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儲(chǔ)能在光伏項(xiàng)目中應(yīng)用探究

對(duì)于目前的峰谷電價(jià)水平，行業(yè)普遍認(rèn)為，推動(dòng)用戶側(cè)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，峰谷電價(jià)差7毛是一個(gè)檻。

本文從儲(chǔ)能的類型、商業(yè)模式、設(shè)計(jì)方案等方面講下儲(chǔ)能，希望大家看完對(duì)儲(chǔ)能有初步的了解。

一、儲(chǔ)能系統(tǒng)的類型

根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，太陽能光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)分為離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、并離網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)、并網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)和多種能源混合微網(wǎng)系統(tǒng)等四種。

1、光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，不依賴電網(wǎng)而獨(dú)立運(yùn)行，應(yīng)用于偏僻山區(qū)、無電區(qū)、海島、通訊基站和路燈等應(yīng)用場(chǎng)所。系統(tǒng)由光伏方陣、太陽能控制器、逆變器、蓄電池組、負(fù)載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，通過太陽能控制逆變一體機(jī)給負(fù)載供電，同時(shí)給蓄電池組充電;在無光照時(shí)，由蓄電池通過逆變器給交流負(fù)載供電。

光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是專門針對(duì)無電網(wǎng)地區(qū)或經(jīng)常停電地區(qū)場(chǎng)所使用的，是剛性需求，離網(wǎng)系統(tǒng)不依賴于電網(wǎng)，靠的是“邊儲(chǔ)邊用”或者“先儲(chǔ)后用”的工作模式，干的是“雪中送炭”的事情。對(duì)于無電網(wǎng)地區(qū)或經(jīng)常停電地區(qū)家庭來說，離網(wǎng)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，目前光伏離網(wǎng)度電成本約1.0-1.5元，相比并網(wǎng)系統(tǒng)要高很多，但相比燃油發(fā)電機(jī)的度電成本1.5-2.0元，更經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

2、并離網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)

并離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于經(jīng)常停電，或者光伏自發(fā)自用不能余量上網(wǎng)、自用電價(jià)比上網(wǎng)電價(jià)貴很多、波峰電價(jià)比波谷電價(jià)貴很多等應(yīng)用場(chǎng)所。

系統(tǒng)由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能并離網(wǎng)一體機(jī)、蓄電池組、負(fù)載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，通過太陽能控制逆變一體機(jī)給負(fù)載供電，同時(shí)給蓄電池組充電;在無光照時(shí)，由蓄電池給太陽能控制逆變一體機(jī)供電，再給交流負(fù)載供電。

相對(duì)于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，并離網(wǎng)系統(tǒng)增加了充放電控制器和蓄電池，系統(tǒng)成本增加了30%左右，但是應(yīng)用范圍更寬。一是可以設(shè)定在電價(jià)峰值時(shí)以額定功率輸出，減少電費(fèi)開支;二是可以電價(jià)谷段充電，峰段放電，利用峰谷差價(jià)賺錢;三是當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，光伏系統(tǒng)做為備用電源繼續(xù)工作，逆變器可以切換為離網(wǎng)工作模式，光伏和蓄電池可以通過逆變器給負(fù)載供電。

3、光伏并網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)

并網(wǎng)儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，能夠存儲(chǔ)多余的發(fā)電量，提高自發(fā)自用比例，應(yīng)用于光伏自發(fā)自用不能余量上網(wǎng)、自用電價(jià)比上網(wǎng)電價(jià)價(jià)格貴很多、波峰電價(jià)比波平電價(jià)貴很多等應(yīng)用場(chǎng)所。系統(tǒng)由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能控制器、電池組、并網(wǎng)逆變器、電流檢測(cè)裝置、負(fù)載等構(gòu)成。當(dāng)太陽能功率小于負(fù)載功率時(shí)，系統(tǒng)由太陽能和電網(wǎng)一起供電，當(dāng)太陽能功率大于負(fù)載功率時(shí)，太陽能一部分給負(fù)載供電，一部分通過控制器儲(chǔ)存起來。

在一些國(guó)家和地區(qū)，之前裝了一套光伏系統(tǒng)，后取消了光伏補(bǔ)貼，就可以安裝一套并網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，讓光伏發(fā)電完全自發(fā)自用。并網(wǎng)儲(chǔ)能機(jī)可以兼容各個(gè)廠家的逆變器，原來的系統(tǒng)可以不做任何改動(dòng)。當(dāng)電流傳感器檢測(cè)到有電流流向電網(wǎng)時(shí)，并網(wǎng)儲(chǔ)能機(jī)開始工作，把多余的電能儲(chǔ)存到蓄電池中，如果蓄電池也充滿了，還可以打開電熱水器。晚上家庭負(fù)載增加時(shí)，可以控制蓄電池通過逆變器向負(fù)載送電。

