新一代光储电站:“追”着太阳要能量

　　◎本报记者 过国忠通讯员 赵景波靳婷婷

　　一般而言，传统光储电站采用的技术是“被动”的，即电站建设完成就几乎处于相对静止状态。新一代光储电站系统，采用的是光伏跟踪系统，其改变了传统光储电站只能被动、固定接收光的模式，通过跟踪支架驱动光伏组件，实现了主动“追着”太阳跑，以获取最大的发电量。

　　3月10日，天合光能股份有限公司(以下简称天合光能)再次加码储能赛道，其旗下控股子公司江苏天合储能有限公司拟进行增资扩股，各方合计增资4亿元。就在不久前，天合光能基于当前储能系统的发展趋势，推出了其新一代光储电站系统。据悉，新一代光储电站系统，在利用太阳能方面，能够实现由“被动”变“主动”。

　　天合光能的频繁布局，也反映出当前大力发展的新能源产业，储能似乎成为了一道“必答题”。据统计，自2021年开始，国内已有23份省级政策文件，对风光电站的储能技术等提出了具体指标。新一代光储电站或许就是考题的答案。

　　那么，为何要研制新一代光储电站？新一代光储电站和以往的光储电站有何不同？其又是如何将对太阳能的利用由“被动”变为“主动”的？3月12日，记者带着上述问题采访了业内相关专家。

　　光伏和储能是一对“好朋友”

　　近年来，随着世界经济的快速发展，能源消耗急剧增长，传统不可再生能源储量迅速降低，生态环境进一步遭到破坏，人们对可再生能源的需求越来越强烈。因此，包括光伏在内的清洁、可再生能源逐渐受到各国青睐。

　　2022年，我国光伏新增装机87.41吉瓦，同比增长59.3%。预测到2050年，我国年总装机容量中，将有70%来自太阳能和风能发电。因此，如何利用新型储能技术，提高新能源的利用效率，成为未来新能源产业发展的重中之重。

　　江苏理工学院电气信息工程学院副院长俞洋介绍，在“双碳”目标的引领下，我国相继出台了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》《“十四五”新型储能发展实施方案》等一系列政策。2022年12月，国家能源局印发《光伏电站开发建设管理办法》，规范了光伏电站的开发建设秩序，充分调动各方积极性，进一步推动我国光伏电站行业的健康有序发展。

　　但光伏容易受到光照条件等因素的影响，利用光伏发电，波动性、随机性较大，增加了电网系统管控的难度。因此，储能技术逐渐成为解决光伏发电波动性的重要手段，能够有效实现“光储一体化”的光储电站由此而生。

　　可以说，光伏和储能是一对天然的“好朋友”。

　　江苏理工学院副教授倪福银也表示，光储一体化已成光伏新能源项目建设的基本趋势。目前，我国光储电站的建设进入高速发展期，光伏+储能“双轮驱动”的新型绿色电力模式可以有效解决光伏输出功率波动问题，实现电力在发电侧、电网侧以及用户侧的稳定运行。

　　主动“跟踪”太阳增加发电量

　　一般而言，传统光储电站采用的技术是“被动”的，即电站建设完成就几乎处于相对静止状态，光伏发电的曲线也被动地随着太阳能资源的波动呈正态分布。而新一代光储电站系统，采用的是光伏跟踪系统，其改变了传统光储电站只能被动、固定接收光的模式，通过跟踪支架驱动光伏组件，实现了主动“追着”太阳跑，以获取最大的发电量。

　　“光伏跟踪系统，顾名思义，就是可以自动跟踪太阳并提高总体发电量的光伏系统。”常州工学院博士生王书博表示，光伏跟踪系统可以实时跟踪太阳运动，并通过机械、电气、电子电路及程序等手段，调整光伏组件平面的空间角度，让太阳光直接照射光伏阵列，以此增加光伏阵列接收到的太阳辐射量，提高太阳光伏发电系统的总体发电量。

