◎本報(bào)記者 過國忠通訊員 趙景波靳婷婷
一般而言，傳統(tǒng)光儲(chǔ)電站采用的技術(shù)是“被動(dòng)”的，即電站建設(shè)完成就幾乎處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。新一代光儲(chǔ)電站系統(tǒng)，采用的是光伏跟蹤系統(tǒng)，其改變了傳統(tǒng)光儲(chǔ)電站只能被動(dòng)、固定接收光的模式，通過跟蹤支架驅(qū)動(dòng)光伏組件，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)“追著”太陽跑，以獲取最大的發(fā)電量。
3月10日，天合光能股份有限公司(以下簡稱天合光能)再次加碼儲(chǔ)能賽道，其旗下控股子公司江蘇天合儲(chǔ)能有限公司擬進(jìn)行增資擴(kuò)股，各方合計(jì)增資4億元。就在不久前，天合光能基于當(dāng)前儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，推出了其新一代光儲(chǔ)電站系統(tǒng)。據(jù)悉，新一代光儲(chǔ)電站系統(tǒng)，在利用太陽能方面，能夠?qū)崿F(xiàn)由“被動(dòng)”變“主動(dòng)”。
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天合光能的頻繁布局，也反映出當(dāng)前大力發(fā)展的新能源產(chǎn)業(yè)，儲(chǔ)能似乎成為了一道“必答題”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2021年開始，國內(nèi)已有23份省級政策文件，對風(fēng)光電站的儲(chǔ)能技術(shù)等提出了具體指標(biāo)。新一代光儲(chǔ)電站或許就是考題的答案。
那么，為何要研制新一代光儲(chǔ)電站？新一代光儲(chǔ)電站和以往的光儲(chǔ)電站有何不同？其又是如何將對太陽能的利用由“被動(dòng)”變?yōu)椤爸鲃?dòng)”的？3月12日，記者帶著上述問題采訪了業(yè)內(nèi)相關(guān)專家。
光伏和儲(chǔ)能是一對“好朋友”
近年來，隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消耗急劇增長，傳統(tǒng)不可再生能源儲(chǔ)量迅速降低，生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步遭到破壞，人們對可再生能源的需求越來越強(qiáng)烈。因此，包括光伏在內(nèi)的清潔、可再生能源逐漸受到各國青睞。
2022年，我國光伏新增裝機(jī)87.41吉瓦，同比增長59.3%。預(yù)測到2050年，我國年總裝機(jī)容量中，將有70%來自太陽能和風(fēng)能發(fā)電。因此，如何利用新型儲(chǔ)能技術(shù)，提高新能源的利用效率，成為未來新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。
江蘇理工學(xué)院電氣信息工程學(xué)院副院長俞洋介紹，在“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下，我國相繼出臺(tái)了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》等一系列政策。2022年12月，國家能源局印發(fā)《光伏電站開發(fā)建設(shè)管理辦法》，規(guī)范了光伏電站的開發(fā)建設(shè)秩序，充分調(diào)動(dòng)各方積極性，進(jìn)一步推動(dòng)我國光伏電站行業(yè)的健康有序發(fā)展。
但光伏容易受到光照條件等因素的影響，利用光伏發(fā)電，波動(dòng)性、隨機(jī)性較大，增加了電網(wǎng)系統(tǒng)管控的難度。因此，儲(chǔ)能技術(shù)逐漸成為解決光伏發(fā)電波動(dòng)性的重要手段，能夠有效實(shí)現(xiàn)“光儲(chǔ)一體化”的光儲(chǔ)電站由此而生。
可以說，光伏和儲(chǔ)能是一對天然的“好朋友”。
江蘇理工學(xué)院副教授倪福銀也表示，光儲(chǔ)一體化已成光伏新能源項(xiàng)目建設(shè)的基本趨勢。目前，我國光儲(chǔ)電站的建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展期，光伏+儲(chǔ)能“雙輪驅(qū)動(dòng)”的新型綠色電力模式可以有效解決光伏輸出功率波動(dòng)問題，實(shí)現(xiàn)電力在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)以及用戶側(cè)的穩(wěn)定運(yùn)行。
主動(dòng)“跟蹤”太陽增加發(fā)電量
一般而言，傳統(tǒng)光儲(chǔ)電站采用的技術(shù)是“被動(dòng)”的，即電站建設(shè)完成就幾乎處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，光伏發(fā)電的曲線也被動(dòng)地隨著太陽能資源的波動(dòng)呈正態(tài)分布。而新一代光儲(chǔ)電站系統(tǒng)，采用的是光伏跟蹤系統(tǒng)，其改變了傳統(tǒng)光儲(chǔ)電站只能被動(dòng)、固定接收光的模式，通過跟蹤支架驅(qū)動(dòng)光伏組件，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)“追著”太陽跑，以獲取最大的發(fā)電量。
“光伏跟蹤系統(tǒng)，顧名思義，就是可以自動(dòng)跟蹤太陽并提高總體發(fā)電量的光伏系統(tǒng)?！背Ｖ莨W(xué)院博士生王書博表示，光伏跟蹤系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)跟蹤太陽運(yùn)動(dòng)，并通過機(jī)械、電氣、電子電路及程序等手段，調(diào)整光伏組件平面的空間角度，讓太陽光直接照射光伏陣列，以此增加光伏陣列接收到的太陽輻射量，提高太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體發(fā)電量。
