2022基于光伏发电系统的储能方案及控制策略

基于光伏发电系统的储能方案及控制策略

一、光伏发展离不开储能的支撑二、储能在光伏电站的价值分析及典型方案三、

储能解决方案及案例分享目

录

1.矛盾重重

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光伏高速增长与有限的新增电网消纳山西河南广东湖南电网新增光伏消纳8001508080080单位（万千瓦）2020年部分电网公司发布新增光伏消纳空间150光伏装机增长趋势：2019年中国新增光伏装机30.36GW，累计装机超2亿千瓦，占全国电源总装机10%，占全世界三分之一。2019全国光伏发电量占全国总发电量3.1%。根据国家规划，2050年可再生能源消费比重将超过50%的目标，未来30年，中国能源将发

生深刻变化，可再生能源将逐步变为主导能源。预计2050年太阳能发电装机容量将由目前10%提高到31%左右。中国光伏行业未来将保持持续稳定增长；有限电网消纳空间：各地电网公司受网架结构、负荷增长速度、电网灵活性调节电源不足等因素影响，消纳能力有较大不确定性，例如河南电网在无储能的情况下未来5年无新增新能源消纳空间。数据来源：

2020国家电网有限公司

服务新能源发展报告

光伏发电常规能源灵活性非灵活调节电源灵活调节电源预测性发电随机波动，预测误差大计划出力转动惯量0转动惯量具备维持系统稳定的惯量和阻尼调度难度大小2.

电网压力

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灵活调节电源严重不足大规模光伏接入电网面临挑战系统功率平衡问题调峰调频难度加大系统稳定抗扰动能力降低新能源消纳弃光现象电能质量功率因数谐波问题电压问题等源/网协调规划电源电网结构变化01 02 03 04 05 06调度难度大幅增加新能源消纳系统安全经济调度三者平衡

3.

储能趋势

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光储将是最经济的电网友好型能源光伏系统成本持续下降：2020中国光伏LCOE平均38＄/MWh（火电成本35＄/MWh）；储能系统成本大幅下降：

2020中国储能系统LCOE约115

＄/MWh（比2019年降21%，比2018年降49%2小时储能系统具备与燃气电厂相当价格竞争力，）

彭博社预测2023

年全球电池均价低于100

＄/kWh，根CENESA预测2024年电化学储能市场规模超24GW。重心转移：2020年中国储能市场发展重心转向可再生能源并网；地域分布：13+家发电集团发布新能源储能招标信息，光储主要分布在山东、山西、内蒙等地；规模预测：2019年~2020年Q1，中国宣布的可再生能源+储能1.4GW；2020年中国预期可再生能源+储能项目规模1.2GW+。

4、超10省强制或鼓励新能源配储能去年要求10%发，分批次建成。今年竞价光伏20%储能2h，且要求一次性建成28个风电项目20%储能规模700MWh以上光伏10%储能优先考虑带储能的风电项目无储能无消纳，建议配足够的储能提高调峰能力平价风电不低于10%储能竞价光伏5%储能1h乌兰察布600万风电基地配套储能36项光储项目，221MW/446MWh风光+储能，充电0.55元/kWh补偿特高压基地202.86MW/202.86MWh2GW竞/平价，5%储能2h新增80万竞价和平价光伏，建议配15~20%储能存量风光电站开展一次调频改造支持储能产业落户支持储能在光伏风电项目中推广开展风光储一体化电网技术研发要求风电配置20%储能新疆青海湖南安徽江西山东内蒙山西河南湖北辽宁吉林

一、光伏发展离不开储能的支撑二、储能在光伏电站的价值分析及典型方案三、

储能解决方案及案例分享目

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新能源+储能是未来满足新能源发电大规模接入电网的重要手段平衡系统实时功率上网电能质量更优一次调频、平滑输出、跟踪发电计划曲线功率价值能量吞吐时移上网电量更多移峰填谷、提升消纳提升输电线路利用率能量价值提升容量系数容量备用改善新能源电站容量可信度容量价值1.

光储耦合3大价值类型

1.1

功率价值

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跟踪发电计划、出力平抑响应速度快、精度高：电化学储能具备秒级响应速度，响应速度、精度等高于火电、水电双向调节能力：能完美平抑新能源出力波动，以及精准跟踪调度计划曲线有效避免新能源电站双细则考核罚款图片来源于网络图片来源于网络

1.2

能量价值

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移峰填谷、减少弃光弃风，提升新能源消纳限电下，光伏+储能运行曲线 无限电，光伏运行曲线受网架结构、峰谷负荷差异、火电最小技术出力等因素影响，大规模光伏高峰出力期间，部分电网无法全部消纳；通过储能实现能量搬移，减少弃光提高新能源电站收入以及电网消纳能力

1.3

容量价值——提升光伏电站容量可信度光伏出力与负荷相关性不强光伏出力与负荷相关性较强储能作为灵活性极强的调节资源，通过能量搬移，提高光伏电站出力与负荷相关性，从而提高光伏电站容量可信度，减少系统中其他备用容量；有利于电网调度与提高安全运行水平

