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。它是一個單一的可控實體，且為本地化相對獨立的電網(wǎng)體系，有著明確的負載和邊界，獨立于主網(wǎng)運行，也可以協(xié)同主網(wǎng)并列運行。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行發(fā)電的。可再生能源是來自人類時間尺度上可自然補充的能源，包含風能、太陽能、水力勢能、地熱能和生物質(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)電和儲能的結(jié)合），可由柴油發(fā)電機組、燃氣發(fā)電機組、光伏板和儲能任意組合。今天主要聊下光伏板和儲能的組合。

在過去二十年里，太陽能光伏板的價格保持下降趨勢，且各國政府對太陽能的發(fā)展都有著不同程度的激勵政策，所以這些年來太陽能發(fā)電是增長非常快的發(fā)電方式。就像太陽能光伏板一樣，儲能主要組成部分的鋰離子電池價格也在持續(xù)下降。這不僅提高了業(yè)界對儲能解決方案的興趣，也有助于整體系統(tǒng)成本的進一步降低。微電網(wǎng)也由傳統(tǒng)的柴油（燃氣）發(fā)電機組提供電力升級至由太陽能、儲能和備用發(fā)電機組組成的混合系統(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、建設施工困難等問題。由于該系統(tǒng)可以在運行時進行能源切換，所以根據(jù)工況可以自主選擇具有成本效益的運行模式。

光伏板

作為微電網(wǎng)最常見的設施光伏板，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上最常見的光伏設施。與單晶硅模塊一樣，多晶硅模塊由單個硅片組成。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，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，因此效率較低。多晶硅模塊具有斑點外觀，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大硅晶體制成。由于這是一個單晶體，純度非常高，因此成為了市場上最高效的太陽能光伏板。當觀察單晶面板時，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)進步和越來越高的制造效率降低了單晶面板的整體造價，使其越來越有市場競爭力。

03薄膜模塊

薄膜模塊與由單個硅片構(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。當然通過制造和技術(shù)改進，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，需要考慮以下幾點：

01發(fā)電量

在比較光伏板時，首先應該查看光伏板的實際年發(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，這可能會影響光伏板的年發(fā)電量。不過市場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)設施的建筑審查，這種重量差異可能需要對原有建筑屋頂?shù)暮奢d進行復核，而對于待建建筑則需要進行新的荷載計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)電機組或大型儲能系統(tǒng)。但由于光伏發(fā)電本身并不是穩(wěn)定的電力輸出，不適合作為設施的應急能源。

04成本

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

儲能

混合能源微電網(wǎng)的另一個主要組成部分是儲能。那么，為什么能量儲存很重要呢？在研究儲能解決方案時，大多數(shù)商業(yè)上可行的儲能類型分為兩類。第一種是機械儲能——抽水蓄能、壓縮空氣、飛輪。這些通常具有相當高的初始成本，但長期運營成本相對較低。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。第二類是化學儲能——電池儲能系統(tǒng)。其中鋰離子化學制品更為常見，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，大型儲能市場的技術(shù)領先者是鋰離子模塊。鋰離子電池模塊從基本電池設計開始，最常見的兩種是圓柱形和棱柱形細胞。這些電池連接在一起并封裝成一個模塊，然后將模塊安裝在機架中。機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)控各個電池組機架，并根據(jù)機架數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)級限制。且機架內(nèi)置模塊冷卻和保護。

選擇鋰離子電池儲能系統(tǒng)時，需要考慮以下幾點：

01自放電

由于鋰電池會自放電，每個月大概在 2%?至 5%?。所以鋰電池不應長時間停用。并且它會隨著時間的推移而老化。

02充電控制系統(tǒng)

此外，電池充電控制系統(tǒng)應設計為智能充電模式，因為如果超過電壓限制，電池將發(fā)生損壞。

03運輸

許多地區(qū)認為鋰離子電池是危險的，并對其實施運輸限制。可能要求分別運輸電池和電池架，除了可能會導致更高的運輸成本，還增加了現(xiàn)場安裝的工作。

04電池溫度

鋰離子電池有溫度限制。對于成套裝置，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 儲能產(chǎn)品

大多數(shù)儲能系統(tǒng)設計為室外安裝。這可以是許多小機柜，也可以是更大的預安裝單元。同時還需注意儲能相關(guān)的當?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，了解儲能的應用很重要，這將有助于確定短期動力電池與長期能量電池的組合。

儲能應用大致分為三種：

01穩(wěn)定電網(wǎng)

旨在提供短時且高功率輸出，以改善短時負荷變化事件期間的電能質(zhì)量。峰值功率和過載能力對于穩(wěn)定電網(wǎng)非常重要，以確保能夠應對負載變化。

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。當與可再生能源結(jié)合使用時，儲能模塊的設計通常是為了實現(xiàn)功率和能量的平衡。例如發(fā)電機組和光伏儲能模塊結(jié)合的模式，隨著早晨陽光的增強，光伏設備功率輸出的增加，發(fā)電機組的輸出功率相應的減少，直到光伏設備輸出功率滿足系統(tǒng)容量，這時發(fā)電機組可停機。此時，儲能設備僅依靠光伏系統(tǒng)運行，并依靠電網(wǎng)實現(xiàn)存放電功能。當負載超過光伏輸出時，儲能模塊將彌補差額。這種情況在白天持續(xù)，直到光伏輸出下降到一定功率，即使加上儲能也不能充分支持負載時，發(fā)電機組啟機聯(lián)動。

03能量時移

能量時移應用的目標是在白天過度發(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，降低了對額外能源的需求，如主電網(wǎng)電力和 / 或發(fā)電機組。

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)補充，并且充分提高能源利用率，最終為設施用電提供多一重保障。隨著國家各項光伏政策的出臺，西部地區(qū)的部分光伏儲能項目已經(jīng)可以上網(wǎng)運行了，未來光伏儲能項目一定擁有著無限的潛力。

來源： CAT卡特電力服務中心

責任編輯：LuYue

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