光储系统,你了解吗?一文详尽光伏储能的类型、模式、成本等

深圳博硕光伏2018-11-08 10:29:19

自能源局5月31号发布新的政策,分布式光伏只安排10G左右的补贴规模,而在6月1号之前,全国分布式光伏的安装规模已经突破了10GW,因此2018年6月后,分布式光伏可能已没有国家补贴。如果没有补贴,全额上网的项目、自用比例较少的项目、电价较低的地区,收益将大幅下降,没有投资价值。纯光伏项目投资收益下降,于是大家将目光投向光伏储能,希望在这个领域有所突破,增加新收益。


光伏储能与并网发电不一样,要增加蓄电池,以及蓄电池充放电装置,虽然前期成本要增加20-40%,但是应用范围要宽广很多。下面会从储能的类型、商业模式、设计方案等方面讲下储能,希望大家看完对储能有初步的了解。



1储能系统的类型


根据不同的应用场合,太阳能光伏储能发电系统分为离网发电系统、并离网储能系统、并网储能系统和多种能源混合微网系统等四种。


01
光伏离网发电系统


光伏离网发电系统,不依赖电网而独立运行,应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等应用场所。系统由光伏方阵、太阳能控制器、逆变器、蓄电池组、负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过太阳能控制逆变一体机给负载供电,同时给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池通过逆变器给交流负载供电。


图1、离网发电系统示意图


光伏离网发电系统是专门针对无电网地区或经常停电地区场所使用的,是刚性需求,离网系统不依赖于电网,靠的是“边储边用”或者“先储后用”的工作模式,干的是“雪中送炭”的事情。对于无电网地区或经常停电地区家庭来说,离网系统具有很强的实用性,目前光伏离网度电成本约1.0-1.5元,相比并网系统要高很多,但相比燃油发电机的度电成本1.5-2.0元,更经济环保。


02
并离网储能系统

并离网型光伏发电系统广泛应用于经常停电,或者光伏自发自用不能余量上网、自用电价比上网电价贵很多、波峰电价比波谷电价贵很多等应用场所。

图2、并离网发电系统示意图


系统由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能并离网一体机、蓄电池组、负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过太阳能控制逆变一体机给负载供电,同时给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池给太阳能控制逆变一体机供电,再给交流负载供电。


相对于并网发电系统,并离网系统增加了充放电控制器和蓄电池,系统成本增加了30%左右,但是应用范围更宽。一是可以设定在电价峰值时以额定功率输出,减少电费开支;二是可以电价谷段充电,峰段放电,利用峰谷差价赚钱;三是当电网停电时,光伏系统做为备用电源继续工作,逆变器可以切换为离网工作模式,光伏和蓄电池可以通过逆变器给负载供电。


03
光伏并网储能系统


并网储能光伏发电系统,能够存储多余的发电量,提高自发自用比例,应用于光伏自发自用不能余量上网、自用电价比上网电价价格贵很多、波峰电价比波平电价贵很多等应用场所。系统由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能控制器、电池组、并网逆变器、电流检测装置、负载等构成。当太阳能功率小于负载功率时,系统由太阳能和电网一起供电,当太阳能功率大于负载功率时,太阳能一部分给负载供电,一部分通过控制器储存起来。

图3、 并网储能系统示意图


在一些国家和地区,之前装了一套光伏系统,后取消了光伏补贴,就可以安装一套并网储能系统,让光伏发电完全自发自用。并网储能机可以兼容各个厂家的逆变器,原来的系统可以不做任何改动。当电流传感器检测到有电流流向电网时,并网储能机开始工作,把多余的电能储存到蓄电池中,如果蓄电池也充满了,还可以打开电热水器。晚上家庭负载增加时,可以控制蓄电池通过逆变器向负载送电。


04
微网储能系统


微网系统由太阳能电池方阵、并网逆变器、PCS双向变流器、智能切换开关、蓄电池组、发电机、负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过逆变器给负载供电,同时通过PCS双向变流器给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池通过PCS双向变流器给负载供电。


微电网可充分有效地发挥分布式清洁能源潜力,减少容量小、发电功率不稳定、独立供电可靠性低等不利因素,确保电网安全运行,是大电网的有益补充。微电网可以促进传统产业的升级换代,从经济环保的角度可以发挥巨大作用。专家表示,微电网应用灵活,规模可以从数千瓦直至几十兆瓦,大到厂矿企业、医院学校,小到一座建筑都可以发展微电网。


图4、光伏微网储能系统示意图


2储能发展的几种商业模式


01. 动态扩容


我们都知道,变压器的额定容量在出厂的那一刻起就是固定的,而当电力用户由于后期某些需求的影响,造成变压器满额运行,就要进行扩容,据了解,一般地区的扩容费用都非常高,这个时候安装储能就可以实现动态扩容,避免花费大量金钱


