摘要：当前全球气候变暖的问题越来越严重，为了对温室气体的排放进行有效的控制，避免出现大量的环境污染，一定要使用清洁能源来将原有的能源格局改变，当前以太阳能为主的光伏产业逐步开始发展起来，能够让社会对其他能源的依赖得到有效的控制，本文重点对光伏发电系统中关键控制问题进行研究，以供参考。
关键词：太阳能；光伏产业；光伏发电系统；系统控制；电力能源
1 太阳能光伏发电系统的结构
1.1太阳能电池组件
太阳能电池组件的作用在于将太阳辐射向直流电转换，并且将它们存储到蓄电池当中或者提供给负载进行使用，具体的操作方式是通过汇流箱和支架把太阳能电池组件依照实际的要求进行排列组合，他们会把太阳光的热能向电能转化，如果太阳光的光照强烈出现的电能就越多，是呈正相关关系的。
1.2控制器
选择控制器类型方面需要依照电池方阵的输入路数、光伏发电系统的系统功率及用户的要求来共同决定，在使用控制器的时候，通常条件下核心控制元件以及其他辅助电子元器件共同组成，具有很强的保护和调节作用，由于太阳能电池组件在发电蓄电方面的功率不是非常稳定，所以一定要合理的调节，通过控制器保证其工作的稳定性，防止损伤蓄电池，这样才能让蓄电池的使用寿命延长，另外还可以记录和显示电池组件的电流和电压，方便监管整个光伏发电系统。
1.3蓄电池
通常条件下，蓄电池并不是光伏发电过程中一定需要的组件，只有一些大型并网光伏电站才会进行蓄电池的配置，主要的目的在于把通过太阳能转化生成的电能进行存储，方便日后使用，蓄电池的使用需要注意对蓄电池的容量进行管理，要选择一些具有较大容量并且释放电量比较小的蓄电池，并且确保其充电具有较高的效率，另外还需要关注价格以及使用的地区等诸多因素，只有如此才能保证蓄电池高效方便。通常条件下，为了保证蓄电池的使用寿命会和选择一些电流充放小而且容量高的蓄电池，另外在低温条件下进行使用，则需要选择胶体蓄电池。
1.4 汇流箱
汇流箱分为直流汇流、交流汇流，光伏直流汇流箱的作用是将若干路太阳能电池组件组串的直流电汇集成一个直流电路，然后接入逆变器。光伏交流汇流箱采用组串式逆变器的光伏发电系统，安装于逆变器交流输出侧和并网点/负载之间。汇流多个逆变器的输出电流，同时保护逆变器免受到来自交流并网侧/负载的危害，作为逆变器输出断开点，提高系统的安全性，保护安装维护人员的安全性。对于集中式光伏系统，先通过直流汇流箱汇流，再经逆变器进行直流到交流的逆变，而后升压送出。该系统汇流箱数量大，分散在光伏阵区内。对于组串式光伏系统，先通过逆变器進行直流到交流的逆变，再经交流汇流箱汇流，而后升压送出。
1.5 光伏逆变器
在光伏发电系统当中，需要将太阳能电池组件出现的直流电向交流电进行转化，这个时候就需要逆变器。它还有一个作用是有效的连接太阳能发电系统和公共电网，由于太阳能发电输出通常条件下只能输出一些电压较低的直流电，为了让光伏发电系统的转化效率进一步提高，通常条件下使用光伏电池组件串并联之后，再连接光伏逆变器，通过光伏逆变器把直流电进行转化，变为合适的交流电，向公共电网或者输电气设备当中转入。
2 光伏发电系统中的控制关键
2.1 PID控制及恢复策略
采用抗PID材料和工艺只能降低组件出现PID现象的风险，而采用组件负极接地这种形式也具有一定的局限性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先并网逆变器直流输入端必须具备负极接地功能，其次如果系统采用非隔离的并网逆变器，组件阵列和电网间没有电气隔离，逆变器工作时系统会出现漏电流的危险，触发漏电保护，另外组件负极接地，也增加了直流侧漏电的可能，必须增加额外的漏电检测以及保护装置。
