摘要：全世界都面临资源枯竭的问题，而开发新能源的想法也在全球逐渐获取重视。太阳能光伏发电行业影响面广、后续产业链长，经济、节能、环保效益明显，符合国家可持续发展原则和能源利用方针，意义十分重大。未来将是我国太阳能光伏发电蓬勃发展的阶段，光伏产业将占据能源领域的重要地位。鉴于此，本文主要分析太阳能光伏发电系统控制问题。
关键词：太阳能光伏；发电系统；控制
1、光伏发电系统的概述
就目前来说，太阳能光伏发电系统一般分为三种，一种为独立光伏发电系统，另一种为并网光伏发电系统，还有一种为分布式光伏发电系统。
太阳能光伏发电系统主要包括以下几部分：①太阳电池板阵列。这是太阳能光伏发电的关键部分，太阳电池是将光能转换成电能的关键，然后通过电池串并联可以有效扩大电流电压，进而为电能的输出提供基础。②逆变器。这是在太阳能电池板阵列中将直流电转换成交流电的主要设备。③跟踪装置。该装置主要调节电池板和太阳的位置，确保电池板能够充分利用太阳能。④蓄能装置。这是太阳能光伏发电的关键环节，当没有阳光时，蓄能装置是十分重要的，储能装置可以在缺乏光源的时候为设备运行提供能源。⑤监控系统。这也是太阳能光伏发电的重要设备，它对整个发电系统的运行状况进行实时监管，以保障发电系统的健康运行。这些设备的和系统的设置会根据实际情况进行相应的调整，并不是所有的太阳能光伏发电都需要这些设备，如果不需要跟踪装置也可以不设置。
2、太阳能光伏发电系统控制问题
目前，光伏消纳压力形式严峻。由于光伏系统的电能输出的不确定性，增大了系统的调频、调峰的压力，其缺点为投资成本高，抗扰动能力差、频率越限制风险大，所以有时被称为垃圾电。为了确保系统安全，当系统故障或扰动时，稳控系统会首先对光伏电站进行全切。那么光伏电站的功率调节慢的原因是什么，传统光伏发电控制流程如下：
调度中心->远动装置->AGC/AVC服务器->分区远动->方阵通信装置->逆变器外置通讯模块->逆变器执行单元
问题可归结于参与调度过程的装置多，参与调度的中间设备如AGC/AVC控制设备和逆变器通讯等实时调节能力差。当前新能源电站内AGC/AVC控制系统工作于二次调频范畴，调节时间缓慢，无法满足当前快速功率调节要求。
提高光伏电能输出的实时性，研究快速光伏功率控制系统是必要的。新的控制系统应具备几点特性：①接收稳定控制系统增、减光伏出力命令并快速响应，减少切负荷量；②使得光伏电站参与系统一、二次调频，增强系统频率稳定性；③实现温控对光伏电站“以调代切”，提高光伏电站运行经济性；④提升光伏电站对电网的友好性；⑤提升逆变器无功使用潜力，进而减少SVG投资，降低建站投资成本和运行成本。
3、太阳能光伏发电技术发展趋势
3.1、材料成本方面
首先，光电转换效率的材料在光伏发电技术中存在很大的作用，在制造光伏板的过程中，主要有单晶硅电池板、多晶硅电池板和薄膜电池板等。理论上来说，光电转换效率在阳关集中照射的前提下为63.2%，要达到这种目标就要采用理想中的材料，所以在实际中并不能真正的达到。在这个问题上，德国制造太阳能电池的研究方法为将稀土金属元素铒（Er）放入单晶硅中，从而观察在转换效率中的作用。在将电池表面织构化时采用的技术为光刻照相技术，设置为金字塔形状。德国通过此类研究将电池的转换率提升为23%以上。其次，当前在制造太阳能电池的过程中，所使用的材料大多数都是硅材料，但硅材料也有其不足之处，其原因在于投入过大，生产时间较长，并且还存在很大的市场风险。所以，就目前来说，是否可以探索更加适合制造太阳能电池的材料，并且减少成本的使用是当下思考和研究的方向。
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3.2、光伏电站类型
首先，我国的光伏发电系统大部分是地面光伏，其虽然有规模大、建设方便等优点，但同时也占据了大量的农林用地，对于我国这样一个人均耕地、人均林地并不富余的国家来说，地面光伏的大规模发展难以持续。于是发展出了农光互补、林光互补、渔光互补发电系统，在不影响农业、林业和渔业生产的同时，充分利用太阳能生产电力。国家又进一步提出分布式光伏发展的概念，尤其以屋顶光伏为主，充分利用了闲置屋顶面积，又能为区域内企业提供电力。光伏电站还作为国家实现脱贫的一种手段，在全国推广，分别有户用光伏、村级光伏和地面光伏电站。
其次，我国对地面光伏发电的接纳也不够合理，西部及北方大规模建设的光伏电站并没有被充分的利用。例如一些沙漠、荒漠地区，我国的荒漠地区占据的面积不可小觑，并且这些地区的共同点都是光照十分充足，年总辐射量在1600~2300千瓦时，是进行地面光伏发电的良好选择。因此，在未来的发展中，电源电网协调发展，是急需解决的问题。
最后，太阳能光伏发电项目的建设充分开发利用了各地区太阳能资源，将太阳能资源优势变为经济优势。不仅有利于地方财政收入和经济效益的增长，还对稳定社会，繁荣市场，提高人民生活水平有十分重要的意义。
（1）满足社会需求。太阳能光伏发电项目建成可满足各地区工业生产与居民生活用电的需求，缓解各地区电网供电紧张的局面。
（2）促进相关产业的发展及生产力的提高。太阳能光伏发电项目的建成可对周边地区工农业经济发展和其他相关产业的发展提供坚强的电力保障，从而提高国民经济的发展和 GDP 总值的增长。
（3）加快我国小康社会的建设进程。太阳能光伏发电项目可解决社会就业问题，带动人民脱贫致富，提高人民生活水平。太阳能光伏发电项目建设有明显的经济效益，积极的社会影响。
另外，作为发展中大国，近年来国民经济与社会的飞速发展，社会工业化体系逐渐完善，科学技术逐渐进步，我国对电力的需求也逐渐增大。造成了大量的化石能源消耗，导致了恶劣的环境污染问题。同时我国也加强了环境保护的力度，颁布了《中华人民共和国大气污染防治法》。陆续修订了《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国环境影响评价法》，加大了对环境污染的惩治力度。
面对环境污染的现实状况，我国开始坚决执行能源结构转型的任务。发展太阳能等新型清洁能源，提高其在总能源结构中的比重，从而有效缓解恶劣的环境困扰。因此大力发展太阳能光伏发电是能源结构转型、保护环境、减少大气污染、保持生态平衡可靠有效的选择。具有良好的环境效益。
总之，自20世纪80年代以来，随着工业化进程的加快，以及全球经济的迅速发展，对能源的需求量也急剧增大，因此人们所需要的燃料总量也快速增加。有限的化石能源已经越来越不能满足人们的需求，全球能源危机和环境污染使得开发新能源成为了必然趋势，潮汐能、核能、太阳能等新兴能源应运而生，作为新兴的能源领域，相关方面得到了社会各界的广泛重视，因此专业人士对它们的研究力度也逐步加强。其中太阳能在这些可再生能源中优势较大，其独特的性质慢慢的受到世界各国的高度重视。因此，本文的研究也就显得十分有意义。
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论文作者:全应权
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/5
标签：光伏论文; 太阳能论文; 系统论文; 电站论文; 电池板论文; 能源论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第6期论文;