如何選擇光伏儲(chǔ)能的系統(tǒng)呢？

如今，在能源圈，熱度居高不下的非儲(chǔ)能莫屬。

包括山東、山西、新疆、內(nèi)蒙古、安徽及西藏等十幾個(gè)省份，相繼出臺(tái)相關(guān)文件要求光伏、風(fēng)電等新能源電站加裝儲(chǔ)能系統(tǒng)。

雖然能源圈早就公認(rèn)“儲(chǔ)能是解決光伏、風(fēng)電等新能源間歇性及波動(dòng)性，促進(jìn)消納、減少棄風(fēng)、棄光的重要手段”，全面平價(jià)時(shí)代的臨近也讓這種優(yōu)勢(shì)更加凸顯，但由于其技術(shù)與成本的限制導(dǎo)致其一直被“嫌棄”。時(shí)至今日，官方的集體pick，終于讓儲(chǔ)能揚(yáng)眉吐氣。

但儲(chǔ)能要想完成從“錦上添花”到“市場(chǎng)剛需”的華麗轉(zhuǎn)變，不僅需要更加清晰有力的政策支持，同時(shí)也要通過(guò)技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新來(lái)推動(dòng)光儲(chǔ)行業(yè)自身的發(fā)展，方案如何選？如何融合才能效果最優(yōu)？融合技術(shù)面臨哪些挑戰(zhàn)？這些都需要一一解答。

一．典型系統(tǒng)方案有哪些？

目前，市場(chǎng)上光儲(chǔ)融合方案主要有交流側(cè)耦合方案和直流側(cè)耦合方案。

交流側(cè)耦合方案指光伏和儲(chǔ)能在交流側(cè)連接，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以接入低壓側(cè)，也可以集中接入10kV ~35kV母線。該方案適用于大型光儲(chǔ)電站，儲(chǔ)能系統(tǒng)集中布局，易于運(yùn)行管理和電網(wǎng)調(diào)度。

直流側(cè)耦合方案指儲(chǔ)能系統(tǒng)接入直流側(cè)，兩個(gè)系統(tǒng)之間功率轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，能量損耗低，設(shè)備投資少。這個(gè)方案中光伏逆變器需要預(yù)留儲(chǔ)能接口。

二．如何融合才能實(shí)現(xiàn)1+1＞2？

融合方案有了，但融合要想實(shí)現(xiàn)1+1＞2的效果，卻非易事。

光儲(chǔ)融合技術(shù)更加復(fù)雜。融合系統(tǒng)需要保障光伏、儲(chǔ)能及電網(wǎng)三方的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要打通硬件、軟件和系統(tǒng)級(jí)之間的壁壘。

光儲(chǔ)融合系統(tǒng)設(shè)備眾多，需要解決不同設(shè)備之間硬件和軟件的接口兼容性難題。設(shè)備往往來(lái)自不同廠家，電站設(shè)計(jì)、設(shè)備采購(gòu)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)的難度和成本都會(huì)增加，最重要的是，不同設(shè)備之間的通訊接口方案不一樣，集成商需要對(duì)不同的協(xié)議和接口了如指掌。

因此，光儲(chǔ)融合不是光伏設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備的簡(jiǎn)單物理組合，而是要依靠技術(shù)上的深度融合, 才能實(shí)現(xiàn)1+1＞2的效果。這些非?？简?yàn)集成商的集成實(shí)力。

三．低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的行業(yè)集成亂象

光儲(chǔ)電站建設(shè)，系統(tǒng)集成是關(guān)鍵，但國(guó)內(nèi)集成領(lǐng)域存在不少挑戰(zhàn)。

一方面，具備完整的光儲(chǔ)系統(tǒng)集成能力的企業(yè)不多。不管是技術(shù)融合還是商業(yè)模式融合，我國(guó)儲(chǔ)能仍然處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，很多企業(yè)在一些諸如光伏逆變器、儲(chǔ)能電池、PCS、EMS等單項(xiàng)領(lǐng)域?qū)嵙?qiáng)大，但具備完整的光儲(chǔ)系統(tǒng)集成能力的企業(yè)仍屈指可數(shù)。

另一方面，低價(jià)競(jìng)標(biāo)越演越烈，企業(yè)被低成本掣肘。目前，國(guó)內(nèi)新能源側(cè)，儲(chǔ)能的中標(biāo)價(jià)格已經(jīng)由2.15元/Wh（EPC價(jià)格）降至1.699元/Wh（EPC價(jià)格），如果按照足額的容量和循環(huán)壽命要求配置，這一價(jià)格已經(jīng)遠(yuǎn)低于行業(yè)公認(rèn)的成本價(jià)。

