什么是光储一体化?

光储一体化是指将光伏发电与电池储能系统集成于同一系统中,使该系统能够提供可调度的清洁能源——这与间歇性的独立光伏发电截然不同。光储一体化系统涵盖范围广泛,从住宅屋顶系统(5-10千瓦光伏+10-20千瓦时储能)到配备储能系统的大型光伏电站(数百兆瓦光伏+吉瓦时储能)。这种一体化能够实现:通过存储剩余发电量最大限度地提高光伏自用率;即使光伏发电存在间歇性,也能提供稳定的容量承诺;将光伏发电时间转移到用电高峰期;以及参与电网服务,包括频率调节和削峰。中国的可再生能源政策日益要求新建的大型光伏项目配备配套储能设施。

关于光储一体化的5个关键问题

太阳能-储能系统可以采用多种配置方式:直流耦合系统,其中电池在逆变器之前连接到太阳能直流母线,从而可以直接利用太阳能充电,避免交流转换损耗;交流耦合系统,其中电池连接到交流母线,使现有太阳能系统和新增储能系统能够独立运行;混合逆变器系统,将太阳能最大功率点跟踪(MPPT)、电池管理和并网功能集成在一个单元中;以及公用事业规模的配置,其中独立的太阳能逆变器和电池逆变器连接到公共交流母线。直流耦合系统更适用于新建项目;交流耦合系统更适合对现有太阳能系统进行储能改造。
独立式太阳能光伏系统会带来电网管理方面的挑战:它仅在阳光充足时发电,导致早晨发电量激增,傍晚发电量骤降;它可能导致配电线路电压升高;并且它不具备惯性或频率响应能力。太阳能-储能一体化可以应对这些挑战:电池可以吸收多余的太阳能发电,避免电压升高;组合系统可以提供平稳可控的输出曲线;电池可以提供快速的频率响应;并且系统可以在容量市场中承诺稳定的容量。中国的电网运营商越来越要求超过一定容量阈值的太阳能项目配备配套储能设施。
太阳能-储能一体化的经济效益取决于具体应用。对于公用事业规模的项目,配套储能设施可以使其参与容量市场和高峰能源市场,从而增加除售电之外的收入来源。对于工商业用户,太阳能-储能一体化可以最大限度地提高太阳能自用率(避免以高价购买零售电力),降低需量电费,并提供备用电源。对于居民用户,太阳能-储能一体化可以减少电网购电,实现能源独立。随着电池成本的持续下降,太阳能-储能一体化在所有应用领域的经济效益都将不断增强。
中国国家发展和改革委员会(发改委)和国家能源局(能源局)已出台政策,要求新建大型可再生能源项目必须配套建设储能设施(通常为装机容量的10%~20%,续航时间为2小时)。山东、湖南、广东等省份政府也出台了具体的太阳能储能并网要求和补贴方案。《可再生能源“十四五”规划》明确将太阳能储能并网作为实现2030年碳排放达峰目标的关键技术。
受政策推动、电池成本下降和电力市场价格波动加剧等因素的驱动,中国太阳能储能并网市场正在快速增长。市场正从小型居民和工商业系统向配备吉瓦级储能设施的大型公用事业项目转变。包括华为、阳光电源、宁德时代和比亚迪在内的中国制造商正在开发集成式光伏储能解决方案,将逆变器、电池和能源管理系统优化集成于一体。虚拟电厂平台的发展使得分布式光伏储能系统能够聚合接入电网。

关键要点

太阳能与储能的融合正在将太阳能从一种间歇性资源转变为一种可调度的清洁能源资产,从而解决可再生能源并网的根本挑战。中国鼓励新建可再生能源项目配套建设储能设施的政策,催生了对太阳能与储能一体化解决方案的巨大需求。上海储能展(ES Shanghai)展示了各种规模的逆变器、电池和能源管理系统,助力太阳能与储能的融合。
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