除了提高發(fā)電量外，光伏跟蹤系統(tǒng)還有許多其他優(yōu)勢。比如利用光伏跟蹤系統(tǒng)，太陽能板可以隨時(shí)調(diào)整角度，使光儲(chǔ)電站不容易受到災(zāi)害天氣的影響；另外，安裝了光伏跟蹤系統(tǒng)的光儲(chǔ)電站，還能與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合，在山地、池塘、荒地等特殊環(huán)境下靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，相較于傳統(tǒng)光儲(chǔ)電站更具優(yōu)勢；光伏跟蹤系統(tǒng)還可以安裝在農(nóng)光、漁光互補(bǔ)系統(tǒng)中，達(dá)成農(nóng)業(yè)、魚塘與光伏的互補(bǔ)，在土地資源有限的情況下，做到真正實(shí)現(xiàn)收益最大化。
在俞洋看來，光伏跟蹤系統(tǒng)的出現(xiàn)結(jié)束了光伏系統(tǒng)發(fā)電的被動(dòng)性。相較采用普通固定支架的光儲(chǔ)電站，新一代光儲(chǔ)電站能夠有效地提升電力系統(tǒng)發(fā)電量15%—20%，同時(shí)使得光伏發(fā)電全天曲線更加平滑，降低用電成本，帶來更高收益。
當(dāng)然，新一代光儲(chǔ)電站不是只有“跟蹤”這一項(xiàng)本領(lǐng)。
新一代光儲(chǔ)電站采用的是集成式智能技術(shù)，可以自動(dòng)檢測和優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，根據(jù)不同的客戶需求，采用不同的調(diào)度策略，不斷優(yōu)化電力的調(diào)度和分配，從而提高能源的利用效率。
此外，在能源預(yù)測與調(diào)度上，新一代光儲(chǔ)電站還能夠通過捕獲太陽能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)日天氣情況，根據(jù)當(dāng)日天氣的陰晴以及太陽光照時(shí)間的多少作出相應(yīng)的調(diào)度，從而提高太陽能利用的主動(dòng)性。
可廣泛應(yīng)用以確保供電安全
新一代光儲(chǔ)電站不僅提高了組件功率，還為組件的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了更多的可能性，在降低項(xiàng)目初始投資的同時(shí)，可以廣泛適用于多元化的應(yīng)用場景。
在常州工學(xué)院技術(shù)轉(zhuǎn)移有限公司博士后創(chuàng)新實(shí)踐基地辦公室主任、江蘇省退役光伏組件資源化利用工程技術(shù)研究中心主任陳小卉看來，針對當(dāng)前快速發(fā)展的新能源汽車領(lǐng)域，新一代光儲(chǔ)電站可助力城市快速充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在充電高峰期通過儲(chǔ)能和市電一起為新能源汽車充電站供電，解決部分新能源汽車充電站電容量不足的問題，滿足高峰期用電需求，既實(shí)現(xiàn)了削峰填谷，又節(jié)省了配電增容費(fèi)用，還增加了新能源的消納，彌補(bǔ)了太陽能發(fā)電不連續(xù)的不足。
陳小卉還建議，可以將新一代光儲(chǔ)電站布局到用電需求量較大的工業(yè)園區(qū)中，確保園區(qū)用電峰期的電網(wǎng)供電安全，消除斷電風(fēng)險(xiǎn)。
此外，俞洋提出，新一代光儲(chǔ)電站要想規(guī)?；ㄔO(shè)，應(yīng)制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，打造“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化應(yīng)用核心區(qū)”“光伏+儲(chǔ)能應(yīng)用拓展帶”“新型儲(chǔ)能綜合應(yīng)用示范區(qū)”等，充分發(fā)揮儲(chǔ)能資源在新型電力系統(tǒng)中的平衡作用。
隨著新一代光儲(chǔ)電站的發(fā)展，中國的可再生能源利用率將會(huì)持續(xù)提高，綠色可再生能源產(chǎn)業(yè)也會(huì)得到更大發(fā)展，更好地滿足我國各地不同用電方式、不同電能負(fù)荷變化的需求，實(shí)現(xiàn)高效可靠的電力供應(yīng)以及節(jié)能減排的巨大社會(huì)效益，為我國綠色能源發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
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光伏跟蹤系統(tǒng)的分類
近幾年，隨著數(shù)字化、人工智能技術(shù)的應(yīng)用，光伏跟蹤系統(tǒng)逐漸成為全球光伏電站建設(shè)的普遍選擇。
光伏跟蹤系統(tǒng)主要分為雙軸跟蹤系統(tǒng)和單軸跟蹤系統(tǒng)兩大類，其中單軸跟蹤系統(tǒng)又可分為水平單軸跟蹤系統(tǒng)、斜單軸跟蹤系統(tǒng)以及垂直單軸跟蹤系統(tǒng)。
雙軸跟蹤系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)的自由度，無論太陽處于任何高度角和方位角，它都可以進(jìn)行跟蹤，使得輻射接收面始終垂直于太陽的入射方向，即在跟蹤范圍內(nèi)太陽的入射角始終為零，最大化地利用太陽能資源。
雙軸跟蹤系統(tǒng)雖然接收的太陽輻射量最多，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、故障率高等問題，限制了其應(yīng)用范圍。單軸跟蹤系統(tǒng)只在一個(gè)方向上有旋轉(zhuǎn)自由度，結(jié)構(gòu)相對簡單，因而不能保證輻射接收面在任何時(shí)候都垂直于太陽的入射方向，只能是盡量地減小太陽的入射角，提高輻射接收量。但由于單軸跟蹤系統(tǒng)相對于雙軸跟蹤系統(tǒng)，在太陽輻射接收量和成本等方面取得了相對較好的平衡，因此近年來的發(fā)展也更為迅速。
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