2、储能商业化面临问题安全问题安全事故频发、标准亟待完善缺乏系统级别风险评估、BMS功能安全评估；消防、土地、

环保、交通等相关审批要件缺失等政策风险储能电站的市场主体身份的认可、调度策略、充放电价格、计量方式、费用结算方式等政策有待细化；政策可持续问题成本问题锂离子电池成本近10年来下降接近90%，但目前成本仍然偏高仍需通过技术突破、系统设计优化不断降低成本市场机制现货市场、辅助服务市场等市场化机制尚不完善，储能参与调峰、调频、备用、黑启动等服务价值无法量化

3、光伏储能的典型布置方案站内交流侧耦合、站外交流侧集中共享储能储能需要单独并网点EMS策略相对简单集中单独布置、便于管理，适用于大型新能源场站；调峰调频、平滑功率曲线、跟踪AGC分散式储能直流测、交流侧两种耦合两种方式储能无需单独并网点无需升压变，能量转换环节少，效率高分散在各子方阵，适用于存量弃电电站升级改造平滑功率曲线，移峰填谷，降低弃电；集中式储能

光伏子阵列N直流汇流箱集中式光伏逆变器变压器交流母线

光伏子阵列1直流汇流箱储能电池系统1#DC/DC变流器光伏子阵列N直流汇流箱集中式光伏逆变器变压器光伏子阵列1直流汇流箱储能电池系统N#DC/DC变流器光伏子阵列N直流汇流箱集中式光伏逆变器变压器交流母线光伏子阵列1直流汇流箱储能电池系统1#AC/DC储能变流器光伏子阵列N直流汇流箱集中式光伏逆变器变压器光伏子阵列1直流汇流箱储能电池系统N#AC/DC储能变流器变压器光伏子阵列N直流汇流箱集中式光伏逆变器变压器交流母线光伏子阵列1直流汇流箱储能电池系统AC/DC储能变流器光伏子阵列N直流汇流箱集中式光伏逆变器变压器光伏子阵列1直流汇流箱3.1

光伏发电侧（集中式3.125MW）+储能分布式交流紧耦合站内独立交流耦合直流耦合

光伏子阵列NMPPT汇流箱集散式光伏逆变器变压器交流母线

光伏子阵列1MPPT汇流箱储能电池系统1#DC/DC变流器光伏子阵列NMPPT汇流箱集散式光伏逆变器变压器光伏子阵列1MPPT汇流箱储能电池系统N#DC/DC变流器光伏子阵列NMPPT汇流箱集散式光伏逆变器变压器交流母线光伏子阵列1MPPT汇流箱储能电池系统1#AC/DC储能变流器光伏子阵列NMPPT汇流箱集散式光伏逆变器变压器光伏子阵列1MPPT汇流箱储能电池系统N#AC/DC储能变流器变压器光伏子阵列NMPPT汇流箱集散式光伏逆变器变压器交流母线光伏子阵列1MPPT汇流箱储能电池系统AC/DC储能变流器光伏子阵列NMPPT汇流箱集散式光伏逆变器变压器光伏子阵列1MPPT汇流箱3.2

光伏发电侧（集散式3.15MW）+储能分布式交流紧耦合站内独立交流耦合直流耦合

光伏子阵列1交流母线储能电池系统1#DC/DC变流器DC/DCDC/AC组串式逆变器1#光伏子阵列N储能组串式逆变器光伏子阵列N组串式逆变器变压器1交流母线光伏子阵列1组串式逆变器储能电池系统AC/DC储能变流器光伏子阵列N组串式逆变器变压器N光伏子阵列1组串式逆变器储能电池系统AC/DC储能变流器变压器光伏子阵列N组串式逆变器变压器1交流母线光伏子阵列1组串式逆变器储能电池系统AC/DC储能变流器光伏子阵列N组串式逆变器变压器N光伏子阵列1组串式逆变器3.3

光伏发电侧（组串式225kW）+储能分布式交流紧耦合站内独立交流耦合直流耦合

3.4

站外交流侧集中式共享储能电站

部件效率站外共享交流耦合站内独立交流耦合分布式交流紧耦合直流侧耦合平均效率平均效率平均效率平均效率逆变器98.50%98.50%98.50%98.50%PCS98.50%98.50%98.50%99.00%35kV升压变压器(光伏逆变)99.00%99.00%99.00%99.00%220kV升压变压器(光伏逆变)99.00%—

——

——

—35kV升压变压器(PCS)99.00%99.00%99.00%99.00%220kV升压变压器(PCS)99.00%—

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—电池（充电/放电）97.80%97.80%97.80%97.80%其它损耗(线损/温度控制等)98.50%98.50%98.50%98.50%系统效率/充电89.78%91.61%93.46%95.37%系统效率/放电93.

