電池儲能系統(tǒng)在光伏中的用途及組成架構有哪些？

隨著光伏技術的進步，太陽能發(fā)電系統(tǒng)可以直接并入電網(wǎng)。但不加儲能的光伏并網(wǎng)可能對電能質量和運行調度等方面產生一些不利影響，所以配置儲能裝置很有必要，今天我們講下電池儲能系統(tǒng)在光伏中的用途與意義。



一、電池儲能系統(tǒng)在光伏電站中的用途

1、穩(wěn)定系統(tǒng)

在光伏發(fā)電系統(tǒng)當中，光伏輸出的功率曲線和負荷曲線的差異較大，并且兩者都存在不可預見的撥動性，但是如果把能源存儲在儲能系統(tǒng)當中或者通過儲能系統(tǒng)對能源進行緩沖，光伏發(fā)電系統(tǒng)即使是在撥波動很嚴重的情況下，也能夠實現(xiàn)電能的穩(wěn)定輸出和運行的平穩(wěn)。

2、能源儲備

當光伏發(fā)電系統(tǒng)運行出現(xiàn)異常時，儲能系統(tǒng)當中的電能能夠起到應急和過渡的作用。如在夜間或者陰雨天電池方陣不能發(fā)電時，電池儲能系統(tǒng)可以起到應急備用和過渡的作用，其儲能容量的多少取決于負荷的需求。

3、品質可靠

當負荷電壓出現(xiàn)高峰值、電壓下跌或者受到外界干擾引起的電網(wǎng)波動較大時，儲能系統(tǒng)能夠有效的防止其對光伏發(fā)電系統(tǒng)造成影響，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)電力的可靠和輸出的品質。



二、電池儲能系統(tǒng)的主要組成架構

儲能系統(tǒng)由電池、電器元件、機械支撐、加熱和冷卻系統(tǒng)（熱管理系統(tǒng)）、雙向儲能變流器（PCS）、能源管理系統(tǒng)（EMS）以及電池管理系統(tǒng)（BMS）共同組成。電池通過排列，連接組裝成電池模組，再和其他元器件一起固定組裝到柜體內構成電池柜體。下面我們針對其中重要的部分進行介紹。

1、電池

儲能系統(tǒng)所使用的能量型電池與功率型電池是有所區(qū)別的。如果以職業(yè)運動員舉例，功率型電池就像是短跑運動員，爆發(fā)力好，短時間內可以釋放大功率。而能量型電池更像是馬拉松運動員，能量密度高，一次充電可以提供更長的使用時間。能量型電池的另一個特點是壽命長，這一點對儲能系統(tǒng)是非常重要的。消除晝夜峰谷差是儲能系統(tǒng)的主要應用場景，而產品使用時間直接影響到項目收益。

2、熱管理

如果把電池比喻成儲能系統(tǒng)的身體，那么熱管理系統(tǒng)就是儲能系統(tǒng)的“衣服”。電池和人一樣，也需要在舒適的溫度環(huán)境（23~25℃），才能發(fā)揮更高的工作效率。如果電池工作溫度超過50℃，電池壽命會快速衰減。而溫度低于-10℃時，電池會進入“冬眠”模式，無法正常工作。

從電池面對高溫和低溫的不同表現(xiàn)可以看出，處于高溫狀態(tài)的儲能系統(tǒng)壽命和安全性會受到巨大影響，而處于低溫狀態(tài)的儲能系統(tǒng)則會徹底罷工。熱管理的作用就是根據(jù)周圍環(huán)境溫度，來給儲能系統(tǒng)舒適的溫度。從而使整套系統(tǒng)得以“延年益壽”。

3、電池管理系統(tǒng)（BMS）

電池管理系，可以將它看作電池系統(tǒng)的司令官，它是電池與用戶之間的紐帶，主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電。可以推測出系統(tǒng)的SOC（荷電狀態(tài)），熱管理系統(tǒng)的啟停，系統(tǒng)絕緣檢測和電池間的均衡。BMS應以安全作為設計初衷，遵循“預防為主，控制保障”的原則，系統(tǒng)性的解決儲能電池系統(tǒng)的安全管控。

4、雙向儲能變流器（PCS）

其實儲能變流器在日常生活中十分常見，手機充電器的功能是將家用插座中的220V交流電，轉換為手機內電池所需的5V~10V的直流電。這與儲能系統(tǒng)在充電過程中將交流電轉換為電池堆所需直流電的模式是一致的。

儲能系統(tǒng)中的PCS可以理解為一個超大號的充電器，但與手機充電器的區(qū)別在于它是雙向的。雙向PCS充當了電池堆與電網(wǎng)端之間的橋梁，一方面將電網(wǎng)端的交流電轉化為直流電為電池堆充電，另一方面將電池堆的直流電轉換為交流電回饋給電網(wǎng)。

5、能源管理系統(tǒng)（EMS）

能源管理系統(tǒng)的存在，是為了將儲能系統(tǒng)內各子系統(tǒng)的信息匯總，全方位的掌控整套系統(tǒng)的運行情況，并作出相關決策，保證系統(tǒng)安全運行。EMS會將數(shù)據(jù)上傳云端，為運營商的后臺管理人員提供運營工具。同時，EMS還負責與用戶進行直接的交互。用戶的運維人員可通過EMS實時的查看儲能系統(tǒng)的運行情況，做到實施監(jiān)管。



三、電池儲能系統(tǒng)的未來發(fā)展

如今，越來越多的企業(yè)和住宅用戶能夠利用電池儲能系統(tǒng)提供維持電網(wǎng)穩(wěn)定的基本服務。公用事業(yè)公司將繼續(xù)推進越來越復雜的費率結構，以更準確地反映其成本和供電的環(huán)境影響。而隨著氣候變化導致出現(xiàn)極端的天氣和電力中斷，電池儲能系統(tǒng)的價值和重要性將會顯著提高。

另外，在國家大力支持分布式光伏發(fā)電的政策激勵下，應積極推進配置儲能系統(tǒng)的屋頂光伏電站的研究與示范運行，挖掘社區(qū)儲能系統(tǒng)的潛在市場需求，探索分布式光儲電站的市場化運行機制，實現(xiàn)儲能產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。