4、微網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)

微網(wǎng)系統(tǒng)由太陽能電池方陣、并網(wǎng)逆變器、PCS雙向變流器、智能切換開關(guān)、蓄電池組、發(fā)電機(jī)、負(fù)載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，通過逆變器給負(fù)載供電，同時(shí)通過PCS雙向變流器給蓄電池組充電;在無光照時(shí)，由蓄電池通過PCS雙向變流器給負(fù)載供電。

微電網(wǎng)可充分有效地發(fā)揮分布式清潔能源潛力，減少容量小、發(fā)電功率不穩(wěn)定、獨(dú)立供電可靠性低等不利因素，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行，是大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充。微電網(wǎng)可以促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代，從經(jīng)濟(jì)環(huán)保的角度可以發(fā)揮巨大作用。專家表示，微電網(wǎng)應(yīng)用靈活，規(guī)模可以從數(shù)千瓦直至幾十兆瓦，大到廠礦企業(yè)、醫(yī)院學(xué)校，小到一座建筑都可以發(fā)展微電網(wǎng)。

二、儲(chǔ)能發(fā)展的幾種商業(yè)模式

1、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容

變壓器的額定容量在出廠的那一刻起就是固定的，而當(dāng)電力用戶由于后期某些需求的影響，造成變壓器滿額運(yùn)行，就要進(jìn)行擴(kuò)容，據(jù)了解，一般地區(qū)的擴(kuò)容費(fèi)用都非常高，這個(gè)時(shí)候安裝儲(chǔ)能就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，避免花費(fèi)大量金錢。

2、需求響應(yīng)

需求響應(yīng)，說的簡(jiǎn)單點(diǎn)，就是用戶根據(jù)電網(wǎng)發(fā)出的信號(hào)，改變負(fù)荷曲線的行為。我國(guó)的電力負(fù)荷曲線有個(gè)非常明顯的高峰，實(shí)行需求側(cè)響應(yīng)能有效的改善這一現(xiàn)象。用戶的儲(chǔ)能設(shè)施參與需求響應(yīng)后，電網(wǎng)會(huì)給一定的補(bǔ)償費(fèi)用，或者依靠峰谷價(jià)差獲得收益。有一點(diǎn)需要注意，參與需求響應(yīng)是要接受電網(wǎng)的調(diào)度。

3、需量電費(fèi)管理

想要知道儲(chǔ)能如何參與需量電費(fèi)管理，首先一定要了解什么是需量電費(fèi)，簡(jiǎn)單點(diǎn)說，就是大工業(yè)客戶針對(duì)變壓器收取的電費(fèi)，而無論是按變壓器的容量收取，還是按最大負(fù)荷收費(fèi)，都無法滿足用戶的峰谷用電負(fù)荷特性，而儲(chǔ)能可以進(jìn)行削峰填谷，改善這一狀況，減少需量電費(fèi)。

4、配套工商業(yè)光伏

隨著光伏補(bǔ)貼的退坡，光伏企業(yè)必須尋找新的模式提高收益。工商業(yè)光伏+儲(chǔ)能，可以提高自發(fā)自用率，從而減輕用戶的電費(fèi)壓力，同時(shí)也可以白天對(duì)儲(chǔ)能電池充電，晚上放電，從而賺錢價(jià)差。

5、峰谷價(jià)差

相信很多人對(duì)這個(gè)盈利模式一點(diǎn)也不陌生，目前大部分企業(yè)的盈利來源就是峰谷價(jià)差。峰谷價(jià)差是指根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷變化情況，將每天24小時(shí)劃分為高峰、平段、低谷等多個(gè)時(shí)段，對(duì)各時(shí)段分別制定不同的電價(jià)水平，以鼓勵(lì)用電客戶合理安排用電時(shí)間，削峰填谷，提高電力資源的利用效率。

7月2日，國(guó)家發(fā)改委網(wǎng)站正式發(fā)布《關(guān)于創(chuàng)新和完善促進(jìn)綠色發(fā)展價(jià)格機(jī)制的意見》，文件中說：“加大峰谷電價(jià)實(shí)施力度，運(yùn)用價(jià)格信號(hào)引導(dǎo)電力削峰填谷。省級(jí)價(jià)格主管部門可在銷售電價(jià)總水平不變的前提下，建立峰谷電價(jià)動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，進(jìn)一步擴(kuò)大銷售側(cè)峰谷電價(jià)執(zhí)行范圍，合理確定并動(dòng)態(tài)調(diào)整峰谷時(shí)段，擴(kuò)大高峰、低谷電價(jià)價(jià)差和浮動(dòng)幅度，引導(dǎo)用戶錯(cuò)峰用電。鼓勵(lì)市場(chǎng)主體簽訂包含峰、谷、平時(shí)段價(jià)格和電量的交易合同。利用峰谷電價(jià)差、輔助服務(wù)補(bǔ)償?shù)仁袌?chǎng)化機(jī)制，促進(jìn)儲(chǔ)能發(fā)展。利用現(xiàn)代信息、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，鼓勵(lì)電動(dòng)汽車提供儲(chǔ)能服務(wù)，并通過峰谷價(jià)差獲得收益。完善居民階梯電價(jià)制度，推行居民峰谷電價(jià)。”

