逆变器控制系统要求。光伏储能

细节: 类别：投资者; 2016年2月9日

近年来电力价格上涨和光伏系统价格下降表明，目前光伏发电成本远低于购电价格。.

此外，电网上网电价的持续下降导致越来越多的设施业主选择自用其生产的能源，而不是将其输送至电网。为了最大限度地提高自用率，储能系统通常与能源管理系统配合使用。这些光伏储能系统要求逆变器具备比以往更复杂的控制系统和能量流，因为它们不仅关注最大限度地提高自用率，还关注其他功能，例如：

- 优化逆变器调度，充分利用用电低谷时段
- 提升电网质量
- 应急断电功能

本文详细介绍了当前逆变器为实现这些功能所需的新技术特性。

储能系统中的能量流动
一般来说，光伏储能系统可以按照以下五种负载流运行（图 1）：
1. 光伏发电机 → 逆变器：光伏能量
2. 逆变器 → 用户或电网注入
3. 逆变器 → 电池：电池充电
4. 电池 → 逆变器：电池放电
5. 交流电网 → 逆变器：利用交流电网能量为电池充电

前两种能量流是无储能功能的典型光伏系统。
然而，带储能的系统必须能够处理能量流 3 和 4，以对电池进行充放电。
能量流 5（即从交流电网为电池充电）并非带储能系统的强制性要求，因此并非所有储能系统都提供此选项。
后一种运行模式支持许多附加应用，其中一些应用目前已十分重要，另一些应用则将在未来发挥作用，如下例所示：

交流充电功能。
虽然交流充电功能并非优化自用电量的最重要因素，但更详细的分析表明，如果没有此功能，许多应用将无法实现。交流充电可以使用私人或自发电能源（家庭）或公共电网（电网供电）。我们可以从以下三个利益相关群体的角度分析交流充电应用示例：

从系统运营商的角度来看
——与其他能源耦合（交流耦合）：
近年来，市场上小型热电联产（微型CHP）装置乃至低功率风电场的数量都在不断增长。在这些系统中，即使光伏发电量较低（例如在冬季），且光伏储能系统运行负荷低于额定容量，也能获得电力供应。交流充电功能允许将辅助能源产生的多余能量暂时存储起来，以备后用。
此外，交流耦合还允许将储能系统安装在现有的光伏系统中。

充电保护：
如果长时间没有或几乎没有光伏能量可用（无论是由于组件故障、光伏发电机被雪覆盖还是其他因素造成的），交流充电功能可防止储能系统完全放电，从而避免电池过早损坏。

紧急情况下的最小负载
：许多光伏储能系统都包含应急电源功能，以应对电网断电或故障。无论绝缘状况如何，交流负载都能确保储能系统的最小容量。这也有助于提前规划，以确定在电网断电或故障的情况下，是否有足够的时间将系统充满电。

从电力市场用户的角度来看：
分时电价。
智能电表的引入使得电力分销公司能够向客户提供分时电价。这使得储能系统能够在用电低谷时段从电网获取电力，然后在用电高峰时段使用这些电力。这在日照不足的情况下尤其有用。

利用灵活储能系统优化电网平衡：
电力市场（千瓦时市场）及其参与者的职责是在电力需求出现之前，尽可能实现供需平衡。为了将这些能源（尤其是光伏和风能，因为它们具有天然的波动性）最佳地整合到市场中，需要具备多种预测选项的工具。其中一种选项是分布式电池储能（可与其他储能系统组合形成“虚拟电厂”）。

从电网运营商的角度来看：
电网质量得到提升。
并网光伏系统数量的显著增加意味着这些系统在提供服务和确保电网质量方面承担着更大的责任。储能系统的应用意味着光伏系统可以在维持配电网所需的电压和频率水平方面发挥关键作用。此外，光伏系统还能利用交流电网电力（经直流逆变器处理后）为电池充电，从而赋予其更大的灵活性。

参与电力平衡市场：
当电力生产与瞬时需求不匹配时，电网运营商通过管理电力生产来补偿电力不平衡。因此，电力管理是根据电网的需求进行的，以实现电力需求和生产之间的平衡。正如电力系统运营商利用这种电网容量（见下文）一样，分散式电池储能提供了一种基于用户和电网需求的灵活电力管理方案。

多流技术
前一节描述的能量流对于确保光伏储能系统的最佳性能至关重要。逆变器不仅需要支持这些运行模式，而且了解电流是否可以并联（同时）流动也同样重要。Fronius Symo Hybrid 系列采用的多流技术代表了一种全面的能量流控制方法，其中逆变器成为所有电流流的智能控制中心。以下示例说明了采用多流技术的储能系统的优势。

光伏系统和电池同时向家庭供电
为了满足家庭的能源需求，光伏系统提供电力，任何不足部分均由电池补充。