摘要：太阳能光伏发电是目前最具前景的新能源技术，系统控制作为为系统提供必要服务的关键技术，它将随着光伏技术发展而更新、完善。找到正确、有效的控制策略能使光伏系统正常工作，发挥应有的作用与效果。
关键词：太阳能光伏发电；控制技术；应用
引言
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。
1 光伏并网发电系统的设计
光伏并网发电系统是光伏发电系统中的一个重要组成部分，其运行的原理是通过逆变器来发挥作用，向着全社会供应电能。下面图1是光伏并网发点系统中的结构组成图，对光伏电池进行陈列，对太阳能实现收集，其设置的位置可以在建筑顶部还可以是荒漠、隔壁等环境中，从而保证太阳能充足的条件下实现光伏电池阵列。DC/DC，为功率跟踪器，此设备能够保证光伏并网发现系统中的功率保持在一定的状态中，通过蓄电池作用的发挥，保证光伏发电项目能够实现调度，最终将电能储存起来，当然同时这对于DC/AC的工作负担也相应的增加。DC/AC是指电网系统与光伏发电系统相互进行连接中所采用的逆变器，通过系统的应用实现了稳定性连接，通过大量的光伏发电项目接入其中，保证了电网实现智能化的过程，也对全社会推广太阳能资源进行提升，对传统电能面临的压力是很大程度上进行了缓解。
图1
2光伏发电系统的分类
常见的光伏发电系统有独立系统，混合系统和并网系统三种。独立系统是不和公共电网连接，独立发电；混合系统是离并网结合的系统；并网系统是直接或间接接入公用电网运行的系统。
3光伏发电系统的控制要求
光伏发电系统的控制难点是逆变器的控制技术，逆变器的控制技术如何直接决定了整个系统的质量如何。光伏发电系统的效率主要体现在光伏组件效率，逆变器的效率，光伏储能部件的效率等。
整个光伏发电系统控制的关键技术在于对电池方阵的最大输出功率控制，主要针对于输出的电流进行有效控制，这是一项控制功率的技术，在所有过程中，要进行一个合理的管控，要考虑系统的干扰性，输出波形以及失真的状态等。光伏发电系统中要控制输出电压频率、幅值、相位与电网的电压频率、幅值、相位相同，并跟随电网进行调整及稳态运行。
4光伏发电控制技术
4.1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。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[3]。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。
4.2储能与充放电控制
系统的控制器需要对最大输出功率进行跟踪，确保系统始终以最大功率进行输出，避免蓄电池深度放电与过充电，同时使蓄电池进入最佳使用状态。
系统充电控制模块使用性能主要受电压外环检测精确度影响。普通电压检测对充电时的蓄电池进行持续检测。如果蓄电池端电压超过限定值，则蓄电池充满，随机停止充电。蓄电池在充电时其端电压可以达到限定值，而在停止充电之后，端电压将开始下降，事实上并没有完全充足。可见，该方法不能满足充电特性，无法发挥整体效能，还会缩短电池使用寿命。通过对离线检测技术的应用，能使一个光伏电池对若干蓄电池实施轮换充电，各蓄电池端电压可以有充足的时间进行恢复，确保实测电压可以准确反映出蓄电池的实际容量[4]。基于原电路完成放电自锁过程，同时增加相应的下限自锁电路。对于放电自锁，指的是负载不再受到蓄电池的放电，对深度放电予以有效抑制，延长蓄电池使用寿命。在自锁电路当中，配置集成放大电路，凭借正反馈基本特性，若电路中收到从比较电路中发出的信号，则输出端的实际电位将保持不变，即被锁定，能使放电开关为关闭，与负载切断。在蓄电池被充满以后，电路的输入端将被触发，随即退出正反馈，使输出端电位改变，打开放电开关，使负载开始得电。
4.3并网控制
