浅析光伏储能系统在变电所中的应用

安科瑞 刘迈

　　摘要：本文聚焦于光伏储能系统在变电所中的应用与优化。详细阐述了光伏储能系统的工作原理及其在变电所中的重要作用。通过对实际应用案例的分析，探讨了系统存在的问题与挑战，并提出了针对性的优化策略。研究结果表明，合理应用和优化光伏储能系统能够显著提高变电所的能源利用效率和供电稳定性，为变电所的可持续发展提供有力支持。

　　关键词：光伏储能系统；变电所；应用；优化；能源利用效率；供电稳定性

　　随着全球气候变化的严峻挑战和能源结构的深刻调整，可再利用能源的开发利用已成为全球共识。光伏发电作为有发展潜力的可再利用能源之一，其规模化应用对于减少化石能源依赖、降低碳排放具有重要意义。由于光伏发电的间歇性和波动性影响了其直接并网的情况，对电网的安全稳定运行构成了威胁。在此背景下，光伏储能系统的出现为解决这一问题提供了途径。通过将储能装置与光伏发电系统相结合，可以实现电能的储存与释放，平抑光伏出力的波动，提高电力系统的灵活调节情况。变电所作为电力系统中的重要环节，其运行状态直接影响电网的整体性能。

　　1 光伏储能系统在变电所中的应用

　　1.1 变电所中光伏储能系统的接入方式

　　在变电所中引入光伏储能系统，能够大大提升电力系统的稳定性和灵活性。光伏储能系统的接入方式主要分为以下几种：

　　直流侧接入

　　这种方式通常是将光伏阵列与储能电池直接连接到逆变器的直流输入端。光伏阵列发出的直流电通过逆变器转换为交流电后，供给变电所使用，同时多余的电能存储在储能电池中。当光伏电力不足或系统故障时，储能电池通过逆变器释放电能，保证供电的连续性。

　　交流侧接入

　　交流侧接入方式又分为变压器低压侧接入和变压器高压侧接入。低压侧接入是将储能系统接入变压器的低压侧，与原有电网共享一个变压器；而高压侧接入则是储能系统形成单独的储能电站模块，直接接入高压电网。这种方式便于实现电能的快速调度和响应，适用于对电能质量要求较高或需进行大规模储能的变电所。

　　混合接入方式

　　在某些复杂系统中，可能会采用直流侧和交流侧混合接入的方式。这样既能充分利用直流侧的较好效率，又能通过交流侧实现更灵活的电能调度和并网管理。

　　1.2 应用带来的优势与效益

　　（1）提高供电可靠性

　　光伏储能系统能够在电网故障或停电时迅速切换为孤岛运行模式，为变电所及重要负荷提供应急电源，保证供电的连续性和可靠性。

　　（2）降低运营成本

　　光伏储能系统利用太阳能发电，降低了对传统能源的依赖，减少了电费支出。同时，储能电池在峰谷电价时段进行充放电操作，实现了经济调度，进一步降低了运营成本。

　　（3）提升电能质量

　　光伏储能系统能够平稳光伏并网发电的波动，提升电网的功率因数与谐波状况，提高电能质量。

　　（4）提升电网应变性

　　储能系统的引入让电网能够更灵活地应对负荷 变化，提高电网的调节效能和应对突发状况的效能。

　　（5）助力可再生能源运用

　　光伏储能系统的广泛应用助力了太阳能等可再生能源的规模化开发和运用，有助于达成能源结构的优化和可持续发展。

　　2 光伏储能系统在变电所应用中存在的问题

　　2.1 技术层面的阻碍

　　在光伏储能系统应用于变电所的过程中，技术层面的阻碍是不可忽视的问题。这些阻碍主要包括：

　　（1）储能技术的不完善

　　尽管锂离子电池等储能技术已经取得了显著进步，但在能量密度、循环寿命、安全性能等方面仍有待提高。储能技术的不完善可能导致储能效率不佳、系统寿命缩短以及安全隐患等问题。

