浏览数量： 21 作者： 本站编辑 发布时间： 2018-07-25 来源： 本站
化学储能材料和器件的三大重要指标，一是能量密度，关系到充放电的持续性；二是功率密度，关系到瞬间释放能量的能力；三是充放电次数，决定了储能器件的寿命。下图给出了铅酸电池、锂电池、锂离子电容、碳基电化学双层电容器EDLC、电解液电容的能量密度、功率密度和充放电寿命等指标。不幸的是，光伏这样极度苛刻的应用场景，对储能系统能量、功率、寿命的要求都非常高！储能系统储能能力、充放电功率，直接影响了对爬坡速率的控制力。
文章的计算涉及到傅里叶变换等烧脑数学工具，此处不再赘述。总之是通过下面的爬坡速率控制模型流程图，可以实现对瞬息万变的光伏出力（图b蓝色区域）的有效平滑（图b红线为平滑后）。图c显示了储能系统在爬坡上升超过10%每分钟速率的时间段通过充电实现爬坡速率的控制（图c靛蓝色区域），而在光伏出力下降超过10%的时间段，通过放电实现控制（土黄色区域），快速响应的能力是对储能系统充放电功率W的考验。而图d是储能系统的充电状态SoC，SoC的幅值考验的是储能系统总储能能力Wh。
不同的光伏系统对于储能系统的要求大不相同。文章考察了单个组件、5千瓦屋顶系统、100千瓦小型光伏电站、以及7.2兆瓦大型电站四个场景。一般而言，大型系统占地面积大，具有一定“地理聚集”（geographical aggregation）的发电出力平滑能力。在江屿的算法中，引入了一个叫做截断频率（cut-off frequency）的东东，通过经验公式考虑到了这个自动平滑的现象。下图看到，越大的系统，其自带发电出力平滑的能力越强，无论是光功率变化的剧烈程度还是频度都有下降！
随着系统的增大，储能系统更多的从能量密度限制，转变成了功率密度限制。也就是说，高功率密度的储能系统更具有优势。在这方面，锂离子电池具有重大的技术优势。目前相较于铅酸电池，锂离子电池成本高处1倍到3倍不等，但是未来具有更大的降本空间。至于电容系列，虽然功率密度足够甚至超过要求，但能量密度距离一整天的发电出力缓冲，相去甚远。研究发现，高能量密度的锂离子电池（低于600瓦时每升）最符合光伏出力缓冲的要求，基本可以100%达到10%爬坡速率控制的要求。
文章还提出了一个非常具有新颖性和吸引力的技术方案——在微型逆变器和组件优化器上集成储能系统。这样既满足了发电出力平滑的要求，又增加了系统整体的发电能力（储能单元使得光伏组件不需要过度偏离组件发电的最佳功率点）。作为一个初步的设想，作者把储能单元体积控制在100立方厘米之内，也即是收入接线盒中。这需要最少400瓦时每升的能量密度，2300瓦每升的功率密度，这已经超出了现今量产锂离子电池可以达到的指标。如果用现今量产的锂离子电池性能指标加以衡量，10%的爬坡速率控制可以达到99.5%的达标率（即每1000次出现爬坡速率超过10%的情况，995次可以得到解决）。
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