太阳能光伏发电系统中的控制技术研究
发表时间：2019-09-11T09:47:51.500Z 来源：《中国电业》2019年第10期作者：刘永贵
[导读] 太阳能光伏发电系统得到了重大的发展，其中关键的控制技术起到了重要的作用。
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摘要：随着全球变暖和传统燃料的消耗，全球近20亿人无法获得能源安全。在这种情况下，人们关注可再生能源，希望利用可再生能源，彻底改变人类多年的能源结构，实现可持续发展。在众多可再生能源中，太阳能以其独特的特点逐渐成为全球关注的焦点。太阳能取之不尽，用之不竭。它是一种低成本、无污染的可再生能源。目前，世界各国和地区都在大力提高太阳能发电系统建设规模，开发和生产各种设施和产品，中国在这方面也取得了显著成果。
关键词：太阳能；光伏发电；控制技术
太阳能是一种清洁的新能源，是我国未来的能源结构当中重要的组成部分，其开发与利用对于能源发展意义重大。太阳能光伏发电是一种主要的开发途径，其主要是利用太阳能电池吸收光能，从而产生光生电子-空穴对，通过太阳能电池的内建电场使光生电子和空穴被分离，进而在太阳能电池的两端产生正负电荷积累形成光生电压，最终产生可利用的电能。当前，太阳能光伏发电系统得到了重大的发展，其中关键的控制技术起到了重要的作用。
1光伏发电基本原理
光伏发电系统主要由以下部分组成：1。光伏电池阵列：光伏电池可以将光能转换成直流电，是系统的基本单元。为了提供所需的电流和电压，在金属支架和方阵上形成了许多由电线连接的光伏电池。（2）控制器：负责分配和调整系统的输入和输出功率，并调整电池电压。逆变器：为了实现直流到交流的转换，光伏电池和蓄电池都是直流电源，需要逆变器在交流负载下提供交流电流。（4）电池：由于阳光不稳定，需要使用电池调节或储存系统中的电能。电池可以将直流电能转换成化学能储存，并在需要时释放。光伏发电系统主要有三种类型：（1）独立系统：光能直接转换成电能而不连接到公共电网；（2）并网系统：转换电后连接到交流电网；（3）混合系统：系统至少有两种能量。
2我国光伏发电产业的现状
太阳能作为当今世界上最丰富的可再生能源，具有分布广、无污染的特点。为光伏产业的大规模推广和应用奠定了坚实的基础。光伏发电既不会污染自然环境，又有利于环保事业的发展。所谓光伏发电，主要是基于光伏发电的原理，采用光伏转换的方法将太阳能转换成光能，通过光伏组件、变压器、逆变器、配电设备等，转换成所需的电能。根据目前的情况，我国光伏发电系统一般有两种形式：集中式和分布式。一是分布式发电系统。一般来说，我国常见的分布式太阳能光伏电网主要集中在城市屋顶上，占地面积小，安装使用灵活，投资成本低，在城市屋顶上得到了广泛的应用。第二，集中化。集中式光伏并网系统实际上是指大型光伏并网电站。这座大型光伏并网发电厂主要建在戈壁，以达到有效发电的目的。随着我国有关部门对太阳能等新兴能源利用研究的不断加强，光伏发电行业也迎来了快速发展的阶段。与西方发达国家相比，我国太阳能光伏发电存在一定差距。总体应用中还存在许多问题，需要不断改进和解决。
3光伏发电控制技术
3.1日照强度及环境温度
光照强度和环境温度是光伏电池输出功率波动的主要原因。因此，为了保证光伏电池输出功率的稳定，应将光伏电池视为波动范围的电源。由于光伏电池的输出电压和电流之间存在非线性关系，如果阳光强度和环境温度发生变化，光伏电池的输出功率也会发生变化。为了解决这一问题，研究人员应以光伏电池的功率为基础，采用电池输出功率自动调节的方式，以保证输出功率满足负载要求，从而达到促进稳定改善的目的。
3.2储能与充放电控制
储能充放电控制系统主要是通过跟踪系统的最大功率，严格按照储能充放电控制系统的设计要求，保证整个系统始终处于最大状态。m功率输出。由于充放电控制模块的性能与电压外部环境检测的准确性有着密切的关系，为了避免电池过充或过深放电的问题，有必要对电池的特性进行连续检测。如果蓄电池在充电过程中放电，则蓄电池的充电电压。当电压超过极限值时，电池已满，应立即停止充电。如果充电时电池电压达到极限值，充电停止后电压下降，则此时电池电量不足。一旦出现这种问题，不仅会导致电池整体性能失效，而且会严重缩短电池的寿命。由于离线技术的不断应用，可以有效提高光伏电池的充电率。为电池的电压恢复预留了足够的时间，可以准确反映电池的实际容量。此外，在基于原电路的放电自锁过程中，必须根据要求同时增加下限自锁电路。放电自锁实际上是指负载不受电池放电影响，通过有效控制电池深度放电，达到延长电池寿命的目的。
3.3并网控制
光伏发电系统与公用电网的一体化需要保证系统输出电压与公用电网电压的一致性，保证光伏发电系统与公用电网的正常稳定运行。d 并网后。光伏并网发电系统建成后，逆变器是保证光伏电池功率有效转化为电能并与公用电网同步运行的不可缺少的部件。在光伏发电和公用电网互联过程中，逆变器主要对供电电流产生的谐波起到有效的控制作用，保证电网安全稳定运行不受影响。由于电网输出电流和功率转换的控制非常复杂，因此在并网系统中使用逆变器时，工作人员必须采用双回路控制方法。以外回路电压回路理想情况下的正弦波为参考数据和依据，比较系统的输出电压，取两者的平均值作为电能。调压装置输入值。在与公用电网的并联运行中，逆变器对电网的运行有着更高的要求。因此，作为电力企业，必须采取科学的措施，确保电网的安全稳定运行。如果在公用电网并网运行过程中发生停电，而逆变器仍处于发电状态，则孤岛效应将导致逆变器的损坏。因为换流器的持续供电会导致与换流器相连的公用电网的上电状态，威胁到电网维护人员的安全。因此，研究人员不仅要充分重视逆变器的自动检测功能，而且要保证其在发生孤岛效应后能及时与公用电网隔离，以达到保护公用电网设备和人员安全的目的。所谓孤岛检测实际上是指由于公用电网的实际影响，在运行过程中对系统实际输出电压的检测。一般来说，孤岛检测分为主动检测和被动检测。其中，被动检测通常基于公共电网的实时状态。主动检测是利用电力变换器形成的干扰信号，观察公用电网的干扰情况，以便准确判断。
3.4加强调控体系建设
由于受天气、环境温度、光伏板安装位置等因素的影响，光伏电站的输出功率会发生变化，最大变化率甚至超过额定值的10%。因