已建成的光伏电站如果出现了PID现象，一般需要更换功率衰减严重的组件，并采用电池阵列负极接地措施来去除偏置电压这个诱因。这两个措施都需要对系统进行大范围的改造，如采用耐压更高的直流配电线缆、增加漏电保护装置甚至要更换并网逆变器，这需要极大的改造成本。实验研究证明，如对组件电极和边框之间施加一定的恢复电压，在经过一段时间后出现PID现象的组件性能可以得到恢复。根据设备电离可逆原理，夜间通过在组串电极和边框之间施加直流电压来修复电离的方法，在不影响系统发电的前提下，达到修复组件PID的目的。
2.2 安装角度控制策略
通常在北半球安装的光伏发电系统，当其朝正南方向布置时，全年所接收到的太阳辐射量达到最大值。因此通常在无安装条件限制的情况下取组件的方位角为0。（即朝正南方向安装）。方位角确定之后，为了使得光伏组件能接收到更多的有效辐射，应使太阳光线的入射角越小越好，这就要求光伏组件倾斜放置。倾角选取得不同，所接收到的太阳辐照量不同，整个光伏发电系统的发电量也不同。通常情况下，为了使年发电量达到最大，选取的组件倾角一般等于当地的地理纬度。
2.3 灰层清洁度控制策略
组件积灰对光伏电站发电量的影响已逐渐引起电站管理人员的重视。组件对阴影遮挡非常敏感，当光伏组件上有灰尘或积水造成的污染，根据统计，经常受雨水冲洗的光伏组件其影响平均在2~4%之间，无雨水冲洗较脏的光伏组件其影响平均在8~10%之间。考虑到建设光伏电站的清洗系统不具备条件或成本高，光伏电站设计时需考虑根据当地的主导风向、雨水情况，设计合理的组件安装倾角，使组件尽可能保持清洁。现在我国绝大部分大型光伏电站都分布在西北地区，而西北地区又是我国沙尘暴比较严重的地区，灰尘对电站发电量的影响直接决定了投资人的投资回报率，所以建议光伏电站的管理人员能提高对降尘损失率的重视程度，做好定期的清洗工作。目前国内外已有的组件清洗方式按照其自动化水平大致可分为3类：人工清洗方式、半自动清洗方式和自动清洗方式。按照清洗时的用水量可分为有水清洁和无水清洁，其中有水清洁可根据是否敷设水管分为有管道清洁和无管道清洁。
2.4 最大功率点跟踪（MPPT）控制策略
在一般的太阳能光伏发电系统中，要求光伏阵列输出功率始终为最大，即光伏发电系统能做到对输出功率实时跟踪，这样以来，既提高系统的转化效率，与此同时，还是得光伏阵列的寿命得到了延长。当太阳能光伏发电系统中光伏电池的工作是的功率没有到达最大时，即小于最大功率Pmax时，光伏阵列输出端电压V与输出功率近似成正比关系，当太阳能光伏发电系统中光伏电池的工作电压超过一定值时，光伏阵列端电压V与输出功率成近似反比。由此可知，太阳能光伏发电系统的最大功率点跟踪实质上是通过控制光伏阵列端的电压V，使光伏电池能适用复杂变化的日照和温度环境，使太阳能光伏发电系统输出为最大功率，并且时时持续为最大功率输出，这就是光伏阵列的最大功率跟踪。光伏发电系统提高光能转化电能效率的重要环节之一是实现最大功率点跟踪控制。现在有很多不同的控制方法，本文简要介绍几种控制方法，如恒压法、、扰动观察法、电导增量法等。
结束语
太阳能光伏发电产业是一个前景非常广阔的行业，不单单能够合理的利用太阳能资源，还能够让其他能源的消耗量得到控制，并且对地球污染的减轻也有一定的帮助，与当前社会经济环保的要求相适应，所以一定要进一步研究发展太阳能发电系统，广泛使用一些先进技术。
参考文献：
[1]丁婷婷，祝雪妹．太阳能光伏发电中跟踪控制系统的研究与设计[J]．机械制造与自动化，2012，（6）．
[2]丁明，王伟胜，王秀丽，等．大规模光伏发电对电力系统影响综述[J]．中国电机工程学报，2014，（1）
论文作者:胡金龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
标签：光伏论文; 组件论文; 系统论文; 逆变器论文; 蓄电池论文; 太阳能论文; 阵列论文; 《基层建设》2018年第30期论文;