光伏发电系统中关键控制问题的研究

韦航宇

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，我国的光伏发电装机规模和速度都得到了很大的提升，在我国西北地区的广大国土上，都接入了光伏发电基础为我国能源用电提供了新的解决思路。此外，我国相关部门对于我国各个区域可再生资源年度限电工作情况进行一定的评估，在保证限电工作比例下降的主要基础上，确定更为规范的新增建设。同时为了推进我国光伏发电行业中三弃现象，需要落实和完善可再生资源发电的基本制度，在年度优先发电编制和购电计划过程中，做好预留工作规划的同时，还需要保证收购相应的电量，同相关可再生能源管理部门做好市场交易的连接。

关键词：光伏发电系统；太阳能；新能源

引言

能源发展问题备受社会关注和重视，其不仅与社会发展相关联，其对自然环境也有这很重要的影响。而太阳能技术作为现代可再生能源的一种，在我国社会发展过程中得到了广泛应用，也取得了更好的社会经济效应。此外，光伏发电行业作为新型的产业不断得到发展，其前景很乐观。同时我国能源局及发改委相关部门对于现阶段光伏发电行业中弃风、弃光、弃水现象，印发了解决三弃问题实施方案，从而为光伏行业的健康发展保驾护航。

1光伏发电系统原理

光伏组件作为光伏发电系统中光电转化主要的设备。光伏发电系统光伏电池则是通过阳光照射后转换光电的半导体P-N结器件，其是通过半导体所产生的光伏效应所制成，其能够将阳光直接转换为电能。光伏电池还可以利用光激发少数载流子通过P-N结而发电的，其在电能产生全过程中，不会发生任何的化学变化，也不会出现机械磨耗；在整个应用过程中，不会出现噪声或是不良气味，可保护环境。另外，光伏发电整个系统的主要技术就是在对电池方阵最大输出功率进行控制时，需要针对于输出电流对其进行一定控制，这其主要作用就是控制功率，在整个过程中，还需要进行合理管控，了解其干扰性，以及输出波形或是失真状态等。

2太阳能光伏发电发展的现状分析

2.1太阳能光伏发电应用的必然性

应用太阳能光伏发电的必然性主要体现在以下几个方面：首先，现阶段我国能源形势比较严峻。近年来社会经济不断发展，但是对能源的需求量也相应增加，尤其是社会用电总量的不断增加，使得发电方式的优化创新成为时代的必然要求。我国发电方式主要有火力发电、风力发电、水力发电等，其中火力发电仍然占据较大比重，不仅对生活环境造成污染，还会造成能源的不断消耗。当前我国天然气、煤炭、石油等能源的储备量不断下降，因此能源保护是促进社会可持续发展的重要举措；其次，我国生态环境破坏严重。煤炭的大量燃烧使大气遭受严重污染，臭氧层破坏、大气雾霾成为当前严峻的环境问题，因此必须采用清洁环保的发电方式。

2.2我国太阳能光伏发电发展存在的问题

近年来我国太阳能光伏发电的项目建设水平不断提升，在世界光伏发电产业中占据稳定份额，这主要有两方面的原因，一是世界光伏发电产业不断发展的推动作用，二是内部能源问题和环境问题的压力作用，因此我国光伏发电产业的发展已经具有一定的成果，大批光伏发电产业不断涌现出来，并在国际市场上凸显出显著优势。虽然太阳能光伏产业的发展速度较快，但是国内市场却并不完善，对太阳能光伏发电的需求量不高，因此光伏发电产业的发展主要集中于国际市场。另外，我国太阳能光伏产业需求的原材料大多数来自于国外，产品也远销海外市场，导致市场和产业之间的关系严重不协调。

3光伏发电系统中的控制解决方案

3.1光伏发电系统的电量储存以及放电控制

充电控制性能的好坏取决于电压外环的检测精确度，一般是在充电过程中不断对蓄电池进行检测，当蓄电池的电压大于某个限定值说明已经充满，应停止光伏电池向蓄电池进行充电。基于蓄电池的工作原理，充电时蓄电池可以达到限定值但停止充电后，电压下降实际并未充足。因此，这种方法无法满足蓄电池的充电特性，为了提高蓄电池的整体效能和使用寿命，在原有电路的基础上增加一个放电自锁功能和下限自锁电路的功能。增加放电自锁功能禁止蓄电池对于负载的小电流进行放电，避免蓄电池深度放电，进而达到保护蓄电池的功能，自锁电路的原理是：利用集成运算放大电路的反馈特征，当下限电压送入下限自锁后，电压将集成运算放大电路输出端的电位保持不变，使放电的开关保持关闭，保持切断负载状态，在蓄电池充满电时，运用集成运算放大电路输入端，从而改变集成运算的电路输出端，此时放电开关被重新打开，负载得到供电。

3.2光伏发电系统并网控制

光伏发电系统并网运行时，就是光伏所发电力与电网并列运行，电网有电，光伏才并网发电，电网失电，光伏并网逆变器交流输出侧无电压输出，光伏所发电力与电网输送电力同幅值，同相位，同频率变化，实现光伏并网运行的主要部件是光伏并网逆变器。另外，光伏发电系统由于应用市场或者环境的不同，需与环境监控技术，实时监测系统，通信系统，综合自动化等系统结合应用，所有的控制都是为了提高整个系统效率，所发电力安全可靠经济运行。

4太阳能光伏发电的发展建议

太阳能光伏发电产业是有利于国计民生的重要产业，因此必须制定合理的发展目标。当前我国产业发展的主要问题集中于市场需求与产业发展之间的不平衡，因此必须加快对市场的刺激，提高市场对太阳能光伏产业的认知程度和重视程度，同时对光伏发电的技术进行深入研发，着重在降低成本的前提下提升转换的效率，加快对原材料的研发，转变从国外进口材料的现状。例如国家可以联合社会电力企业，建立专项的光伏发电研发中心，引进先进研发人才和资源，加快光伏发电材料的研制，并且开展系列化的光伏发电实验，针对不同的市场需求规范太阳能光伏发电的使用方式和发电准则，从而与市场需求相衔接。例如开发房顶发电项目，使太阳能光伏发电能够实现与建筑一体化的发电方式，从而刺激市场的需求。另外，还可以综合应用清洁能源进行发电，弥补太阳能光伏发电不连续、不稳定的影响。例如在将风力发电和太阳能光伏发电相结合，对当前清洁能源的市场进行补充和完善。

结语

总而言之，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，光伏发电技术作为新型能源技术的一种，应高度重视该项新技术所面临的能源消耗问题，需要及时找出控制措施，改善现阶段光伏发电行业存在的问题。此外，我们从国际能源应用趋势分析，光伏发电其向着大规模电网发电机光伏集成发电方向不断发展。同时，我国能源局及发改委等相关部门对我国各个地区及电网企业，制定了相应的任务和目标，从多种形式，解决我国弃水、弃风、弃光用电量或是限电比例下降问题，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。

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