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摘要：太阳能光伏发电技术被认为是当今世界最具发展前景的新能源技术。控制技术作为服务于光伏发电系统中的技术手段，必然会随着光伏组件及电子技术和计算机等技术的发展而不断更新、优化。如何找到最佳的控制策略以最大限度地发挥光伏发电系统的优越性始终是评价控制技术的出发点和标准。
关键词：光伏发电系统；施工技术；控制措施
1 光伏发电原理
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
太阳能发电方式太阳能发电有两种方式：⑴光——热——电转换方式；⑵光——电直接转换方式。
1.1 光——热——电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光——热转换过程；后一个过程是热——电转换过程，与普通的火力发电一样，太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。
1.2 光——电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光——电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。
2 光伏发电系统施工的控制要求
光伏发电系统的控制主要体现在对充电器和逆变器的控制上。由于光伏并网发电系统包含光伏独立系统的功能，因此以光伏并网发电系统为例分析其控制技术。独立光伏系统的技术性能指标有太阳能电池额定功率、蓄电池额定容量、逆变器输出电压、频率范围及电流总谐波畸变率、太阳能光伏发电系统的总效率（包括电池组件的PV转换率、控制器的效率、蓄电池的效率、逆变器的效率）等。
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在光伏发电系统中，电池处于浮充放电状态。白天太阳能电池方阵给蓄电池充电，同时方阵还要给负载供电，晚上负载用电全部由蓄电池供给。因此，要求蓄电池的自放电小、深放电能力强、充电效率高、少维护或免维护、工作温度范围宽等。另外，在充放电控制技术中，还应包括短路保护、击穿保护、反向放电保护等保护功能。
光伏并网发电系统并网控制的关键和难点在于如何维持太阳能电池的最大功率输出，同时又能够达到低谐波失真的输出电流同步控制，因此是一项如何将功率变换器的动态性能、系统干扰、输出波形失真综合考虑的系统控制技术。
3 对于太阳能光伏发电系统施工技术的有效控制的措施
3.1 对太阳能电池组件合理配置
目前多采用太阳能电池组件一般为单晶和多晶硅太阳能电池。其基本上由钢化玻璃、TPT等材料热压密封制成，具有坚固、抗寒、耐高温、安装简便等优点。在太阳能电池组件内部封装了多个电池单元，电池单元经过串联/并联后能有效提供电池组件的输出电流和电压，便于实际使用，目前普遍采用60或72片封装。
3.2 正确选择太阳能光伏控制器
在太阳能光伏发电的控制器选择中，要根据系统电压的等级来进行选择，同时还需要详细计算发电系统的容量以及组件串的并联数量，来确定控制器的控制方式。例如，直流路灯的光源是30V，那么控制器应该选择30V。对于控制器是否具有蓄电池放电控制功能，这是根据负载特点来决定。对于用户的其他需求而设置的一些功能，则需要根据相关的控制器产品型号经过比较来选择。
3.3 最大功率点的监测
众所周知，光伏发电系统受到太阳的光照强度以及周围温度的影响，导致电力输出的变化很大，所以需要根据太阳能电池所能产生的电能输出功率，找到最大功率的转化效率，即最大功率点后，就可以在实践中对太阳能发电更好地进行利用。目前对于最大功率点的监测方法就是利用恒压跟踪法以及自适应算法等多种方法，有效监测出太阳能光伏电池的输出功率变化与阳光强度以及温度的关系，找到功率输出最大时的电压。
3.4 对蓄电池电压的有效控制
在整个太阳能光伏发电系统中，要想进行有效的控制主要就是对充电器和逆变器的控制。控制器要负责对整个发电系统的最大功率点进行监测，使得整个系统发挥到最大的功效，并且还要对蓄电池的充放电进行有效调节，防止蓄电池过度充电以及快速放电而受到损害，影响使用寿命。目前对于蓄电池的电压检测一般对于整个充电系统的外环电压进行监测，采用在线式电压检测方法，当监测的电压结果达到最大值的时候就证明电池已经充满。由于蓄电池端电压在充电停止后电压会出现变化，不能发挥最大功效，所以需要采用一种离线式的检测方法。同时，对于蓄电池的自放电问题，可以采取设置放电自锁功能进行有效应对。在具体的运用中就是利用集成运算电路的电压反馈特性。当达到下限电压，出现信号反馈到下限自锁功能的时候就会出现自动关闭，停止放电。当蓄电池充满后，就可以重新将蓄电池打开，继续供电，这样就可以确保蓄电池的高效运行。
3.5 对逆变器的合理选择
在整个太阳能光伏发电系统中，逆变器作为一个不可或缺的部件，也会需要消耗一定的电能来维持自身的运行。因此，它的输入功率要比输出功率大，所以对于整个逆变器的效率而言，就是输入功率与输出功率之间的比较。在整个发电系统中，逆变器就是需要将太阳能的直流电转化为交流电，对于太阳能电池的效率发挥具有关键的作用，所以要想对于太阳能发电系统进行高效运行，就必须要选择高效率的逆变器，确保整个太阳能光伏发电系统发挥到最佳状态。一般情况下，逆变器还具有自动调压和手动调压等功能，可以在具体的运行过程中进行有效的调节，确保光伏发电的供电效率。
3.6 进行有效的并网发电控制
光伏逆变器能够将电池组件发出的直流电逆变为与电网频率相同，满足电网电能质量要求的交流电，从而让光伏发电系统能与公共电网连接。但是由于太阳能光伏发电系统具有一定的独立性，当国家电网需要维护和检修的过程时，就会处于断电状态，而这时如果太阳能发电系统依然处于运行状态，就会形成孤岛效应。这就容易对维修保养的工作人员先造成危害，而且也会因自身的负载过大，导致电力和电压的不稳定，损害整个太阳能发电系统。对于这个问题，为了对光伏发电系统进行有效控制，就需要在逆变器具备有自动侦测功能，即防孤岛保护。一般这种侦测分为主动和被动两类，主动侦测就是逆变器主动释放一个信号，观察电网是否正常运行；被动检测就是当电网的功率和电压出现异常情况，而导致光伏发电系统的电压、相位等情况发生改变，而做出的判断。同时还有一种特殊的情况，就是国家电网突然跳闸断电，也会对太阳能发电系统产生较大的影响，一般这种情况比较少见，但是也需要注意监测。
结语
太阳能光伏发电技术被认为是当今世界最具发展前景的新能源技术。控制技术作为服务于光伏发电系统中的技术手段，必然会随着光伏组件及电子技术和计算机等技术的发展而不断更新、优化。如何找到最佳的控制策略以最大限度地发挥光伏发电系统的优越性始终是评价控制技术的出发点和标准。
参考文献
[1]国家电网公司.光伏电站接入电网技术规定，2011，5.
[2]陆瑛，光伏发电系统施工技术，高等教育出版社,2011
论文作者:王威
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：光伏论文; 系统论文; 太阳能电池论文; 蓄电池论文; 逆变器论文; 电压论文; 太阳能论文; 《电力设备》2017年第30期论文;