00%93.94%93.94%93.00%系统效率/总计83.50%86.06%87.80%88.70%项目站外共享交流耦合站内独立交流耦合分布式交流紧耦合直流侧耦合系统结构更加集中集中分布分布设备投资高较高低低DC/AC

容配比无改善无改善无改善可达400%系统安全性适中适中高高系统效率低中中高与原有光伏系统的兼容性高高较低高能量管理系统的复杂性简单简单复杂复杂电池种类的兼容性各种电池大部分电池种类大部分电池种类大部分电池种类电网接入手续标准标准标准困难（国内）扩容能力强较强难难4、各类型储能电站对比

项目站外共享交流耦合站内独立交流耦合分布式交流紧耦合直流侧耦合容量价值1、无法解决高容配比容量损失；2、回路线缆利用率一般1、无法解决高容配比容量损失；2、交流输电回路线缆利用率高1、无法解决高容配比容量损失2、交流回路线缆利用率高1、配合光伏电站高容配比，可有效提高电站的利用小时数，电站的容量可信度高；2、交直流回路线缆利用率高功率价值1、平滑功率输出，电能质量好；2、可参与区域或跨区域调频；3、不受限与光伏、风电等配置，可灵活扩容1、平滑功率输出，电能质量好；2、一次调频效果较好；3、可跟踪调度计划，光储互补出力1、平滑功率输出，电能质量好2、一次调频效果较差1、平滑功率输出，电能质量好；2、一次调频效果差能量价值1、无法解决高容配比带来的弃光损失；2、可进行区域或跨区域调峰1、无法解决高容配比带来的弃光损失；2、可进行双向调峰1、无法解决高容配比带来的弃光损失；2、可进行双向调峰1、可解决高容配比带来的弃光损失，提升电站发电量；2、受逆变器单向导通，只能进行单向调峰5、各类型储能电站出力效果对比

一、光伏发展离不开储能的支撑二、储能在光伏电站的价值分析及典型方案三、储能解决方案及案例分享目

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三大主营业务领域光伏逆变器储能变流器及系统集成电能质量产品有源滤波器低压无功补偿器三相不平衡补偿器直流耦合储能变流器交流耦合储能变流器储能系统集成集中式逆变器组串式逆变器集散式逆变器

125kW模块化设计，可以扩展到兆瓦级或更高采用碳化硅功率器件，转换效率高适用于新建光伏电站和现有光伏电站的改造升级覆盖100kW〜630kW的全功率范围，支持多机并联功能，扩展方便完善的保护措施，具有主动的故障监视和保护功能适用于发、输、配、用电侧及微电网等多种应用场合2MW〜2.5MW，IP54防护等级，适应恶劣的户外环境集成PCS和变压器，具有系统效率高、成本低、占地面积小等特点适用于大规模新能源发电站及火电厂储能调频等领域AC

耦合储能变流器中压箱式储能变流器DC

耦合储能变流器1000V储能变流器

单机2.5MW〜3.45MW，最高效率99％关键器件IP65，恶劣环境下可靠运行适用于大型储能电站5MW〜13.8MW变流升压一体化解决方案，价格更低、效率高、占地小高度集成，运输、吊装、安装、运维更加便捷高效适用于大型储能电站中压户外型储能变流器中压户外型储能变流器AC

耦合储能变流器1500V大功率户外型储能PCS2.5MW〜3.45MW变流升压一体化解决方案，价格更低、效率高、占地小高度集成，运输、吊装、安装、运维更加便捷高效适用于大型储能电站

ESCS系列Module、Pack、Rack、集装箱，覆盖1000V，1500V，0.5C，1C等多种电池解决方案电池柜(Rack)(19S*3P12S)电池(690V/270Ah)内置SBMS，检测/保护197kWh,

2200kg电池模块(Pack)(3P12S)电池模块(38.4V/270Ah)内置BMU，被动均衡10.3kWh,

90kg电池模组(Module)(3P4S)电池模块(12.8V/270Ah)电压、温度线束625*241*140(mm)型号：CESS-500-1576功率：500kW容量：1576kWh40尺标准集装箱型号：CESS-100-352功率：100/125kW容量：352kWh10尺标准集装箱

华能清洁能源格尔木500kW/2000kWh储能项目中天1MWh

LFP集装箱，采用分仓设计南都1MWh

铅碳集装箱，采用无分舱设计2017年10月青海格尔木250kW/1000kWh铅碳电池储能系统+250kW/1000kWh磷酸铁锂电池储能系统项目时间项目地点

项目组成

国家电投黄河水电多能互补基地1750kW/2724kWh储能项目2018年6月26日青海共和1.75MW/2.724MWh三元锂电池储能系统项目时间项目地点

项目组成

北控清洁能源力信镇江产业园区3.5MW/12.53MWh储能项目2018年12月26日江苏

镇江3.5MW/12.53MWh磷酸铁锂电池储能系统

项目时间项目地点项目组成

张家口“奥运风光城”30MW光伏+10MW/10MWh储能项目2020年张家口10MW/10MWh磷酸铁锂电池储能系统

项目时间项目地点项目组成

新疆光储柴微电网储能（×5个项目）2019年10月30日新疆喀什1.25MW/3MWh磷酸铁