　　（2）并网技术繁杂

　　光伏储能系统需要实现与电网的双向互动，这要求系统具备高度智能化的并网控制技术。然而，目前并网技术仍存在一些难题，如如何准确预估光伏出力、如何迅速响应电网调度指令等，这些都可能影响系统的稳定运行。

　　（3）系统整合难度大

　　光伏储能系统需要与变电所的其他设备进行整合，如变压器、开关柜、保护装置等。由于不同设备之间可能存在技术差异和适配性问题，系统整合难度较大，需要具备一定技术水平的团队进行设计和调试。

　　2.2 管理与维护挑战

　　（1）运维人才短缺

　　光伏储能系统涉及多个技术领域，需要专业的运维人才进行管理和维护。然而，目前市场上具备相关技能和经验的人才相对短缺，难以满足日益增长的市场需求。

　　（2）运维管理复杂

　　光伏储能系统的运维管理相对复杂，需要定期对设备进行巡检、维护、故障排查等工作。同时，还需要对系统的运行数据进行实时监测和分析，以便及时发现并解决问题。运维管理的复杂性要求运维团队具备高度的责任心和专业技能。

　　（3）安全管理难度大

　　光伏储能系统涉及高压电、易燃易爆物品等危险因素，安全管理难度较大。运维团队需要严格遵守安全操作规程，定期进行安全培训和演练，确保系统的安全运行。还需要建立健全的安全管理制度和应急预案，以应对突发事件的发生。

　　3安科瑞系统组网结构

　　系统功能

　　3.1、综合看板

　　光伏电站位置显示,光伏电站数量，峰值发电功率，实时发电功率显示,统计所有光伏电站日、月、年发电量计算标准煤节约量以及二氧化碳减排量柱状图展示每月发电量。

3.2、电站状态

　　展示光伏电站发电功率，峰值功率等基本参数,统计当前光伏电站日、月、年发电量,摄像头实时监测接入辐照度、环境温湿度、风速等环境参数显示当前光伏电站逆变器接入数量及其基本参数。

3.3、逆变器状态

　　逆变器基本参数显示,日、月、年发电量显示,通过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线直流侧电压电流查询,交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询。

　　3.4、电站发电统计

　　统计列表中所有光伏电站日、月、年发电量，支持柱状图和曲线图切换展示以及报表导出功能。

　　3.5、逆变器发电统计

　　统计当前光伏电站中所有逆变器的日、月、年发电量，支持柱状图和曲线图切换展示以及报表导出功能。

　　3.6、逆变器曲线分析

　　展示逆变器直流侧电压、电流曲线，交流侧功率曲线以及环境辐照度曲线、温度曲线。便于用户进行整体分析。

　　4配置方案

　　在碳中和方案的可选项中，新能源的使用可能是较多的选择。风电和集中式光伏电站受地理和自然条件限制，不可能适用于所有地方，所以分布式光伏必将被大力发展。安科瑞在分布式光伏系统中可以提供汇流箱、直流汇流采集装置、防逆流检测装置、电能质量监测、直流计量、智能网关、分布式光伏运维云平台等解决方案。

　　5 结语

　　光伏储能系统的引入为变电所的能源供应增添了新的动力，提高了能源利用的灵活性和可靠性。其在优化能源结构、降低运行成本、提升供电质量等方面表现出了巨大的潜力。

　　随着智能电网建设的深入推进和可再生能源比例的不断提高，光伏储能系统将在提升电网灵活性、助力清洁能源消纳、保障电力供应安全等方面发挥更加重要的作用。我们也需要继续加强技术研发和创新，不断优化系统设计和控制策略，以应对日益复杂的电网运行环境和更高的能源利用要求。

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　　[3]李天翔,唐康贤.太阳能光伏发电储能控制技术研究[J].光源与照明,2024(06):129-131.

　　[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.