摘要：现阶段，温室效应导致全球变暖的一系列问题都显露出来，为了控制温室气体的排放量，减少环境污染，需合理利用绿色清洁的新能源，以减少对环境的污染。随着光伏产业迅速发展，可以有效地减少对其他能源的依赖，本文针对太阳能光伏发电中的关键控制问题进行了研究。
关键词：光伏发电系统；太阳能；新能源
引言
全球气候变暖，传统燃料日渐枯竭，世界范围内有近20亿人无法得到能源保障，在这种情况下，人们将目光放在可再生能源方面，期望利用可再生能源彻底改变人类多年以来的能源结构，实现可持续发展。在诸多可再生能源当中，太阳能凭借其独有特点，逐渐成为全球关注焦点。太阳能可谓取之不尽用之不竭，且成本低廉、不会造成污染，是一种可自由利用的可再生能源。目前，全球各国、地区都在大力提高太阳能发电系统建设规模，开发并生产出各类不同的设施与产品，我国在这一方面也取得了明显成效。
1光伏发电系统的组成
光伏发电系统主要由光伏组件方阵、逆变器、光伏储能部件和交流并网系统等组成，各个部件的功能如下：（1）光伏组件方阵：是由若干光伏组件及支架组成的方阵，支架是光伏阵列的支撑结构，光伏组件方阵可看做是一个中间的媒介，是连接太阳能和电能的设备，将接收到的太阳能转换成电能。（2）逆变器：担负着系统的DC/AC转换，并准确控制转换电压、频率、相位、谐波含量等重要指标，具有最大功率跟踪功能，是把光伏方阵连接到系统的部件。（3）光伏储能部件：由蓄电池组和光伏充放电控制器组成，在“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。（4）交流并网系统：由交流并网柜、升压变压器、SVG无功补偿装置及综合控制系统组成，主要作用是升压及无功动态补偿调度通讯等功能。
2光伏发电控制要求
光伏发电的控制实际上是对充电器与逆变器进行控制。因并网和独立系统有相同的基本功能，故能将其视作一个主要对象来研究相应的控制技术。从独立系统的角度讲，它的技术性能有：光伏电池额定功率、选电池额定容量、逆变器输出电压、频率范围与电流总谐波畸变率、系统总效率。系统中，光伏电池处在浮充放电的状态。有日照时，光伏电池方阵开始为蓄电池充电，并为负载提供电能，无日照时蓄电池为负载提供电能。基于此，对蓄电池而言，其自放电应较小，且应具有较高的深放电能力与充电效率。此外，充放电控制需要考虑各项保护功能，如反向放电保护与短路保护等。并网系统控制难点为怎样使光伏电池以最大的功率持续输出，并实现对低谐波失真输出电流的同步控制。可见，这是一项需要对诸多影响因素进行综合考虑的技术。并网系统中，应确保发电和电压有相同的幅值、频率及相位，同时发电与电网之间的功率可以实现双向调节，由此就涉及到一系列技术问题，如大功率变换和功率因数校正。
3光伏发电控制技术
3.1光伏发电并网技术
光伏发电并网具体来说就是可将各类能源储存充裕且可持续发展，通过一些特方法使之转变为我们所需要的电能。而光伏发电，很直观的来说就是将光能转变成为电能的一种发电技术，它产生的原理是“光生伏特效应”。这一过程如何实现呢？首先我们需要一些太阳能电池板，就是常见的在太阳能路灯上的那一块，再加上一些电池，排列组成方阵形式，受到太阳照射后，它的电压便会持续变高，到达其设定数值之后便可以转化成直流电，接下来让直流电流入所准备的逆变器中，变为交流电，就可以直接给电网或一些设备供电了。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆接下来研究“并网”究竟是什么。光伏发电并网有两种方式，第一种是与我们息息相关的，就是我们家用的太阳能发电，这样说了以后，它的特点就很明显了，就是产生的电量相对较小，涉及范围广，而且它本身就带有负载，这类光伏发电系统并网方式被称为分布式；那么这样另外一种方式就容易知道了，就是集中式发电并网，在某一个地点集中建立起大型的光伏发电基地，产生电量巨大，然后直接提供给各个电网，当然，电网接入时要保证它们的安全指数、灵活度、以及成本费要在能接受的范围内。
