太陽能板

什么是微電網(wǎng)？

微電網(wǎng)是一種具有自身發(fā)電能力的本地化電網(wǎng)資源。它是一個(gè)單一的可控實(shí)體，且為本地化相對(duì)獨(dú)立的電網(wǎng)體系，有著明確的負(fù)載和邊界，獨(dú)立于主網(wǎng)運(yùn)行，也可以協(xié)同主網(wǎng)并列運(yùn)行。任何具有以上條件的閉環(huán)電網(wǎng)，都可以稱之為微電網(wǎng)。

微電網(wǎng)圖解

微電網(wǎng)可利用多種能源發(fā)電，部分是利用可再生能源進(jìn)行發(fā)電的。可再生能源是來自人類時(shí)間尺度上可自然補(bǔ)充的能源，包含風(fēng)能、太陽能、水力勢(shì)能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能等。

混合能源微電網(wǎng)

混合能源微電網(wǎng)是指包含至少兩種不同能源的電力系統(tǒng)（也可以是一次發(fā)電和儲(chǔ)能的結(jié)合），可由柴油發(fā)電機(jī)組、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組、光伏板和儲(chǔ)能任意組合。今天主要聊下光伏板和儲(chǔ)能的組合。

在過去二十年里，太陽能光伏板的價(jià)格保持下降趨勢(shì)，且各國(guó)政府對(duì)太陽能的發(fā)展都有著不同程度的激勵(lì)政策，所以這些年來太陽能發(fā)電是增長(zhǎng)非常快的發(fā)電方式。就像太陽能光伏板一樣，儲(chǔ)能主要組成部分的鋰離子電池價(jià)格也在持續(xù)下降。這不僅提高了業(yè)界對(duì)儲(chǔ)能解決方案的興趣，也有助于整體系統(tǒng)成本的進(jìn)一步降低。微電網(wǎng)也由傳統(tǒng)的柴油（燃?xì)猓┌l(fā)電機(jī)組提供電力升級(jí)至由太陽能、儲(chǔ)能和備用發(fā)電機(jī)組組成的混合系統(tǒng)提供電力。而混合能源微電網(wǎng)的好處則是可以提供更高的系統(tǒng)彈性——多個(gè)能源的組合可以在一種能源不可用的情況下提供冗余。微電網(wǎng)還可以為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電力，這樣就解決了部分地區(qū)主干電網(wǎng)投資大、建設(shè)施工困難等問題。由于該系統(tǒng)可以在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行能源切換，所以根據(jù)工況可以自主選擇具有成本效益的運(yùn)行模式。

光伏板

作為微電網(wǎng)最常見的設(shè)施光伏板，主要包含三種類型——多晶、單晶和薄膜。

01多晶硅模塊

多晶硅模塊是目前市場(chǎng)上最常見的光伏設(shè)施。與單晶硅模塊一樣，多晶硅模塊由單個(gè)硅片組成。與單晶硅模塊不同的是，用于多晶硅模塊的鑄錠是鑄造而非生長(zhǎng)，從而大塊熔融硅被冷卻和固化。這是一種成本較低的工藝，但純度規(guī)格通常低于單晶硅，晶間邊界在某種程度上阻礙了電子的自由流動(dòng)，因此效率較低。多晶硅模塊具有斑點(diǎn)外觀，通常被稱為“碎玻璃”。多晶硅模塊安裝在脊形框架中，必須牢固安裝在安裝結(jié)構(gòu)上。

02單晶硅模塊

單晶硅模塊則是由單個(gè)大硅晶體制成。由于這是一個(gè)單晶體，純度非常高，因此成為了市場(chǎng)上最高效的太陽能光伏板。當(dāng)觀察單晶面板時(shí)，表面紋理非常光滑。從歷史上看，單晶的制造成本一直很高。但是近年來，技術(shù)進(jìn)步和越來越高的制造效率降低了單晶面板的整體造價(jià)，使其越來越有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

