光伏發(fā)電系統(tǒng)中關(guān)鍵控制問(wèn)題的研討范文

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摘要：近年來(lái)，隨著全球的溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球變暖的一系列問(wèn)題都顯露出來(lái)，為了控制溫室氣體的排放量，減少環(huán)境污染，需合理利用綠色清潔的新能源，以減少對(duì)環(huán)境的污染。隨著光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，可以有效地減少對(duì)其他能源的依賴(lài)，本文針對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電中的關(guān)鍵控制問(wèn)題進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電系統(tǒng)；太陽(yáng)能；新能源

一、引言

能源問(wèn)題一直受到社會(huì)的廣泛關(guān)注，這不僅關(guān)系到社會(huì)的發(fā)展，還對(duì)自然環(huán)境有著重大的影響，太陽(yáng)能作為一種可再生的清潔能源，隨著科技的發(fā)展得到廣泛的運(yùn)用，取得了很好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。光伏發(fā)電作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)正在迅速發(fā)展，具有很大的發(fā)展前景。因而本文對(duì)此進(jìn)行關(guān)鍵控制問(wèn)題的探討。

二、光伏發(fā)電系統(tǒng)原理

光伏組件是光伏系統(tǒng)中負(fù)責(zé)光電轉(zhuǎn)化的核心設(shè)備。光伏電池是指在陽(yáng)光下的光電轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體P-N結(jié)器件。光伏電池就是利用半導(dǎo)體光伏效應(yīng)制成，是一種能將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)換器。光伏電池是利用光激發(fā)少數(shù)載流子通過(guò)P-N結(jié)而發(fā)電的，在產(chǎn)生電能的過(guò)程中，既不發(fā)生任何化學(xué)變化，也沒(méi)有機(jī)械磨耗；在使用過(guò)程中，無(wú)噪聲，無(wú)氣味，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

（一）光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏組件方陣、逆變器、光伏儲(chǔ)能部件和交流并網(wǎng)系統(tǒng)等組成，各個(gè)部件的功能如下：（1）光伏組件方陣：是由若干光伏組件及支架組成的方陣，支架是光伏陣列的支撐結(jié)構(gòu)，光伏組件方陣可看做是一個(gè)中間的媒介，是連接太陽(yáng)能和電能的設(shè)備，將接收到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能。（2）逆變器：擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)的DC/AC轉(zhuǎn)換，并準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)換電壓、頻率、相位、諧波含量等重要指標(biāo)，具有最大功率跟蹤功能，是把光伏方陣連接到系統(tǒng)的部件。（3）光伏儲(chǔ)能部件：由蓄電池組和光伏充放電控制器組成，在“負(fù)荷調(diào)節(jié)、配合新能源接入、彌補(bǔ)線損、功率補(bǔ)償、提高電能質(zhì)量、孤網(wǎng)運(yùn)行、削峰填谷”等幾大功能應(yīng)用。（4）交流并網(wǎng)系統(tǒng)：由交流并網(wǎng)柜、升壓變壓器、SVG無(wú)功補(bǔ)償裝置及綜合控制系統(tǒng)組成，主要作用是升壓及無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)度通訊等功能。

（二）光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類(lèi)常見(jiàn)的光伏發(fā)電系統(tǒng)有獨(dú)立系統(tǒng)，混合系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)三種。獨(dú)立系統(tǒng)是不和公共電網(wǎng)連接，獨(dú)立發(fā)電；混合系統(tǒng)是離并網(wǎng)結(jié)合的系統(tǒng)；并網(wǎng)系統(tǒng)是直接或間接接入公用電網(wǎng)運(yùn)行的系統(tǒng)。

（三）光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制要求光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制難點(diǎn)是逆變器的控制技術(shù)，逆變器的控制技術(shù)如何直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量如何。光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率主要體現(xiàn)在光伏組件效率，逆變器的效率，光伏儲(chǔ)能部件的效率等。整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)控制的關(guān)鍵技術(shù)在于對(duì)電池方陣的最大輸出功率控制，主要針對(duì)于輸出的電流進(jìn)行有效控制，這是一項(xiàng)控制功率的技術(shù)，在所有過(guò)程中，要進(jìn)行一個(gè)合理的管控，要考慮系統(tǒng)的干擾性，輸出波形以及失真的狀態(tài)等。光伏發(fā)電系統(tǒng)中要控制輸出電壓頻率、幅值、相位與電網(wǎng)的電壓頻率、幅值、相位相同，并跟隨電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