当系统要并入公共电网时，系统输出的电压及频率除了要和电网保持一致，相位也应与电网完全一致，实现同步。为达到同步，就要用到逆变器。
利用并网系统后，光伏电池产生的功率能顺利转换成市电，同时和公共电网实现并入。在这种情况下，借助逆变器，可减小因为馈入电流而产生的谐波。对于馈入电网，其谐波失真应尽可能的低，同时要做好输出电流和功率转换的控制，可见这是一个十分复杂的问题。
并网系统的逆变器主要采用双环控制，对外环电压环，其将在理想情况下的正弦波为依据和参考，比对参考与输出电压，取其为调节装置的输入值，同时考虑电压前馈。在这种情况下，通过对同步锁相控制的合理应用，来确定最佳的控制策略。因逆变器和公共电网之间直接并网，所以要有完善有效的保护措施。如果公共电网断电，且逆变器继续发电，则会产生孤岛效应，当负载发生变化时，会使逆变器受损。因逆变器连续进行供电，会使与之并网的公共电网始终处在上电的状态，危及维修人员，所以逆变器还应实现自动侦测，同时一旦产生孤岛效应，可立即和公共电网脱离，起到保护设备与人员的作用。
孤岛侦测是指对系统实际输出电压由于公共电网失效而产生的变化进行侦测，通常可分成两类，即为主动式与被动式。对于被动式检测，它将电网状态信息作为依据；而主动式检测是指采用电力转换器形成干扰信号，对公共电网是否因此受到干扰进行观测，并以此为判断的主要依据。
如果光伏系统实际供电量和公共电网中各负载实际需求量可以达到平衡，且配电开关跳闸，则并网系统周围公共电网上的频率和电压改变无法被检测，因此依然会产生孤岛。尽管这种现象的发生概率不高，但也应进行预防。针对这种情况，可采用并网电流变动等方法予以检测。另外，并网系统可能为满足应用要求需要和其它系统进行结合。任何一种控制技术的应用目的都在于保证转换效率，提高系统综合性能与使用效率。
5光伏发电系统控制技术发展
5.1光伏发电产业的发展
光伏发电技术成本的降低对于国内光伏发电产业的发展和壮大提供了重要的作用，对于实现国内光伏市场与国际市场接轨上有着很大的意义。但是与发达国家的光伏产业相比，我国的光伏发电技术及光伏发电产业还需要进行一系列的准备工作：1）逆变器是光伏发电系统中一个核心部件，只有提高逆变器的性能指标，才能从根本上提高我国光伏产业的发展。2）进一步优化光伏组件生产工艺，提高光伏组件转换效率，从而降低组件价格，推动光伏产业发展。3）设计的光伏发电设备和组件，应当针对我国的建筑特点进行一个结构改进，更贴合我国的建筑模式外观。4）国家和政府应对于这个产业出台一系列扶持政策。
5.2光伏发电系统控制技术的发展
目前光伏发电技术系统在国内已经取得了很大的成就，但仍存在着一系列技术难题，还需从这几个方面来进行一个深入的研究发展：光伏组件转换效率提高和安装方式优化设计；逆变器容配比设计；串并联方案优化；并网方式及政策改进等。
结束语
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。
参考文献:
[1]恽旻,鲍军,王珊珊.分布式光伏建筑质量控制技术标准进展[J].建设科技,2017(18):19-21.
[2]王营辉.分布式光伏发电运行控制技术分析[J].电子世界,2017(14):188.
[3]沈海军,白俊平,朱春颖,吴晓飞,樊东亮,谢青海.浅谈光伏发电微电网中的控制技术[J].东方企业文化,2017(S1):235.
[4]赵颖.光储互补发电系统多模式控制技术研究[D].安徽理工大学,2017.
[5]王金磊.太阳能发电系统MPPT控制技术研究[D].哈尔滨理工大学,2017.
论文作者:梁婧婧
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/15
标签：光伏论文; 系统论文; 电网论文; 逆变器论文; 蓄电池论文; 电压论文; 技术论文; 《电力设备》2018年第26期论文;