03薄膜模塊

薄膜模塊與由單個(gè)硅片構(gòu)成的多晶硅模塊和單晶硅模塊不同，薄膜模塊是通過將導(dǎo)電材料沉積在固體表面（如玻璃、塑料或金屬）制成的，這為制造光伏模塊提供了一種非常經(jīng)濟(jì)高效的方法。但是薄膜模塊的效率低于晶體模塊，這意味著在同一面積的土地上，薄膜模塊的輸出功率要低于晶體模塊。當(dāng)然通過制造和技術(shù)改進(jìn)，薄膜模塊的效率正在提高。

Cat?（卡特）單晶光伏板

選擇光伏板時(shí)，需要考慮以下幾點(diǎn)：

01發(fā)電量

在比較光伏板時(shí)，首先應(yīng)該查看光伏板的實(shí)際年發(fā)電量，而不是模塊額定功率。光伏板技術(shù)和制造工藝之間存在性能差異，這可能會(huì)影響光伏板的年發(fā)電量。不過市場(chǎng)上有許多建模軟件工具可用于幫助用戶快速比較光伏板的發(fā)電量。

02安裝空間

一般的經(jīng)驗(yàn)是，1 兆瓦的峰值光伏板安裝將占用 30-36 畝的土地。根據(jù)使用情況的不同，這些光伏板也可安裝在屋頂?shù)瓤衫玫拿娣e。特別要注意的是安裝類型可能會(huì)影響光伏板的選擇。例如，薄膜面板比同等的晶體面板重。根據(jù)設(shè)施的建筑審查，這種重量差異可能需要對(duì)原有建筑屋頂?shù)暮奢d進(jìn)行復(fù)核，而對(duì)于待建建筑則需要進(jìn)行新的荷載計(jì)算用以滿足光伏板的使用。

03使用工況

光伏板發(fā)電可以用于主電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)組或大型儲(chǔ)能系統(tǒng)。但由于光伏發(fā)電本身并不是穩(wěn)定的電力輸出，不適合作為設(shè)施的應(yīng)急能源。

04成本

光伏投資和回報(bào)受國(guó)家政策影響很大，而國(guó)家對(duì)于可再生能源的扶持力度會(huì)繼續(xù)增大，因此光伏發(fā)電與微電網(wǎng)的結(jié)合會(huì)是未來一個(gè)很好的選擇。

儲(chǔ)能

混合能源微電網(wǎng)的另一個(gè)主要組成部分是儲(chǔ)能。那么，為什么能量?jī)?chǔ)存很重要呢？在研究?jī)?chǔ)能解決方案時(shí)，大多數(shù)商業(yè)上可行的儲(chǔ)能類型分為兩類。第一種是機(jī)械儲(chǔ)能——抽水蓄能、壓縮空氣、飛輪。這些通常具有相當(dāng)高的初始成本，但長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較低。并且通常需要大量的土地面積才能獲得足夠大的能量存儲(chǔ)。第二類是化學(xué)儲(chǔ)能——電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。其中鋰離子化學(xué)制品更為常見，它可以在成本、功率密度和使用壽命之間提供良好的平衡。

目前，大型儲(chǔ)能市場(chǎng)的技術(shù)領(lǐng)先者是鋰離子模塊。鋰離子電池模塊從基本電池設(shè)計(jì)開始，最常見的兩種是圓柱形和棱柱形細(xì)胞。這些電池連接在一起并封裝成一個(gè)模塊，然后將模塊安裝在機(jī)架中。機(jī)架具有基本管理功能，可接收所有模塊的數(shù)據(jù)，并為管理系統(tǒng)整理數(shù)據(jù)。管理系統(tǒng)可以監(jiān)控各個(gè)電池組機(jī)架，并根據(jù)機(jī)架數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)級(jí)限制。且機(jī)架內(nèi)置模塊冷卻和保護(hù)。

選擇鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，需要考慮以下幾點(diǎn)：

01自放電

由于鋰電池會(huì)自放電，每個(gè)月大概在 2%?至 5%?。所以鋰電池不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間停用。并且它會(huì)隨著時(shí)間的推移而老化。

02充電控制系統(tǒng)

