光伏储能系统控制模式介绍

储能技术可以实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、电能质量治理等功能。储能系统还可以在光伏电站遇到弃光限制发电时将多余电能存入储能电池内，在电网需要或用电高峰时通过储能逆变器将电池内电能送入电网，利用峰谷电价差创造更大的经济效益。

1、 储能系统中的蓄电池充放电平衡控制

由于目前大部分光伏电站直流端电压在600-800左右，要匹配这样的电压，通常需要上百个蓄电池串联才能达到。早期的蓄电池充放电控制器或比较简单的蓄电池管理系统(BMS)，不能完全监控和管理每一个蓄电池的充放电性能和工作状态，大量的蓄电池串并联，在其充放电过程中难免会有个体差别，会导致严重的蓄电池充电和出力电能不均的问题，最终导致系统故障。在大型蓄电池储能发电系统中通常采用智能化电池能量管理系统(EMS)来达到控制蓄电池内的充放电能量均衡控制等目的，以保证每一个蓄电池的稳定可靠工作。

中央控制系统一般可以采用就地控制，间隔层控制和远程控制模式。中央控制系统可接收监控系统的控制指令对电池进行充放电、依据蓄电池管理系统提供的数据动态调整充放电参数、执行相应动作，实现对充放电电压和电流的闭环控制，以满足蓄电池在各个充放电阶段的各项性能指标;处理电池管理系统的各种告警信息，以确保电池的安全。

电池管理系统还需具备有在线监测每节蓄电池的电压、温度;在线自动定期检测蓄电池内阻;在线均衡功能，可通过对单体电池在线充放电，提高电池组一致性，延缓电池失效以及指标超限报警等功能。

2、电能调度和平滑输出

按储能的应用目标，储能系统控制策略可划分为自主模式和调度模式。自主模式一般针对快速响应的应用，如短时功率波动平滑、调频调压、电能质量补偿等。而调度模式主要指接受上层电网系统的需求调度。

(1)平滑输出。利用储能系统快速吸收或释放能源，平滑光伏并网发电电压波动，改善系统的有功功率、无功功率平衡水平，增强稳定性。

光伏发电可采取适当的储能配置和合理的协调策略提高平滑效果。储能容量一般由光伏发电并网平滑策略和能量调度策略确定。通常，如果仅仅是要达到平滑输出的效果，储能系统的容量就比较小，而对系统的数学模型算法、控制模式和响应速度会要求较高。

图1、光伏储能电站的平滑平滑电力输出波动效果示意

(2)经济调度。利用储能系统提高光伏发电的调度性，可通过当地电力峰谷时间分布情况和电价进行分析，制定充放电控制模式，低吸高抛，达到经济效益的最大化。也可以充分利用光伏、风电弃光、弃风的情况，充分利用电网无法消纳的电力，积极做好电站内部的储能和经济调度，利用储能系统实现光伏发电在时间坐标上的平移，使其参与电力调峰，优化系统运行经济性，获得较好的经济效益。

经济调度型的储能系统通常储能容量和投资规模较大，应以系统成本最小化为目标对储能系统容量进行优化配置。本人建议采用交流侧并网的模式建立此类储能系统，储能功率由光伏发电实际输出与目标值差额决定，储能容量一般由光伏发电并网平滑策略和能量调度策略确定。

图2、储能电站的调节电力需求峰谷的功能

将太阳能电池系统与储能系统进行整合，主要涉及监测网络、控制系统、设备布局和安全设施。对于集中式光伏电站，可在变电前集中配置储能。可基于基本单元光伏系统配置直流侧储能系统，也可以根据整体光伏电站总容量配置大型交流侧储能系统，形成集光伏、风电、储能以及其他发电系统为一体的，可综合利用，统一调度的微电网系统。通过对光伏发电和储能电力的合理接入及有效调配，解决储能系统的并网发电和接入自动化控制问题，提高储能单元的送电效率。

光伏发电系统与蓄电池储能系统并网，需要智能化监控调度系统实时调节储能系统充放电状态和光伏电池的出力，达到协调优化控制的目的，实现储能寿命与光伏出力的最优平衡。同时，通过实时监测储能电池的容量状态、光伏出力以及负荷情况，合理安排蓄电池的充放电、光伏电池的出力，从而达到最大限度延长并网供电时间的目的。

储能系统配合光伏发电站将进一步提高光伏发电与电网间的良好匹配，通过平滑电力输出，并实现“削峰填谷”，缓解光伏发电“装机量大，发电量小”的问题，大大降低了常规光伏电站对电网的输电容量的要求要求，从而避免了电网建设不足对光伏电站发电的制约。

采用蓄电池储能的方式是目前效率最高，效果最好的一种手段，在电源交流侧配置储能系统结构清晰，通用性强，容易实施，便于电网双向能源调度，是一种比较理想的储能方案，也是解决目前弃光弃风和光伏电站输出不稳定等问题的良好途径。储能电站不仅需要电网公司的支持，还需要政府出台相应的补贴政策扶持。