光伏配套储能短板分析(光伏储能配比)
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光伏发电,除了用蓄电池储能,还可以用什么方式储能?各有什么优缺点?
目前来说,使用蓄电池是相对最为经济和效率最高的方式。
光伏发电,是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
光伏发电由于受日照时间的限制,发电量称不均匀的状态。发电量的时间分布和用电量的时间分布通常难以匹配,所以存在一个将发电高峰时的电量存储起来,在用电高峰时使用的过程,即能量储存(储能)。
由于电能本身难以存储。对于不能通过调节发电量来匹配用电量的电站(电力生产系统),可以通过将电能转化为其它易存储的能量形式,在需要时将其重新转换为电能的方法来达到发电量与用电量之间的匹配。
电池储能,是将电能转化为化学能存储,需要时将化学能重新转化为电能使用。在光伏发电中,使用蓄电池是相对最为经济和效率最高的方式。
除了存储化学能之外,电站储能的中间能量形式还有:
抽水储能:这是当前投入实际使用较多的一种方式。即用专门的抽水发电设备,用多余的电能将水抽到水库中,用电时利用水力发电。缺点是随水位变化发电量存在不均匀;
加热储能:利用电力加热介质,用电时再利用热能发电;
直接储电:采用超级电容存储电能。这是当前最有前途的电站储能方式,效果和使用电池类似,但现在技术和成本尚达不到大规模应用。
另外还有超导储能、机械储能等处于研究中的方案。
储能、制氢不过是无奈之举,凸显风电和光伏的尴尬
2019年光伏配套储能短板分析,风电和光伏全面平价后,为光伏配套储能短板分析了解决消纳难的问题,风电和光伏产业先是提出储能,后又提出制氢,以实现产业链利益的最大化。
其实,无论是储能还是制氢,无不凸显风电和光伏电量消纳的尴尬。对于风电和光伏未来的规划,光伏配套储能短板分析我们要基于现实科学规划。
一张图,看懂风电和光伏为何是垃圾电
由图中我们可以看出核电装机、发电比效率最高,其次是火电,水电和生物质持平,而风电和光伏最低。
风电装机规模占比10%,发电占比才5%;光伏装机占10%,发电占比才3%。也就是说投资一块钱给风电和光伏,才能生产出5毛和3毛的产量。
这张2019年的图很能说明问题。很显然我们在大肆投资风电和光伏的同时,也是在过度消耗 社会 资源制造能源浪费。
发电效率低,实际消纳更低
风电和光伏投资与产出不成比例,其实其发出的电消纳比更低。受制自然条件的制约,风电和光伏发电不稳定,对电网冲击比较大。
电网对风、光上网的要求很高,不但要有风功率预测系统,将来还要具备参与调峰的条件,具备功率控bai系统;还要求电能质量合格等。
要实现以上的并网条件,当前技术条件下风电和光伏很难做到。因此我国弃风、弃光非常严重,有近30%的电没有被实际消纳。
储能和制氢,不过是无奈之举
既然电网排斥风电和光伏,那么如何解决弃风、弃光问题呢,于是业内人士提出了储能,通过储能然后再释放。
除了储能,大家还想到了用风电和光伏通过电解水来制氢。储能解决了电浪费的问题,而制氢则解决了消纳的问题。
不过无论是储能还是制氢投资成本都非常大,而且电能转化效率非常低。储能和制氢是风电和光伏的遮羞布,也是产业的无奈之举。
无视短板,沦为资本无底线扩张
风电和光伏产业一个意思的现象是,产业投资只论装机、发电规模,却很少谈到实际消纳,因为消纳依然是无法解决的短板。
不过对于资本来说,风电和光伏已然构成了一个庞大的利益链,蛋糕做得越大,可分享的利益就越高。资本要的是概念、是市值,才不管发出的电能不能消纳。
近日风电和光伏产业在猛炒“碳中和”概念,并提出“3060”规划目标,企图打破当前的电力平衡。对于风电和光伏的疯狂,当引起决策机构的重视。
储能现状怎么样?
先来说下什么是储能?
储能就是把多余的能量储存起来!储能是电力系统“发-输-配-用-储”的重要组成部分,是构建新能源微电网的基础。
打个比方,太阳能可以用来发电,只有白天能接收能量,所以可以把白天的太阳能,通过蓄电池储存起来(储能),到需要发电的时候再用蓄电池发电。
有什么意义?
储能可保证系统稳定,光伏电站系统中,光伏输出功率曲线与负荷曲线存在较大差异,而且均有不可预料的波动特性,通过储能系统的能量存储和缓冲使得系统即使在负荷迅速波动的情况下仍然能够运行在一个稳定的输出水平。
能量用于备用,储能系统可以在光伏发电无法正常运行的情况下起备用和过渡作用,如夜间、阴雨天电池方阵不能发电时,其储能容量的多少取决于负荷的需求。
提高电力品质和可靠性,储能系统还可防止负载上的电压尖峰、电压下跌、外界干扰所引起的电网波动对系统造成大的影响,采用足够多的储能系统可以保证电力输出的品质与可靠性。
光伏储能在实际运行过程中容易受到天气、温度、湿度等多重因素的影响,导致光伏功率的间歇性和电网功率的随机波动。
若能源管控与大数据、可视化、物联网等技术手段结合,可对其用能储能情况进行及时跟踪和有效管理,不仅提升节能工作的管理水平,还可达到节约能源、供需互动的多种能源耦合目的。由此实现对能源的集中监控、管理以及分散控制。
监测运行的储能设备以及实时功率,结合后台数据的实时更新,形成知识库,需要时释放储存能量。Hightopo轻量化模型搭建的光伏储能监测场景。结合光伏发电原理与储能模型,对太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分以逻辑图形式呈现,帮助管理人员理清光伏发电运作脉络。从而对输出能量平衡调节,全面分析,保障光伏供电可靠性,提升阴雨天停电事故的应急效率。
通过卫星图、现场取景的方式,进行场景搭建,数字孪生多环境场景下的光伏储能系统。融合储能设备,与环境数据、TN-S 供电系统数据对接,从而给负荷提供持续稳定的功率补给,提高系统工作效率与供电可靠性。
储能方式
按照储能方式的不同,储能可以划分为热储能、电储能和氢储能三大类。其中,电储能最为成熟,抽水蓄能、压缩空气储能、电化学储能、飞轮蓄能等均属于电储能。
抽水蓄能是目前最受欢迎的储能方式,最核心的原因还是技术成熟。抽水蓄能电站的原理是在电力负荷低谷时,利用多余的电能抽水至水库高层,并在电力负荷高峰期,放水发电并网。能够将电网负荷低时的多余电能,转变为电网高峰时期的高价值电能。
但尽管抽水蓄能有如此多的优势,却有着最大的短板,那就是必须依赖于地形优势,需要丰富的水资源。经过100多年的发展,具备新建抽水蓄能电站的地方已经并不多了。基于这样的背景,储能行业急需一场革命。近来火热的电化学储能就被公认为是抽水蓄能的最优替代方案。
甚至很长一段时间,水力发电都是成本最低的一种发电形式,但随着我国光伏技术突飞猛进的发展,光伏发电成本已经降至与水电相接近,陆上风电成本更是降至水电之下。作为光伏发电和风电的储能方案,电化学储能成为储能行业中最主要的增长力量。