的电能，然后在负荷高峰时再释放这部分电能为负荷供电，从而提高电网的功率峰值输出能力和供电可靠性。
3.3.2电网电能质量控制
储能系统投入并网光伏发电系统中后，可改善光伏电源的供电特性，使供电更加稳定。因此，通过合适的逆变控制策略，光伏储能系统可以实现对电能质量的控制，包括稳定电压、调整相角以及有源滤波等。
3.3.3微电网
微电网并网是未来输配电系统的一个重要发展方向，可以显著提高供电可靠性。当微电网与系统分离时，即微电网运行在孤岛模式时，微电网电源将独立承担负荷的供电任务。此时，在光伏电源构成的微电网中，储能系统将是为负载提供安全稳定供电的重要保证。
3.4负荷转移
许多负荷高峰并不是发生在光伏系统发电充足的白天，而是发生在光伏发电高峰期后。储能系统可在负荷低谷时将光伏系统发出的电能储存起来而不是完全送入电网，待到负荷高峰时再使用。这样储能系统和光伏系统配合使用，可以减少用户在高峰时的市电需求，使用户获得更大的经济利益。
4储能技术的发展与应用
近年来随着国家节能减排政策的实施，储能已经逐渐成为电力生产的重要环节，储能技术为解决发、输、配、用电等电力供应链问题提供了一个全新的途径。根据电能转化后的形态，可以将储能技术主要分为电化学、机械、电磁三大类。电化学储能主要指电池储能，主要有铅酸电池、锂离子电池、全钒液流电池和钠硫电池四种类型；机械储能主要指抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能三种形式；电磁储能包括超级电容储能和超导储能两种形式。
结语
本文通过对几种储能方式进行研究分析，探讨了其在光伏发电系统的应用和目前的发展状况，展望未来储能技术在光伏发电系统中可以提高电能的转换效率、输出电能质量、供电安全性与可靠性等，具有很好的应用前景。
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