三、光伏發(fā)電系統(tǒng)中的控制解決方案

（一）最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制策略MPPT智能控制算法，在輻照度等環(huán)境變化時(shí)能夠高效的完成跟蹤，使得跟蹤效率無(wú)論在靜態(tài)、動(dòng)態(tài)還是啟動(dòng)時(shí)都能夠高效的完成跟蹤。（1）MPPT跟蹤效率對(duì)光伏發(fā)電量的影響逆變器轉(zhuǎn)換發(fā)電效率=MPPT跟蹤效率*逆變器效率，在光伏電池轉(zhuǎn)換效率和逆變器效率一定時(shí)，MPPT跟蹤效率對(duì)提高光伏發(fā)電量尤為重要，MPPT跟蹤效率的高低很大程度上影響光伏的發(fā)電量。（2）基于先進(jìn)的MPPT算法依據(jù)國(guó)際EN50530標(biāo)準(zhǔn)，MPPT效率是指逆變器從光伏電池獲得的實(shí)際輸入功率，與光伏電池理論上能輸出的最大功率之比。MPPT效率越高，MPPT響應(yīng)性能越好，逆變器發(fā)電量越多。MPPT效率包括靜態(tài)效率和動(dòng)態(tài)效率。MPPT靜態(tài)效率是環(huán)境不變的穩(wěn)態(tài)效率，可以達(dá)到較高。由于光伏電池的開(kāi)路電壓和短路電流在很大程度上受輻照強(qiáng)度和溫度的影響，當(dāng)輻照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境條件改變時(shí)，光伏電池的輸出功率曲線亦發(fā)生改變，因此系統(tǒng)最佳工作點(diǎn)會(huì)隨著環(huán)境因素變化而變化。所有變化的外界環(huán)境都會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)效率低下。因此提高動(dòng)態(tài)效率是提升整體MPPT效率的關(guān)鍵?；诖瞬捎靡环N擁有創(chuàng)新的智能控制算法，可以在保證很高的靜態(tài)跟蹤效率前提下，穩(wěn)健高效的跟蹤動(dòng)態(tài)功率曲線。MPPT智能控制算法主要思想描述如下：算法始終記錄系統(tǒng)三個(gè)工作點(diǎn)狀態(tài)，形成當(dāng)前工作時(shí)刻的一個(gè)滯環(huán)，可以確保跟蹤方向的穩(wěn)健性，同時(shí)預(yù)測(cè)下一工作點(diǎn)的方向，并實(shí)時(shí)調(diào)整滯環(huán)的寬度以及三個(gè)工作點(diǎn)處于滯環(huán)中的相對(duì)位置，以應(yīng)對(duì)不可預(yù)知的環(huán)境變化而可能帶來(lái)的跟蹤失效。針對(duì)局部陰影造成多峰輸出功率曲線，加入間歇最優(yōu)掃描功能，可以有效避免逆變器工作在偽最佳工作點(diǎn)而導(dǎo)致的跟蹤效率低下。在靜態(tài)曲線上，通過(guò)三工作點(diǎn)位置狀態(tài)及實(shí)時(shí)變環(huán)寬控制，跟蹤方向穩(wěn)健準(zhǔn)確。實(shí)際外界環(huán)境因素多變，同一光伏電池輸出曲線會(huì)隨輻照度及溫度等因素變化而變化，最佳工作點(diǎn)也隨之變化。最佳工作點(diǎn)隨輻照度變化而不同，通過(guò)MPPT跟蹤過(guò)程中三工作點(diǎn)位置狀態(tài)的存在多種形式，本智能控制算法在實(shí)際測(cè)試中，無(wú)論外界環(huán)境如何變化，MPPT總能保持最優(yōu)跟蹤方向，縮短跟蹤時(shí)間。

