探討:光伏電站限電損失及如何應對?
那么對于整個電站限電損失量(逆變器交流側)的估算可參考下面步驟:
①采集標桿逆變器的當天發(fā)電量E0(一般可從監(jiān)控系統(tǒng)的后臺讀取),逆變器對應方陣的實際裝機容量(對于運行多年的電站,建議重新對光伏方陣區(qū)進行裝機容量測試),然后計算標桿逆變器的每千瓦的發(fā)電量E0/P0(單位:kWh/kW)。
②逆變器1#裝機容量P1,當天發(fā)電量E1,限電損失量=(E0/P0)*P1*K1-E1(K1為標桿逆變器與1#逆變器發(fā)電差異系數,根據各逆變器實際發(fā)電量的統(tǒng)計分析,該系數為2%至10%不等)。通過此方法估算其他逆變器的限電損失量,累加可得整個電站當天的限電損失量。
③需要注意的是由于通訊異常、方陣發(fā)電異常、逆變器停機等帶來的損失不屬于限電損失,需要計算故障損失發(fā)電量,并從限電損失量中減去該值。
上述計算方法得當的限電損失量為估算值,如果沒有標桿逆變器,可通過實際輻照度、環(huán)境溫度和實際系統(tǒng)效率來估算電站的理論應發(fā)電量,并減去當天的實際發(fā)電量可粗略作為限電損失。
3.限電技術對策
目前針對上述限電問題,在技術層面可在原有并網電站引入儲能環(huán)節(jié),以儲能補償實際光伏輸出功率與限定有功功率的差額,降低限電損失量,儲能系統(tǒng)根據耦合方式的不同,分為直流側耦合和交流側耦合,如家庭戶用小型儲能系統(tǒng)光伏在直流側耦合,而對于大型地面電站,一般以交流側耦合為主。下文簡要介紹交流側耦合的充放電判斷依據和容量配置估算。
參考下圖4左,橫線陰影部分表示能量輸入儲能裝置,對其進行充電,能量來源于光伏電力。豎線陰影部分表示能量從儲能裝置輸出,進行功率補償,如此以來,光伏逆變器輸出到電網的功率曲線為平滑直線,當然這個是最理想的情況,實際上很難達到平滑狀態(tài)。圖4左中紅色直線為省調(地調)下發(fā)的功率限電值(如上述100MW電站,200臺逆變器,限定值50MW,AGC分配均勻,那么每臺逆變器當天最大交流輸出不能超過250kW),藍色虛線假設為光伏逆變器的實際輸出功率。
在電池能量管理系統(tǒng)中可設置目標值P1,P1=總限電功率值/逆變器臺數(單位:kW),系統(tǒng)可與逆變器進行實時通訊,并實時監(jiān)測光伏逆變器的交流功率輸出P2(單位:kW),當P2和P1滿足下列關系時,實現充放電。
基本原則:當P2>P1時,充電,當P2 電池容量配置的計算,對于上述甘肅某電站500kW逆變器,可假定理想情況下如晴天天氣,儲能電池在滿足上述條件時實現充電,該時段有6-7個小時左右,如果多云天氣可能無法充滿,但遇到陰雨天氣就無法進行充電(圖4右),實際放電多少以所充容量為準,特別是連續(xù)陰雨天時,會無法充電和放電,只能等到晴天天氣再充電。 圖4 光伏儲能方案原理 對于上述甘肅電站實例,光伏發(fā)電在時間段7:30-9:15和16:55-19:10共計約4h左右,實際光伏發(fā)電483kWh,增加儲能系統(tǒng)后,電池放電容量可計算得:558.65/0.97=575kWh(假設儲能逆變器轉換效率97%),占當天發(fā)電量的24%,但仍剩有461kWh未補償。對于一臺500kW逆變器,儲能電池容量可配備500kW*2h儲能單元,但還需要考慮到電池放電深度和逐年衰減率。 上述考慮的情況是基于AGC均勻分配的情況下,但事實上AGC不可能均勻分配,假設A逆變器限定有功250kW,B逆變器限定有功200kW,如果按照功率大于250kW充電策略,紅綠線與功率曲線包圍的面積這部分電力無法被電池儲存,遇到逆變器限定功率分配不均的情況,可選取合適值,使得整個電站的功率補償最大化,參考圖5。 圖5 從電池容量配置角度,需要考慮限電比例和限電損失部分,當限電40%,按照50%限電容量配置,如果遇到連續(xù)的晴天天氣,會造充電容量過多而浪費,同樣參考圖5,當目標直線越往下,A和B區(qū)域所包圍的面積就越小,電池需要放電的能量也就相應減少。因此需要統(tǒng)計一年內的限電比例,陰雨天天數,選擇合適的容量配置,使得投入和產出達到最佳經濟效益。 儲能系統(tǒng)作為限電的解決方案之一,目前已經有非常成熟的技術,如比亞迪和陽光電源等廠家,其投資收益的計算需要考慮一年當中的晴天、陰雨天的天數,限電損失量,可補償量,電池衰減等因素來綜合確定。 4.小結 本文簡要介紹了在當前限電大環(huán)境下的光伏發(fā)電量的限電損失計算,并引出儲能技術對策,文中所述儲能方案和常規(guī)的“削峰填谷”應用有所不同,關于容量配置和儲能系統(tǒng)的相關建議如下: 1.首先需要考慮當前電站的AGC分配策略,遇到逆變器限定功率分配不均的情況下,選取合適值,使得電站整體的功率補償最大化。 2.儲能電池容量的配置需要考慮AGC的分配策略、電站一年的限電損失和比例、可補償容量等。 3.對于交流耦合模式,儲能系統(tǒng)需要實時監(jiān)測逆變器交流側的輸出功率,并且響應及時,功率補償及時。 4.電池能量管理系統(tǒng)需要考慮天氣因素,防止在目標值附近頻繁充放電,影響電池壽命。 5.各個電站有功功率控制模式會不盡相同,一般儲能方案較適合于定值跟蹤模式。對于曲線跟蹤模式,目標值實時在變化,還需要和AGC進行通訊,會比較復雜。

責任編輯:蔣桂云
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