光伏储能行业的市场分析.doc

光伏储能行业的市场分析
【摘要】光伏储能系统可以起到弥补线损、功率补偿、削峰填谷、提高电能质量、孤网运行功能,极大地提高了光伏发电的商业价值;储能技术自身的不断突破和创新也将推动该行业快速发展。近年来,特斯拉、LG化学、三星及一大批国内企业争先进入光伏储能领域,市场激烈竞争的大幕已经拉开。
【关键词】发展过程;市场容量;发展趋势;技术进步;市场竞争
一、光伏储能技术的功能、组成和发展历史
过去10年,光伏产业在全球范围内发展迅速,但单纯光伏发电由于存在波动性无法满足用户侧连续供电的要求,需要多能互补或大电网来支撑和平滑,而储能技术可以实现平稳输出,减少对电网的冲击。此外,储能技术也可以实现夜间的持续供电,增加发电产出,提高电网灵活性,上述优点极大地提高了光伏发电的商业价值。
电池储能系统在风电、光电等新能源领域的应用最早可以追随到上世纪90年代,为实现不中断电源、改善电能质量、削峰调谷的功能,当时德国在Bocholt 风电场(2兆瓦)和Herne光伏电站(1兆瓦)配置了电池储能系统。2003年,日本在Hokkaido 风电场()安装了6MW/6MWh的全钒液流电池储能系统,以平抑输出功率波动。我国的光伏储能产业起步较晚,2014年,国家电网启动坚强智能电网首批试点单位,开始储能系统和能源互联网的试点。
光伏电储能系统一般可分为离网储能系统(又称独立光伏发电系统)和并网储能系统,后者目前是主流模式。光伏储能系统中,蓄电池选择非常重要,需要考虑的因素包括电池的安全性、充放电倍率、响应时间、能量密度、使用寿命、环境适应性以及成本经济性。目前蓄电池种类主要包括钠硫电池、全钒液流电池、磷酸铁锂电池及铅酸电池。铅酸电池的主要优势是成本价格低廉,安全性防爆性能强,但使用寿命短,能量密度低,回收时的环境风险较高。全钒液流电池使用寿命长,安全性高,选址自由度大,维护简单,操作成本低,无污染,系统可全自动封闭运行,但缺点是能量密度低,单位功率成本高,占地面积大。钠硫电池产生的能量大,效率高,使用寿命长,原材料容易获得,但缺点是安全性较差,原材料易燃易爆;此外,钠硫电池在运用还需要真空环境和加热加温条件下运行。
能量管理系统(BMS)是储能系统的关键部件之一,一般而言,必须具备以下功能:第一,单体电池电压均衡功能及电池组保护功能,以修正串联电池组中单个电池电压、能量的离散性,防止单体电池/电池组过压、欠压、过充、过放、过流,并需要具有报警保护、切断等功能。第二,数据采集、热管理、诊断功能,主要采集的数据包括单体电池电压、充放电电流,温度、蓄电池内阻,以诊断分析单体电池当前容量/剩余容量(SOC)和?翁宓绯亟】底刺?(SOH),并对电池组进行状态以及可持续放电时间的评估。此外,锂电池模块在充电过程中,所产生热能会使电池模块的温度上升,功效发生变动,所以BMS还应具有热管理的功能。第三,故障诊断和容错功能,BMS需要及时检查电池组中是否存在已损坏或即将损坏的电池,及时判断故障电池及定位,给出预警信号,并对这些电池采取适当处理措施。当故障积累到一定程度就需要给出重要告警信号输出、并切断充放电回路母线或者支路电池堆,避免恶性事故发生。BMS对瞬间短路的保护延时时间是微秒级的,短路的瞬间就需要切断了回路,避免短路对电池带来的巨大损伤。
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