2020-11-12 08:59:17 光伏們

近日，国家能源局批准实施了《光伏发电系统效能规范》，正式为容配比“松绑”。提高容配比将显著提高交流侧设备的满载时间以及设备利用率，进而降低度电成本，这对于即将到来的光伏电站全面平价无疑是意义重大的一个举措。但同时，在高容配比之下，全面平价后的光伏电站仍将面临众多挑战。

从电网的角度看，尤其是光照资源丰富但消纳能力又比较弱的西北地区，容配比的提高将加重弃光的风险。此外，随着装机规模的大幅提升，新能源在电力波动性方面带给电网的冲击也在与日俱增。

在全面平价与大规模发展的目标面前，这将是整个光伏产业必须解决的问题。事实上，地方政府与电网已经开始对这一问题提出了要求，2020年以来，包括山东、山西、新疆、内蒙古、安徽及西藏等十几个省份相继发文要求新能源电站配套储能系统。

随着行业的发展成熟，储能系统已经是成为行业公认的解决新能源波动性以及弃光问题的方案。此外，在光伏度电成本不断下降的趋势下，配套储能已经初步具备可行性。作为目前市场中主流的光储融合方案之一——直流耦合方案既能解决新能源的消纳又可以有效的吸收弃光、平滑出力曲线。

光伏电站的“小目标”：电网友好型电源

因为出力不稳定，新能源一直被电网端视为一种非常规电力形式，但在能源转型的大势所趋之下，解决波动性的问题并不能只依靠电网。从产业的发展角度，光伏发电也必须成为电网友好型电力，显然加装储能是当下最为有效的方案之一。

直流耦合方案是指储能系统接入直流侧(如下图)，在这个方案中光伏逆变器需要预留储能接口。目前，以阳光电源为代表的国内主流逆变器供应商都推出了具备这一功能的系列产品。

图1：直流侧耦合简单示意图

据介绍，直流耦合方案在欧美、日本等高容配比和电力交易市场化的国家和地区，已经拥有成熟的应用和经验。

美国加州是采用直流耦合方案解决新能源电力波动性问题的典型案例。加州光照资源极为丰富，光伏是新能源的主要驱动力，该州计划到2030年电力的50%来自于新能源。

从下图可以看出，加州地区的能源结构带来的问题非常明显，下午三点钟开始，天然气电站需要在三个小时内爬升超10GW，峰值需求与新能源发电之间的时间不匹配，即鸭子曲线很严重。

阳光电源美洲区解决方案经理于恒解释道，在这个案例中，储能系统的能量搬移作用就十分明显，不仅利用峰谷电价的差异实现了光储融合的最佳经济性选择，也解决了鸭子曲线及电网波动性问题。

图2：加利福尼亚高渗透比的新能源带来的鸭子曲线问题

图3：新能源发电的波动性

据了解，目前美国市场可再生能源项目基本都是采用1.4及以上超配，大多采用直流耦合来解决弃光、鸭子曲线及电网波动性问题。

“从全球清洁能源市场来看，这将是未来光伏的发展方向”，于恒补充道，未来几年，美国的光储融合将更多地选择直流耦合方案，需要说明的是，在多个州抵税政策上，储能电池的电如果来自于光伏，会有很高的抵税比例，这也提高了光储方案应用的积极性。此外，当前美国的光伏地面电站已经全面采用了1500V系统，光储融合也必将带动储能1500V系统的应用。

光储融合：突破弃光瓶颈

除了波动性之外，高容配比之后，光伏电站发电量显著提高，弃光风险也随之加剧，尤其是在光照资源较好的地区，直流耦合不仅可以平抑光伏电力的波动性，也可以有效的解决弃光问题。

于恒解释道，从发电端来看，直流耦合系统可以解决弃光和限电问题，在白天吸收弃光或者限电损失的电，夜间或者调度需求时输送给电网，相较于光储交流耦合系统，可有效的提升光储耦合的经济性;并且随着国内容配比的放开，这部分优势会越来越明显。

以日本秋田大馆FIT(Feed-inTariff)电站为例，这是一个通过直流侧加装储能解决弃光和电网波动性的典型案例。据介绍，该项目获得FIT补贴的限定交流容量为49.5kW，直流侧安装350kW组件,超过7倍容配比设计。“为了提高售电收益，阳光电源为该电站配置1.1MWh储能系统，自动储存功率限制外的多余电量避免弃光，实现电站24小时持续售电，最大化提升项目经济收益。

事实上，阳光电源的直流侧耦合方案的国内案例也早有应用。四年前，受限电困扰，甘肃金昌某100MW光伏电站决定采用“光伏+储能”的形式建设，阳光电源为此项目提供了1MW/1.1MWh的储能成套系统，旨在限电问题上进行相关分析，积累数据和经验，为后续储能其他应用方向做好铺垫。

据介绍，阳光电源新推出的直流耦合方案，在电力电子端和控制算法做了创新，光伏逆变器可以做双向的充放电应用，同时阳光电源也是目前国内唯一一家可以提供双向充放光储方案的逆变器企业。

“白天电池板通过光伏逆变器对电网发电，多余的能量通过DC-DC对电池充电;当光伏电池板发电功率不足，储能电池可以经由DC-DC放电去补充;夜间光伏逆变器还可以做双向逆变应用，储能电池经过DC-DC充放电进行峰谷调节、电网支撑等”，于恒解释称，简单来说就是白天可以做光伏消纳，傍晚6点到10点持续满足市民用电需求，在深夜到清晨这段时间做调峰和吸纳风电等能源的作用。

图4.阳光电源新推出的直流耦合方案

2060年碳中和的大目标下，以光伏、风电为代表的可再生能源将承担起能源转型的大任，而上述提到的波动性与弃光等问题也是行业层面必须要面对的。与此同时，尽管不少地区纷纷出台相关政策要求新能源加装储能，但是目前由于缺乏相关的标准和规范，各地的方案设计及实现方式参差不齐。

光储发展仍需政策层面尽快明确相关的技术标准与发展模式，推动可再生能源电力成为电网友好型电源。作为国内最早涉足储能领域的企业之一，阳光电源国内外储能应用经验非常丰富，不管是直流耦合方案还是1500V储能系统，在全球范围内都得到了广泛应用，其高经济性、0安全事故等优质项目经验积累将推动国内光储融合市场的进一步发展。