02. 需求响应


需求响应,说的简单点,就是用户根据电网发出的信号,改变负荷曲线的行为。我国的电力负荷曲线有个非常明显的高峰,实行需求侧响应能有效的改善这一现象。用户的储能设施参与需求响应后,电网会给一定的补偿费用,或者依靠峰谷价差获得收益。有一点需要注意,参与需求响应是要接受电网的调度。


03. 需量电费管理


想要知道储能如何参与需量电费管理,首先一定要了解什么是需量电费,简单点说,就是大工业客户针对变压器收取的电费,而无论是按变压器的容量收取,还是按最大负荷收费,都无法满足用户的峰谷用电负荷特性,而储能可以进行削峰填谷,改善这一状况,减少需量电费。


04. 配套工商业光伏


随着光伏补贴的退坡,光伏企业必须寻找新的模式提高收益。工商业光伏+储能,可以提高自发自用率,从而减轻用户的电费压力,同时也可以白天对储能电池充电,晚上放电,从而赚钱价差。


05. 峰谷价差


相信很多人对这个盈利模式一点也不陌生,目前大部分企业的盈利来源就是峰谷价差。峰谷价差是指根据电网的负荷变化情况,将每天24小时划分为高峰、平段、低谷等多个时段,对各时段分别制定不同的电价水平,以鼓励用电客户合理安排用电时间,削峰填谷,提高电力资源的利用效率。


7月2日,国家发改委网站正式发布《关于创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》,文件中说:“加大峰谷电价实施力度,运用价格信号引导电力削峰填谷。省级价格主管部门可在销售电价总水平不变的前提下,建立峰谷电价动态调整机制,进一步扩大销售侧峰谷电价执行范围,合理确定并动态调整峰谷时段,扩大高峰、低谷电价价差和浮动幅度,引导用户错峰用电。鼓励市场主体签订包含峰、谷、平时段价格和电量的交易合同。利用峰谷电价差、辅助服务补偿等市场化机制,促进储能发展。利用现代信息、车联网等技术,鼓励电动汽车提供储能服务,并通过峰谷价差获得收益。完善居民阶梯电价制度,推行居民峰谷电价。”


对于目前的峰谷电价水平,行业普遍认为,推动用户侧储能行业的发展,峰谷电价差7毛是一个槛。


附江苏峰谷电价表:


从上图可以看出,江苏最大的峰谷价差是0.9342元每千瓦时,当电差达到7毛以上,储能就有盈利的可能性。峰谷电价差较大的在江苏、北京等省市。


3储能系统设计和配置

以下以并离网储能系统为例


01.那么如何去设计一个储能系统呢?




可以看到,与并网系统相比较。逆变器要改为混合型逆变器,即并网和离网储能一体功能的机器。同时要增加储能蓄电池。


02.如何为储能系统选配蓄电池呢?




由于是设计的是离并网一体储能系统,负载用电可以由电网作为后备。那么蓄电池的选择可以根据计划储存的能量来确定。例如,计划配置可以储存10度电的蓄电池,该如何选择呢?10度电,即10 kWh,也就是10000VAh。 



电池额定电压:48V

及电池放电效率取94%

考虑到电池寿命和性能,计算时采用锂电池电池的放电深度(80%)。

铅酸电池的放电深度一般在50%~70%。

1)选用锂电池

计算所得电池容量

锂电电池常规规格48V,50Ah,可以选用6并联,总容量300Ah。


2)选用铅酸电池

铅酸电池放电深度取50%。

需要12V,100Ah铅酸电池20节,进行4串5并连接,总容量500Ah。

这时,大家也许会有疑问:为什么铅酸电池发电深度只有50%?

从循环此事与放电深度的关系曲线图中可见,放电深度为50%,当有效容量变为60%时。循环充放电次数约500次。按照一天一次充放电,电池寿命不到两年。所以适当增大电池容量,减小放电深度,可以延长电池的使用寿命。


4储能蓄电池成本


从目前市场竞争格局来看,锂电池和铅蓄电池占据大部分电化学储能市场。电化学储能载体是各种二次电池,主要包括锂离子电池、铅蓄电池、钠硫电池和液流电池等。


先计算成本,储能系统主要设备是储能双向变流器,储能蓄电池和配套的电费等设备,目前大型的储能蓄电池价格有所下降,锂电池能做到每度1.6元,使用寿命约8-12年,充电效率约88%,铅炭电池能做到每度0.7元,使用寿命约5-7年,充电效率约85%。尽管商业模式简单明了,但投资回收期仍然很长。


总结,行业资深人士认为,储能行业的发展还需要更多的产业政策支持,包括税收、社会资本的接入、并网接入支持等更多有利的组合拳的形式,给市场提供一个良性的发展空间。CNESA 今年4月提供的行业研究白皮书显示,中国的储能市场未来3年主要场景分布中,商用节能占到27.8%,调峰调频占到24.1%,户用光伏占到18.5%。在政策上,峰谷电价差未来是否能够扩大,在较长的投资回收周期中,电力价格的变化将对储能项目的收益产生重大的影响。




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