　　除了提高发电量外，光伏跟踪系统还有许多其他优势。比如利用光伏跟踪系统，太阳能板可以随时调整角度，使光储电站不容易受到灾害天气的影响；另外，安装了光伏跟踪系统的光储电站，还能与当地农业生产紧密结合，在山地、池塘、荒地等特殊环境下灵活运转，相较于传统光储电站更具优势；光伏跟踪系统还可以安装在农光、渔光互补系统中，达成农业、鱼塘与光伏的互补，在土地资源有限的情况下，做到真正实现收益最大化。

　　在俞洋看来，光伏跟踪系统的出现结束了光伏系统发电的被动性。相较采用普通固定支架的光储电站，新一代光储电站能够有效地提升电力系统发电量15%—20%，同时使得光伏发电全天曲线更加平滑，降低用电成本，带来更高收益。

　　当然，新一代光储电站不是只有“跟踪”这一项本领。

　　新一代光储电站采用的是集成式智能技术，可以自动检测和优化电力系统的运转状况，根据不同的客户需求，采用不同的调度策略，不断优化电力的调度和分配，从而提高能源的利用效率。

　　此外，在能源预测与调度上，新一代光储电站还能够通过捕获太阳能的实时数据，判断当日天气情况，根据当日天气的阴晴以及太阳光照时间的多少作出相应的调度，从而提高太阳能利用的主动性。

　　可广泛应用以确保供电安全

　　新一代光储电站不仅提高了组件功率，还为组件的优化设计提供了更多的可能性，在降低项目初始投资的同时，可以广泛适用于多元化的应用场景。

　　在常州工学院技术转移有限公司博士后创新实践基地办公室主任、江苏省退役光伏组件资源化利用工程技术研究中心主任陈小卉看来，针对当前快速发展的新能源汽车领域，新一代光储电站可助力城市快速充电基础设施建设，在充电高峰期通过储能和市电一起为新能源汽车充电站供电，解决部分新能源汽车充电站电容量不足的问题，满足高峰期用电需求，既实现了削峰填谷，又节省了配电增容费用，还增加了新能源的消纳，弥补了太阳能发电不连续的不足。

　　陈小卉还建议，可以将新一代光储电站布局到用电需求量较大的工业园区中，确保园区用电峰期的电网供电安全，消除断电风险。

　　此外，俞洋提出，新一代光储电站要想规模化建设，应制定相应的标准体系，打造“源网荷储一体化应用核心区”“光伏+储能应用拓展带”“新型储能综合应用示范区”等，充分发挥储能资源在新型电力系统中的平衡作用。

　　随着新一代光储电站的发展，中国的可再生能源利用率将会持续提高，绿色可再生能源产业也会得到更大发展，更好地满足我国各地不同用电方式、不同电能负荷变化的需求，实现高效可靠的电力供应以及节能减排的巨大社会效益，为我国绿色能源发展奠定良好基础。

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　　光伏跟踪系统的分类

　　近几年，随着数字化、人工智能技术的应用，光伏跟踪系统逐渐成为全球光伏电站建设的普遍选择。

　　光伏跟踪系统主要分为双轴跟踪系统和单轴跟踪系统两大类，其中单轴跟踪系统又可分为水平单轴跟踪系统、斜单轴跟踪系统以及垂直单轴跟踪系统。

　　双轴跟踪系统可以实现在两个方向上旋转的自由度，无论太阳处于任何高度角和方位角，它都可以进行跟踪，使得辐射接收面始终垂直于太阳的入射方向，即在跟踪范围内太阳的入射角始终为零，最大化地利用太阳能资源。

　　双轴跟踪系统虽然接收的太阳辐射量最多，但由于其结构复杂、成本较高、故障率高等问题，限制了其应用范围。单轴跟踪系统只在一个方向上有旋转自由度，结构相对简单，因而不能保证辐射接收面在任何时候都垂直于太阳的入射方向，只能是尽量地减小太阳的入射角，提高辐射接收量。但由于单轴跟踪系统相对于双轴跟踪系统，在太阳辐射接收量和成本等方面取得了相对较好的平衡，因此近年来的发展也更为迅速。