3.2光伏发电储能技术
抽水蓄能而言，在智利已有一塔拉帕卡项目，该项目为抽水蓄能—光伏太阳能联合电站，可使智利在世界能源紧缺的大前提下，不仅提高自身的能源竞争力，还使得作为可再生能源之一的光伏发电技术进一步被大众熟知，推动其发展，减小对温室气体的贡献率，促进智利绿色、可持续发展。压缩空气储能在光伏发电系统中也有应用，该方法可有效、稳定地实现对直流母线电压的控制。影响储能铅酸蓄电池在光伏发电系统中使用寿命的影响因素主要有放电深度、放电倍率、充电倍率及使用环境，铅酸蓄电池不仅能够储存电能、平稳供电，还能瞬间大电流放电，可有效解决光伏发电时的负载启动电流问题。现有的锂电池材料丰富多样，其中，磷酸铁锂电池具有较高的能量效率、较长的循环寿命、较宽的温幅，且成本低、环保性较好，所以在众多锂离子电池类型中，是最被看好的一种。张晓红等提出一种新型的钒液流电池（VBR），并通过建立钒液流电池的等效电路模型，证明该种钒液流电池不仅可以稳定光伏发电功率，提高光伏发电的效率，而且利用Matlab/Simulink建造模型，经过分析钒液流电池的充、放电性质后，表明这种新型的钒液流电池可行且实用。超级电容器储能也可应用于光伏发电系统中，可优化系统，使其发电系统寿命长、使用温度范围宽等，张永贤等人找到了最大功率点跟踪技术，研究了超级电容器储能的特性，使用分区变步长爬山法优化变换器的占空比，使其工作保持在最大功率，设计了配套的软硬件，优化了超级电容器在光伏发电中的应用。
3.3最大功率点跟踪
日照强度及环境温度对光伏电池正常工作有直接影响，使输出功率产生波动，所以可将光伏电池视作一种存在较大波动范围的电源。逆变器转换发电效率 =MPPT 跟踪效率 * 逆变器效率，在光伏电池转换效率和逆变器效率一定时，MPPT 跟踪效率对提高光伏发电量尤为重要，MPPT 跟踪效率的高低很大程度上影响光伏的发电量。电池的输出电压和电流为非线性关系，当日照强度和环境温度发生变化时，电池输出功率也将变化，对此，应以电池电能为依据，对输出功率进行自动调整，确保输出功率能和负载良好匹配，提高功率转换效率。若能确定最大功率点，则对提高方阵实际利用率是有很大帮助的。对光伏方阵而言，其最大功率点的跟踪采用以下基本原理：对光伏方阵实际输出功率进行检测，通过对比确定达到最大功率时的工作电压。现阶段的常用控制算法包括：CVT，即有恒压跟踪法；扰动观察法；自适应算法；增量电导法等。
结语
光伏发电技术是一项新能源技术，不仅是绿色环保，还是取之不尽用之不竭的能源，应大力发展这项新技术以面对目前能源枯竭的问题，目前应当寻找最佳的控制策略和最大程度下激发它的使用率是这项技术的重中之重。另外从能源利用的国际趋势上看，光伏发电正在向大规模并网发电和光伏建筑集成的方向快速发展，光伏发电将进入电力交易化市场，光伏应用的发展值得期待。
参考文献
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论文作者:张瑞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/13
标签：光伏论文; 系统论文; 方阵论文; 电能论文; 逆变器论文; 效率论文; 电池论文; 《电力设备》2018年第27期论文;