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隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源短缺現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。面對(duì)能源需要和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，世界各國(guó)采取了提高能源利用率、改善能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展可再生能源等策略。太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為新能源發(fā)電的代表，已經(jīng)正式應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中。光伏電源不同于傳統(tǒng)電源，它的輸出功率隨著光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的改變而劇烈變化，而且具有不可控性，因此，光伏發(fā)電若要取代傳統(tǒng)能源實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電，它對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊影響是不可忽視的。并且，隨著光伏系統(tǒng)在電網(wǎng)中所占比例的不斷增大，它對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的影響必須得到有效治理以保證供電的安全可靠。儲(chǔ)能系統(tǒng)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用可以解決光伏發(fā)電系統(tǒng)中的供電不平衡問(wèn)題，以滿足符合正常工作的需求。儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于光伏電站的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，還是解決電壓脈沖、涌流、電壓跌落和瞬時(shí)供電中斷等動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題的有效途徑。

光伏發(fā)電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)：

蓄電池儲(chǔ)能

蓄電池儲(chǔ)能是各類儲(chǔ)能技術(shù)中最有前途的儲(chǔ)能方式之一，具有可靠性高、模塊化程度高等特點(diǎn)，常被用于對(duì)供電質(zhì)量要求較高的負(fù)荷區(qū)域的配電網(wǎng)絡(luò)中。電池儲(chǔ)能主要是利用電池正負(fù)極的氧化還原反應(yīng)進(jìn)行充放電。蓄電池儲(chǔ)能可以解決系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)的電能需求，也可用蓄電池儲(chǔ)能來(lái)協(xié)助無(wú)功補(bǔ)償裝置，有利于抑制電壓波動(dòng)和閃變。目前常見的蓄電池有鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鈉硫和液流電池等。文獻(xiàn)[9]分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池的作用：儲(chǔ)能，對(duì)太陽(yáng)能電池工作電壓鉗位，提供較大的瞬間電流。文獻(xiàn)[10]重點(diǎn)關(guān)注目前常見的幾種化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，選擇關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，收集截至2011年最新的化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)包絡(luò)(DEA)分析方法，探究各種化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用效果，為化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)未來(lái)的研究方向提供建議和參考。

超級(jí)電容器儲(chǔ)能

超級(jí)電容器是由特殊材料制作的多孔介質(zhì)，與普通電容器相比，它具有更高的介電常數(shù)，更大的耐壓能力和更大的存儲(chǔ)容量，又保持了傳統(tǒng)電容器釋放能量快的特點(diǎn)，逐漸在儲(chǔ)能領(lǐng)域中被接受。根據(jù)儲(chǔ)能原理的不同，可以把超級(jí)電容器分為雙電層電容器和電化學(xué)電容器。超級(jí)電容器作為一種新興的儲(chǔ)能元件，它與其他儲(chǔ)能方式比較起來(lái)有很多的優(yōu)勢(shì)。超級(jí)電容器與蓄電池比較具有功率密度大、充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電效率高、充放電速率快、高低溫性能好、能量?jī)?chǔ)存壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。但是超級(jí)電容器也存在不少的缺點(diǎn)，主要有能量密度低、端電壓波動(dòng)范圍比較大、電容的串聯(lián)均壓?jiǎn)栴}。從蓄電池和超級(jí)電容器的特點(diǎn)來(lái)看，兩者在技術(shù)性能上有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。將超級(jí)電容器與蓄電池混合使用，將大大提高儲(chǔ)能裝置的性能。文獻(xiàn)[14]研究發(fā)現(xiàn)，超級(jí)電容器與蓄電池并聯(lián)，可以提高混合儲(chǔ)能裝置的功率輸出能力、降低內(nèi)部損耗、增加放電時(shí)間；可以減少蓄電池的充放電循環(huán)次數(shù)，延長(zhǎng)使用壽命；還可以縮小儲(chǔ)能裝置的體積、改善供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

飛輪儲(chǔ)能

飛輪儲(chǔ)能技術(shù)是一種機(jī)械儲(chǔ)能方式，能具有效率高、建設(shè)周期短、壽命長(zhǎng)、高儲(chǔ)能量等優(yōu)點(diǎn)，并且充電快捷，充放電次數(shù)無(wú)限，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。但是，飛輪儲(chǔ)能的維護(hù)費(fèi)用相對(duì)其他儲(chǔ)能方式要昂貴得多。文獻(xiàn)[15]，在分析光伏飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特性的基礎(chǔ)上，提出了一種基于模糊控制的光伏飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)有功平滑控制，利用Matlab/Simulink平臺(tái)，通過(guò)算例仿真分析了光伏飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的飛輪轉(zhuǎn)速、功率輸出狀況及平滑系數(shù)，并與無(wú)飛輪儲(chǔ)能、簡(jiǎn)單飛輪儲(chǔ)能兩種裝置進(jìn)行了比較。文獻(xiàn)[16]以光伏發(fā)電最大功率跟蹤和并網(wǎng)逆變控制為基礎(chǔ)，引入飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定功率的輸出。為了使得光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)輸出可調(diào)度的穩(wěn)定電能，采用電流內(nèi)環(huán)，電壓外環(huán)的控制方式充電和電流內(nèi)環(huán)，電壓外環(huán)的控制方式放電，使得整個(gè)系統(tǒng)輸出穩(wěn)定可調(diào)度的有功功率，有效地抑制了由于光照和環(huán)境溫度波動(dòng)而導(dǎo)致的光伏發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)輸出有功功率的波動(dòng)。

超導(dǎo)儲(chǔ)能

超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)(SMES)利用由超導(dǎo)線制成的線圈,將電網(wǎng)供電勵(lì)磁產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái),在需要時(shí)再將儲(chǔ)存的能量送回電網(wǎng)。超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)通常包括置于真空絕熱冷卻容器中的超導(dǎo)線圈、深冷和真空汞系統(tǒng)以及作為控制用的電力電子裝置。電流在由超導(dǎo)線圈構(gòu)成的閉合電感中不斷循環(huán),不會(huì)消失。超導(dǎo)儲(chǔ)能與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：由于可以長(zhǎng)期無(wú)損耗儲(chǔ)存能量,能量返回效率很高；能量的釋放速度快,通常只需幾秒鐘；采用SMES可使電網(wǎng)電壓、頻率、有功和無(wú)功功率容易調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)[17]提出使用超導(dǎo)儲(chǔ)能單元使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電壓和頻率穩(wěn)定,SEMS單元接于異步發(fā)電機(jī)的母線上，SEMS的有功控制器采用異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差量作為控制信號(hào)。文獻(xiàn)[18]針對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的聯(lián)絡(luò)線短路故障和風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速擾動(dòng),提出采用電壓偏差作為SEMS有功控制器的控制信號(hào)的策略。各種研究表明,SEMS裝置在改善風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)定性方面具有優(yōu)良的性能。

原標(biāo)題：光伏發(fā)電中的4種儲(chǔ)能技術(shù)