而不同場(chǎng)景對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)要求不同，儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與成本沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這中間存在的彈性空間，在行業(yè)集成能力參差不齊與低價(jià)倒逼之下，很容易演變成灰色地帶。

“現(xiàn)在企業(yè)招標(biāo)，電池一般都是6000次循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)沒(méi)有統(tǒng)一的考核標(biāo)準(zhǔn)，有些廠家拿著循環(huán)壽命低于3000次的電池以低價(jià)參與項(xiàng)目投標(biāo)，我們?cè)趦r(jià)格上當(dāng)然競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)人家?！币晃粌?chǔ)能資深從業(yè)者無(wú)奈的表示。

“當(dāng)然儲(chǔ)能系統(tǒng)集成最關(guān)鍵的還是直流側(cè)的安全管理，也就是電池系統(tǒng)的安全管理，這個(gè)需要非常完善的系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計(jì)。”上述人士繼續(xù)說(shuō)道。電芯、模塊、電池簇、電池系統(tǒng)管理，四個(gè)層級(jí)環(huán)環(huán)相扣，好的系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計(jì)，能夠?qū)λ鼈兊倪\(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)可知，能夠做到故障預(yù)警，如果發(fā)生了故障，也能夠?qū)崿F(xiàn)逐級(jí)保護(hù)、快速聯(lián)動(dòng)保護(hù)。

否則，小故障也容易演變成大問(wèn)題。韓國(guó)近幾年發(fā)生的30多起火災(zāi)事故，大部分原因就是電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷、保護(hù)系統(tǒng)不過(guò)關(guān)造成的。

考驗(yàn)并不是到此為止，還有電池壽命問(wèn)題，這里就不得不提儲(chǔ)能的溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了。嚴(yán)格的熱仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、儲(chǔ)能集裝箱的風(fēng)道設(shè)計(jì)、空調(diào)功率配置等等，這些環(huán)節(jié)不嚴(yán)格把控和設(shè)計(jì)，很容易導(dǎo)致集裝箱內(nèi)部鋰電池溫度不均衡，加劇電芯不穩(wěn)定性。

筆者就曾遇到過(guò)某個(gè)4h的儲(chǔ)能系統(tǒng)，運(yùn)行時(shí)電芯的溫差竟達(dá)到22℃，不僅嚴(yán)重影響電池壽命，而且增加儲(chǔ)能電站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

四．儲(chǔ)能系統(tǒng)如何高效運(yùn)行管理？

從方案選擇到系統(tǒng)集成，光儲(chǔ)電站生命周期內(nèi)安全運(yùn)行、收益最優(yōu)化還與整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行管理息息相關(guān)。

相較于傳統(tǒng)的電站經(jīng)濟(jì)性調(diào)度模式而言，光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)行調(diào)度的時(shí)候，需要充分考慮到儲(chǔ)能電站內(nèi)部電池、變流器的有效管理問(wèn)題，這樣才能提高整個(gè)光儲(chǔ)電站運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

這時(shí)候就不得不提光儲(chǔ)電站的智慧大腦——EMS（能量管理系統(tǒng)）的重要性了。儲(chǔ)能如何與光伏系統(tǒng)、電網(wǎng)配合？電池本身該充多少電，怎么充電，如何保障安全？這些都需要一套智能高效的EMS進(jìn)行綜合管理。

以平抑光伏系統(tǒng)波動(dòng)性為例，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以基于光伏發(fā)電的光伏輸出平滑控制，設(shè)置平滑率參數(shù)，EMS以平滑率參數(shù)為控制目標(biāo)，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行快速充放電控制，使發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率在設(shè)定的變化率范圍內(nèi)。

目前，業(yè)內(nèi)比較成熟的做法是，智能EMS基于光伏功率預(yù)測(cè)及儲(chǔ)能毫秒級(jí)響應(yīng)特性，對(duì)光伏系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平滑控制，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，在BMS、PCS與EMS各個(gè)層級(jí)之間構(gòu)建毫秒級(jí)快速聯(lián)動(dòng)機(jī)制，最大程度地保護(hù)電池及整個(gè)系統(tǒng)的安全。

此外，先進(jìn)的智能EMS還可以實(shí)現(xiàn)多能數(shù)字化綜合管理，全面覆蓋發(fā)、輸、配、用全場(chǎng)景。

審核編輯：劉清