摘要：近年来，环境污染、能源短缺等问题愈加严重，大力发展光伏发电技术是解决这些问题的一个有效措施。本文对光伏与储能一体化系统控制技术进一步的研讨。
关键词：光储系统；一体化系统；控制技术；应用
一、引言
由于太阳能自身的间歇性特点，导致光伏发电系统具有不可控性，尤其是立型光伏发电系统，在没有阳光的情况下只能退出发电系统，这些问题严重制约了光伏发电系统的应用。储能技术是目前解决光伏系统发电波动性问题的一个很好的方案，在光照充足时，将多余的能量存储起来；在光照不充足时，储能系统释放能量作为补充，平滑光伏波动，稳定系统输出，大大提高了光伏发电系统的可靠性。
二、储能技术在光伏发电系统应用
由于太阳能的不可控性，致使光伏电池的输出功率无法预测，所以近年来储能技术在光伏发电领域得到了广泛的利用，独立型光伏发电系统更是离不开储能装置，因此世界各国都在大力研究储能技术，我国也不例外。在发电系统中，常常存在负载和发电之间的功率不匹配问题，由于缺乏大规模发电系统的平衡机制，这种现象在小规模的发电系统中可能更为严重，因此储能装置需要经常被采用。现在最为常见的仍旧是蓄电池和超级电容器，这两种储能方式的控制技术比较成熟，可靠性也比较高，在实际系统中常常将二者综合起来使用，用以改善储能装置的特性。
三、光储系统拓扑结构和控制策略
1.光储系统拓扑结构
光伏发电指的是通过光生伏特效应在光伏电池板上将太阳能直接转变成电能的发电形式，依据是否与电网相连分为两大类，光伏并网发电系统和独立光伏发电系统。光伏并网发电系统主要有两类，第一类是不带有储能单元的光伏并网发电系统，另一类是带有储能单元的光伏并网发电系统。不带有储能单元的光伏并网发电系统，这种系统可控性极差，给负载提供能量完全依靠光伏电池板所处的环境，但是因为不带有储能单元，降低了生产成本以及由此产生的运行和后期维护费用，同时也消除了部分储能单元对环境所造成的潜在污染。如图1是不带有储能的光伏发电系统；
图2是带有储能单元的光伏并网发电系统，这类系统因为存在储能部分，所以需要单独的DC-DC电路来给储能单元进行充放电处理，在一定程度上增加了控制的难度。依据储能单元连接的母线类型，这类光伏系统包括直流母线类型和交流母线类型两种。
2.蓄电池剩余容量检测
从本质上来讲，蓄电池是一种化学电池，这就决定了其使用寿命是有限的，为了降低电池系统的维护成本、提高电池的效率和使用寿命，对蓄电池进行相应的监控已成为蓄电池应用不可缺少的关键技术之一。电池管理系统的作用就是实时监测整个电池系统的状态，包括电池组的温度、健康状态、剩余容量等要素，同时对电池的充电与放电模式控制，从而实现电池系统的能量管理，其中准确估算蓄电池的荷电状态（SOC）是电池管理系统的重要环节。蓄电池的荷电状态（SOC）可以认为是当下时刻电池可用容量与总的可用容量的比值，其定义式如下，其中Qt代表当前时刻蓄电池剩余的可用容量，QO代表蓄电池总的可用容量。
3.光储系统整体控制策略的设计
在光储系统中，光伏电池是系统唯一的能量来源，负载消耗能量，蓄电池的功能是通过能量存储和释放以抑制系统功率的波动，在忽略系统的能量损耗时，从能量流动的角度，可以得出光储系统有以下几种能量流动的模式：
（1）当光伏电池发出的能量超出负载消耗的能量时，光伏电池产生的能量一方面流经输出电路来满足负载功率的要求，另一方面通过向蓄电池充电的方式将超出部分存储起来。
（2）当光伏电池发出的能量不能够满足负载消耗的能量时，那么负载需求的能量一方面由光伏电池自身发电提供，另一方面通过蓄电池的放电来弥补不足的部分。
（3）当光伏电池发出的能量正好等于负载消耗的能量时，光伏电池产生的能量全部提供给负载，此时蓄电池的工作状态是不充不放，维持自身的能量不变。
（4）当光伏电池不能够产生能量时，系统的能量来源只能由蓄电池来充当，满足负载消耗的能量，当蓄电池也不能满足负载的功率需求时，整个光储系统必停止工作。
结束语
总之，为了应对能源危机和改善地球环境，积极推动新能源技术的发展是一种十分可行的方法。为了能够广泛地利用光伏发电技术，加入储能单元是目前解决光伏系统发电波动性问题的一个很好的方案。当光伏电池发出电量较多时，储能单元会把剩余能量保存；当光伏电池发出的电量不足以支撑负载所需时，储能单元就会提供能量以确保系统正常运行，因此极大地改善了光伏发电系统的可靠性。
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论文作者:刘阳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：光伏论文; 系统论文; 能量论文; 储能论文; 蓄电池论文; 电池论文; 负载论文; 《基层建设》2019年第14期论文;