弗劳恩霍夫太阳能系统研究所研究：大型电池储能系统可释放150吉瓦额外光伏潜力

智能控制的大型电池储能系统（BESS）可提高现有电网连接的利用率，并实现额外的光伏（PV）容量。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所受德国太阳能行业协会（Bundesverband Solarwirtschaft）委托开展的一项研究估计，在德国1313个可再生能源发电占比较高的农村变电站中，额外光伏容量的技术潜力约为150吉瓦。

该情景将这一额外光伏容量与60吉瓦的电池储能功率容量和240吉瓦时的储能容量相结合。研究结果凸显了智能整合太阳能发电、电池储能和现有电网基础设施所创造的机遇。

电池储能如何提高现有电网连接的利用率

变电站连接电网内的不同电压等级。变压器调整电压等级，使电力能够通过相应的输电线路传输。线路容量与变压器容量共同决定了在任何给定时间可输入电网并继续传输的电量。由于电网利用率在一天中和全年内会波动，部分现有电网容量会暂时闲置。

这正是光伏系统与电池储能结合发挥作用的地方。开发商无需仅根据可用的电网连接容量来确定新太阳能装置的规模，而是可以安装超过电网连接在峰值发电条件下可同时容纳的光伏容量。这种被称为光伏超配的方法与电池储能系统相结合，该系统吸收多余的太阳能，并在电网容量再次可用时将其输入电网。智能控制系统协调发电、储能和电网馈电。

这种方法可以提高变压器利用率，并在不一定需要相应扩大电网容量的情况下实现额外的光伏装置。在该研究的参考情景中，现有可再生能源装置和额外光伏系统的总装机容量达到相应变压器额定容量的200%。

150吉瓦光伏潜力：建模结果显示了什么

对于德国选定的1313个农村变电站，该研究确定了约150吉瓦的额外光伏容量技术潜力。相应的参考配置包括60吉瓦的电池储能功率容量，假设储能时长为4小时，则储能容量为240吉瓦时。

建模结果还显示，在所考察的参考情景中，由于变压器容量限制而导致的额外光伏系统弃电可限制在其年发电量的平均约1%。当太阳能装置因电网无法完全吸收或传输可用电力而被暂时要求输入电网的电量低于其可发电量时，就会发生弃电。电池储能吸收部分剩余能量，并在稍后时间将其用于电网馈电。

该研究报告的1%弃电率仅适用于与变压器相关的额外光伏装置弃电。它不包括其他潜在的能量产量损失，如电池储能损失、市场驱动的弃电或所考虑变电站之外的电网限制。

这些发现强调了协调光伏超配、电池储能规模和智能运行控制的重要性。关键因素不仅仅是电池的装机容量，还包括电池何时充电和放电，以及其运行如何与实际电网利用率相协调。

从真实电网数据到全国潜力评估

在该研究中，弗劳恩霍夫太阳能系统研究所首先分析了Pfalzwerke Netz AG和Westnetz GmbH运营的电网区域内13个变电站的20台变压器的真实运行数据。在此分析的基础上，研究人员模拟了各种情景，比较了不同水平的光伏容量、电池储能规模、储能时长和运行策略。目标是确定如何整合额外的太阳能发电，同时减少由变压器容量限制引起的弃电。

然后，研究人员利用可比的场地特征、发电曲线和负荷特征，将结果推广到德国全国1313个可再生能源发电占比较高的农村变电站。这些发现为估算全国技术潜力提供了基础。

技术潜力与商业可行性

结果表明，大型电池储能不仅可以随时间推移改变电力消耗和发电，或响应电力市场价格差异。在合适的条件下，电池储能还可以帮助提高现有电网连接的利用率，并实现额外的发电容量。这为项目开发商、电池储能集成商和电网运营商从早期规划阶段就共同优化光伏系统和电池储能的规模和运行创造了机会。

然而，这一潜力能否真正实现取决于当地电网条件、技术可行性和单个项目的商业可行性。该研究提供的是对技术潜力的估算，而非全面的经济可行性分析。

此外，该研究未包括上游和下游电压等级的详细潮流计算或电网约束分析。因此，结果主要描述了所考察的变电站和变压器层面的潜力。不应将其解释为对全部150吉瓦额外光伏容量可立即接入的普遍确认。电网其他地方的潜在限制和合适土地的实际可用性也未得到充分考虑。

展望未来，电池储能市场的进一步扩张将部分取决于场地条件、市场环境和商业模式，在这些条件下，将光伏系统与大型电池储能相结合在各个地点具有商业可行性。该研究概述了一条技术路径：更智能地利用现有电网基础设施可以为可再生能源部署创造额外空间。

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