电池储能系统在光伏中的用途及组成架构有哪些？

随着光伏技术的进步，太阳能发电系统可以直接并入电网。但不加储能的光伏并网可能对电能质量和运行调度等方面产生一些不利影响，所以配置储能装置很有必要，今天我们讲下电池储能系统在光伏中的用途与意义。



一、电池储能系统在光伏电站中的用途

1、稳定系统

在光伏发电系统当中，光伏输出的功率曲线和负荷曲线的差异较大，并且两者都存在不可预见的拨动性，但是如果把能源存储在储能系统当中或者通过储能系统对能源进行缓冲，光伏发电系统即使是在拨波动很严重的情况下，也能够实现电能的稳定输出和运行的平稳。

2、能源储备

当光伏发电系统运行出现异常时，储能系统当中的电能能够起到应急和过渡的作用。如在夜间或者阴雨天电池方阵不能发电时，电池储能系统可以起到应急备用和过渡的作用，其储能容量的多少取决于负荷的需求。

3、品质可靠

当负荷电压出现高峰值、电压下跌或者受到外界干扰引起的电网波动较大时，储能系统能够有效的防止其对光伏发电系统造成影响，确保光伏发电系统电力的可靠和输出的品质。



二、电池储能系统的主要组成架构

储能系统由电池、电器元件、机械支撑、加热和冷却系统（热管理系统）、双向储能变流器（PCS）、能源管理系统（EMS）以及电池管理系统（BMS）共同组成。电池通过排列，连接组装成电池模组，再和其他元器件一起固定组装到柜体内构成电池柜体。下面我们针对其中重要的部分进行介绍。

1、电池

储能系统所使用的能量型电池与功率型电池是有所区别的。如果以职业运动员举例，功率型电池就像是短跑运动员，爆发力好，短时间内可以释放大功率。而能量型电池更像是马拉松运动员，能量密度高，一次充电可以提供更长的使用时间。能量型电池的另一个特点是寿命长，这一点对储能系统是非常重要的。消除昼夜峰谷差是储能系统的主要应用场景，而产品使用时间直接影响到项目收益。

2、热管理

如果把电池比喻成储能系统的身体，那么热管理系统就是储能系统的“衣服”。电池和人一样，也需要在舒适的温度环境（23~25℃），才能发挥更高的工作效率。如果电池工作温度超过50℃，电池寿命会快速衰减。而温度低于-10℃时，电池会进入“冬眠”模式，无法正常工作。

从电池面对高温和低温的不同表现可以看出，处于高温状态的储能系统寿命和安全性会受到巨大影响，而处于低温状态的储能系统则会彻底罢工。热管理的作用就是根据周围环境温度，来给储能系统舒适的温度。从而使整套系统得以“延年益寿”。

3、电池管理系统（BMS）

电池管理系，可以将它看作电池系统的司令官，它是电池与用户之间的纽带，主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电。可以推测出系统的SOC（荷电状态），热管理系统的启停，系统绝缘检测和电池间的均衡。BMS应以安全作为设计初衷，遵循“预防为主，控制保障”的原则，系统性的解决储能电池系统的安全管控。

4、双向储能变流器（PCS）

其实储能变流器在日常生活中十分常见，手机充电器的功能是将家用插座中的220V交流电，转换为手机内电池所需的5V~10V的直流电。这与储能系统在充电过程中将交流电转换为电池堆所需直流电的模式是一致的。

储能系统中的PCS可以理解为一个超大号的充电器，但与手机充电器的区别在于它是双向的。双向PCS充当了电池堆与电网端之间的桥梁，一方面将电网端的交流电转化为直流电为电池堆充电，另一方面将电池堆的直流电转换为交流电回馈给电网。

5、能源管理系统（EMS）

能源管理系统的存在，是为了将储能系统内各子系统的信息汇总，全方位的掌控整套系统的运行情况，并作出相关决策，保证系统安全运行。EMS会将数据上传云端，为运营商的后台管理人员提供运营工具。同时，EMS还负责与用户进行直接的交互。用户的运维人员可通过EMS实时的查看储能系统的运行情况，做到实施监管。



三、电池储能系统的未来发展

如今，越来越多的企业和住宅用户能够利用电池储能系统提供维持电网稳定的基本服务。公用事业公司将继续推进越来越复杂的费率结构，以更准确地反映其成本和供电的环境影响。而随着气候变化导致出现极端的天气和电力中断，电池储能系统的价值和重要性将会显著提高。

另外，在国家大力支持分布式光伏发电的政策激励下，应积极推进配置储能系统的屋顶光伏电站的研究与示范运行，挖掘社区储能系统的潜在市场需求，探索分布式光储电站的市场化运行机制，实现储能产业的可持续发展。