儲能系統(tǒng)的主要模式有配置在電源直流側的儲能系統(tǒng)、配置在電源交流側的儲能系統(tǒng)和配置在負荷側儲能系統(tǒng)等。
1、配置在電源直流側的儲能系統(tǒng)
配置在電源直流側的儲能系統(tǒng)主要可安裝在諸如光伏發(fā)電的直流系統(tǒng)中,這種設計可將蓄電池組合光伏發(fā)電陣列在逆變器直流段進行配接調控,如圖1。該系統(tǒng)中的光伏發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池儲能系統(tǒng)共享一個逆變器,但是由于蓄電池的充放電特性和光伏發(fā)電陣列的輸出特性差異較大,原系統(tǒng)中的光伏并網逆變器中的最大功率跟蹤系統(tǒng)(MPPT)是專門為了配合光伏輸出特性設計的,無法同時滿足儲能蓄電池的輸出特性曲線。因此,此類系統(tǒng)需要對原系統(tǒng)逆變器進行改造或重新設計制造,不僅需要使逆變器能滿足光伏陣列的逆變要求,還需要增加對蓄電池組的充放電控制器,和蓄電池能量管理等功能。一般而言,該系統(tǒng)是單向輸出的,也就是說該系統(tǒng)中的蓄電池是完全依靠光伏發(fā)電充電的,電網的電力是不能給蓄電池充電的。
圖1、配置在電源直流側的儲能系統(tǒng)
該系統(tǒng)光伏發(fā)電陣列發(fā)出的電力在逆變器前端就與蓄電池進行了自動直流平衡,這種模式的主要特點是系統(tǒng)效率高,電站發(fā)電出力可由光伏電站內部調度,可以達到無縫連接,輸出電能質量好,輸出波動非常小等,可大大提高光伏發(fā)電輸出的平滑、穩(wěn)定性和可調控性能,缺點是使用的逆變器需要特殊設計,不適用于對現有已經安裝好的大部分光伏電站進行升級改造。另一個缺點是,該儲能系統(tǒng)中的蓄電池組只能接受本發(fā)電單元的電力為其充電,而其他臨近的光伏發(fā)電單元或電站的多余電力無法為其充電。也就是說這種方案缺乏大電站內部電力調配的功能。
2、配置在電源交流側的儲能系統(tǒng)
配置在電源交流側的儲能系統(tǒng)也可以稱之為配置在交流側的儲能系統(tǒng),單元型交流側的儲能的模式如圖2所示,它采用單獨的充放電控制器和逆變器來給蓄電池充電或者逆變,這種方案實際上就是給現有光伏發(fā)電系統(tǒng)外掛一個儲能裝置,可在目前任何一種光伏電站甚至風力發(fā)電站或其他發(fā)電站進行升級安裝,形成站內儲能系統(tǒng),也可以根據電網需要建設成為完全獨立運行的儲能電站,
這種模式克服了直流側儲能系統(tǒng)無法進行多余電力統(tǒng)一調度的問題,它的系統(tǒng)充電還是放電完全由智能化控制系統(tǒng)控制或受電網調度控制,它不僅可以集中全站內的多余電力給儲能系統(tǒng)快速有效的充電,甚至可以調度站外電網的廉價低谷多余電力,使得系統(tǒng)運行更加方便和有效。
圖2、配置在交流低壓的側儲能系統(tǒng)
交流側接入的儲能系統(tǒng)的另一個模式是將儲能系統(tǒng)接入電網端,如圖3。顯然,這兩種儲能系統(tǒng)的不同點只是接入點不同,前者是將儲能部分接入了交流低壓側,與原光伏電站分享一個變壓器,而后者則是將儲能系統(tǒng)形成獨立的儲能電站模式,直接接入高壓電網。
交流側接入的方案不僅適用于電網儲能,還被廣泛應用于諸如島嶼等相對孤立的地區(qū),形成相對獨立的微型電網供電系統(tǒng)。交流側接入的儲能系統(tǒng)不僅可以在新建電站上實施,對于已經建成的電站也可以很容易的進行改造和附加建設,且電路結構清晰,發(fā)電場和儲能電場可分地建設,相互的直接關聯性少,因此也便于運行控制和維修。缺點是由于發(fā)電和儲能相互獨立,相互之間的協(xié)調和控制就需要外加一套專門的智能化的控制調度系統(tǒng),因此造價相對較高。
圖3、配置在交流電源高壓側的儲能系統(tǒng)
3、配置在負荷側儲能系統(tǒng)
配置在負荷側儲能系統(tǒng)主要是指應急電源和可移動的電動設備,譬如可充電式的電動汽車,電動工具和移動電話等。
本文僅僅是討論儲能電站的技術問題,盡管儲能電站有諸多優(yōu)點,可在一些特殊場合實施和應用但是由于目前蓄電池的高效、環(huán)保、長壽命和低價格等關鍵問題沒有較大的突破,在目前大規(guī)模推廣儲能電站可能還有上網電價、補貼政策等問題。