對(duì)于目前的峰谷電價(jià)水平，行業(yè)普遍認(rèn)為，推動(dòng)用戶側(cè)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，峰谷電價(jià)差7毛是一個(gè)檻。

附江蘇峰谷電價(jià)表：

從上圖可以看出，江蘇最大的峰谷價(jià)差是0.9342元每千瓦時(shí)，當(dāng)電差達(dá)到7毛以上，儲(chǔ)能就有盈利的可能性。峰谷電價(jià)差較大的在江蘇、北京等省市。

三、儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)和配置

以下以并離網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)為例

1、如何去設(shè)計(jì)一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)?

可以看到，與并網(wǎng)系統(tǒng)相比較。逆變器要改為混合型逆變器，即并網(wǎng)和離網(wǎng)儲(chǔ)能一體功能的機(jī)器。同時(shí)要增加儲(chǔ)能蓄電池。

2、如何為儲(chǔ)能系統(tǒng)選配蓄電池?

由于是設(shè)計(jì)的是離并網(wǎng)一體儲(chǔ)能系統(tǒng)，負(fù)載用電可以由電網(wǎng)作為后備。那么蓄電池的選擇可以根據(jù)計(jì)劃儲(chǔ)存的能量來確定。例如，計(jì)劃配置可以儲(chǔ)存10度電的蓄電池，該如何選擇呢?10度電，即10kWh，也就是10000VAh。

電池額定電壓：48V

電池放電效率取94%

考慮到電池壽命和性能，計(jì)算時(shí)采用鋰電池電池的放電深度(80%)。

鉛酸電池的放電深度一般在50%~70%。

1)選用鋰電池

計(jì)算所得電池容量

鋰電電池常規(guī)規(guī)格48V，50Ah，可以選用6并聯(lián)，總?cè)萘?00Ah。

2)選用鉛酸電池

鉛酸電池放電深度取50%。

需要12V，100Ah鉛酸電池20節(jié)，進(jìn)行4串5并連接，總?cè)萘?00Ah。

這時(shí)，大家也許會(huì)有疑問：為什么鉛酸電池發(fā)電深度只有50%?

從循環(huán)此事與放電深度的關(guān)系曲線圖中可見，放電深度為50%，當(dāng)有效容量變?yōu)?0%時(shí)。循環(huán)充放電次數(shù)約500次。按照一天一次充放電，電池壽命不到兩年。所以適當(dāng)增大電池容量，減小放電深度，可以延長(zhǎng)電池的使用壽命。

四、儲(chǔ)能蓄電池成本

從目前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來看，鋰電池和鉛蓄電池占據(jù)大部分電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)。電化學(xué)儲(chǔ)能載體是各種二次電池，主要包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池和液流電池等。

先計(jì)算成本，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要設(shè)備是儲(chǔ)能雙向變流器，儲(chǔ)能蓄電池和配套的電費(fèi)等設(shè)備，目前大型的儲(chǔ)能蓄電池價(jià)格有所下降，鋰電池能做到每度1.6元，使用壽命約8-12年，充電效率約88%，鉛炭電池能做到每度0.7元，使用壽命約5-7年，充電效率約85%。盡管商業(yè)模式簡(jiǎn)單明了，但投資回收期仍然很長(zhǎng)。

總結(jié)，行業(yè)資深人士認(rèn)為，儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展還需要更多的產(chǎn)業(yè)政策支持，包括稅收、社會(huì)資本的接入、并網(wǎng)接入支持等更多有利的組合拳的形式，給市場(chǎng)提供一個(gè)良性的發(fā)展空間。CNESA今年4月提供的行業(yè)研究白皮書顯示，中國(guó)的儲(chǔ)能市場(chǎng)未來3年主要場(chǎng)景分布中，商用節(jié)能占到27.8%，調(diào)峰調(diào)頻占到24.1%，戶用光伏占到18.5%。在政策上，峰谷電價(jià)差未來是否能夠擴(kuò)大，在較長(zhǎng)的投資回收周期中，電力價(jià)格的變化將對(duì)儲(chǔ)能項(xiàng)目的收益產(chǎn)生重大的影響。 

原標(biāo)題：儲(chǔ)能在光伏項(xiàng)目中應(yīng)用探究