（二）光伏發(fā)電系統(tǒng)的電量?jī)?chǔ)存以及放電控制充電控制性能的好壞取決于電壓外環(huán)的檢測(cè)精確度，一般是在充電過(guò)程中不斷對(duì)蓄電池進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)蓄電池的電壓大于某個(gè)限定值說(shuō)明已經(jīng)充滿(mǎn)，應(yīng)停止光伏電池向蓄電池進(jìn)行充電?；谛铍姵氐墓ぷ髟恚潆姇r(shí)蓄電池可以達(dá)到限定值但停止充電后，電壓下降實(shí)際并未充足。因此，這種方法無(wú)法滿(mǎn)足蓄電池的充電特性，為了提高蓄電池的整體效能和使用壽命，在原有電路的基礎(chǔ)上增加一個(gè)放電自鎖功能和下限自鎖電路的功能。增加放電自鎖功能禁止蓄電池對(duì)于負(fù)載的小電流進(jìn)行放電，避免蓄電池深度放電，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)蓄電池的功能，自鎖電路的原理是：利用集成運(yùn)算放大電路的反饋特征，當(dāng)下限電壓送入下限自鎖后，電壓將集成運(yùn)算放大電路輸出端的電位保持不變，使放電的開(kāi)關(guān)保持關(guān)閉，保持切斷負(fù)載狀態(tài)，在蓄電池充滿(mǎn)電時(shí)，運(yùn)用集成運(yùn)算放大電路輸入端，從而改變集成運(yùn)算的電路輸出端，此時(shí)放電開(kāi)關(guān)被重新打開(kāi)，負(fù)載得到供電。

（三）光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，就是光伏所發(fā)電力與電網(wǎng)并列運(yùn)行，電網(wǎng)有電，光伏才并網(wǎng)發(fā)電，電網(wǎng)失電，光伏并網(wǎng)逆變器交流輸出側(cè)無(wú)電壓輸出，光伏所發(fā)電力與電網(wǎng)輸送電力同幅值，同相位，同頻率變化，實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)運(yùn)行的主要部件是光伏并網(wǎng)逆變器。另外，光伏發(fā)電系統(tǒng)由于應(yīng)用市場(chǎng)或者環(huán)境的不同，需與環(huán)境監(jiān)控技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，綜合自動(dòng)化等系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用，所有的控制都是為了提高整個(gè)系統(tǒng)效率，所發(fā)電力安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

四、光伏發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)發(fā)展

（一）光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)成本的降低對(duì)于國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大提供了重要的作用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)與國(guó)際市場(chǎng)接軌上有著很大的意義。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家的光伏產(chǎn)業(yè)相比，我國(guó)的光伏發(fā)電技術(shù)及光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)還需要進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作：1）逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中一個(gè)核心部件，只有提高逆變器的性能指標(biāo)，才能從根本上提高我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2）進(jìn)一步優(yōu)化光伏組件生產(chǎn)工藝，提高光伏組件轉(zhuǎn)換效率，從而降低組件價(jià)格，推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。3）設(shè)計(jì)的光伏發(fā)電設(shè)備和組件，應(yīng)當(dāng)針對(duì)我國(guó)的建筑特點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)結(jié)構(gòu)改進(jìn)，更貼合我國(guó)的建筑模式外觀。4）國(guó)家和政府應(yīng)對(duì)于這個(gè)產(chǎn)業(yè)出臺(tái)一系列扶持政策。

（二）光伏發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展目前光伏發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)取得了很大的成就，但仍存在著一系列技術(shù)難題，還需從這幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行一個(gè)深入的研究發(fā)展：光伏組件轉(zhuǎn)換效率提高和安裝方式優(yōu)化設(shè)計(jì)；逆變器容配比設(shè)計(jì)；串并聯(lián)方案優(yōu)化；并網(wǎng)方式及政策改進(jìn)等。

五、結(jié)語(yǔ)

光伏發(fā)電技術(shù)是一項(xiàng)新能源技術(shù)，不僅是綠色環(huán)保，還是取之不盡用之不竭的能源，應(yīng)大力發(fā)展這項(xiàng)新技術(shù)以面對(duì)目前能源枯竭的問(wèn)題，目前應(yīng)當(dāng)尋找最佳的控制策略和最大程度下激發(fā)它的使用率是這項(xiàng)技術(shù)的重中之重。另外從能源利用的國(guó)際趨勢(shì)上看，光伏發(fā)電正在向大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電和光伏建筑集成的方向快速發(fā)展，光伏發(fā)電將進(jìn)入電力交易化市場(chǎng)，光伏應(yīng)用的發(fā)展值得期待。

參考文獻(xiàn)：

[1]王東嬌.太陽(yáng)能光伏發(fā)電控制技術(shù)研究[D].中北大學(xué)，2010.

[2]張志強(qiáng)，馬琴，程大章.太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的控制技術(shù)研究[J].電器與能效管理技術(shù)，2008（12）：55-58.

[3]孔娟.太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究[D].青島大學(xué)，2006.

作者：郭桂蘭 單位：廊坊新奧光伏集成有限公司