此外，電池充電控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)為智能充電模式，因?yàn)槿绻^電壓限制，電池將發(fā)生損壞。

03運(yùn)輸

許多地區(qū)認(rèn)為鋰離子電池是危險(xiǎn)的，并對(duì)其實(shí)施運(yùn)輸限制。可能要求分別運(yùn)輸電池和電池架，除了可能會(huì)導(dǎo)致更高的運(yùn)輸成本，還增加了現(xiàn)場(chǎng)安裝的工作。

04電池溫度

鋰離子電池有溫度限制。對(duì)于成套裝置，空調(diào)系統(tǒng)需要將電池溫度保持在推薦的溫度范圍內(nèi)，以保障電池正常工作。

Cat 儲(chǔ)能產(chǎn)品

大多數(shù)儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)為室外安裝。這可以是許多小機(jī)柜，也可以是更大的預(yù)安裝單元。同時(shí)還需注意儲(chǔ)能相關(guān)的當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)，尤其是在使用鋰離子電池的情況下。從技術(shù)角度來看，了解儲(chǔ)能的應(yīng)用很重要，這將有助于確定短期動(dòng)力電池與長(zhǎng)期能量電池的組合。

儲(chǔ)能應(yīng)用大致分為三種：

01穩(wěn)定電網(wǎng)

旨在提供短時(shí)且高功率輸出，以改善短時(shí)負(fù)荷變化事件期間的電能質(zhì)量。峰值功率和過載能力對(duì)于穩(wěn)定電網(wǎng)非常重要，以確保能夠應(yīng)對(duì)負(fù)載變化。

02可再生資源整合

與可再生能源整合，需要在可再生能源轉(zhuǎn)換期間，電力和電能質(zhì)量保持不變。當(dāng)與可再生能源結(jié)合使用時(shí)，儲(chǔ)能模塊的設(shè)計(jì)通常是為了實(shí)現(xiàn)功率和能量的平衡。例如發(fā)電機(jī)組和光伏儲(chǔ)能模塊結(jié)合的模式，隨著早晨陽光的增強(qiáng)，光伏設(shè)備功率輸出的增加，發(fā)電機(jī)組的輸出功率相應(yīng)的減少，直到光伏設(shè)備輸出功率滿足系統(tǒng)容量，這時(shí)發(fā)電機(jī)組可停機(jī)。此時(shí)，儲(chǔ)能設(shè)備僅依靠光伏系統(tǒng)運(yùn)行，并依靠電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)存放電功能。當(dāng)負(fù)載超過光伏輸出時(shí)，儲(chǔ)能模塊將彌補(bǔ)差額。這種情況在白天持續(xù)，直到光伏輸出下降到一定功率，即使加上儲(chǔ)能也不能充分支持負(fù)載時(shí)，發(fā)電機(jī)組啟機(jī)聯(lián)動(dòng)。

03能量時(shí)移

能量時(shí)移應(yīng)用的目標(biāo)是在白天過度發(fā)電，為電池充電，以便在可再生能源不可用時(shí)發(fā)電帶載。因此，白天的太陽能為電池充電，晚上使用該部分電能，如此，降低了對(duì)額外能源的需求，如主電網(wǎng)電力和 / 或發(fā)電機(jī)組。

總結(jié)

隨著可再生能源越來越廣泛的開發(fā)和利用，在適合的工況下，微電網(wǎng)技術(shù)可以更有效地作為主網(wǎng)補(bǔ)充，并且充分提高能源利用率，最終為設(shè)施用電提供多一重保障。隨著國(guó)家各項(xiàng)光伏政策的出臺(tái)，西部地區(qū)的部分光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目已經(jīng)可以上網(wǎng)運(yùn)行了，未來光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目一定擁有著無限的潛力。

來源： CAT卡特電力服務(wù)中心

責(zé)任編輯：LuYue

注明：本文章來源于互聯(lián)網(wǎng)，如侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系客服刪除！ WICEE 2022西部成都工程機(jī)械展 官方網(wǎng)站-中國(guó)西部成都國(guó)際工程機(jī)械展覽會(huì)