市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)中光伏優(yōu)先化技術(shù)的研究

孟嵐

摘要：目前被人們所廣泛利用的新能源包含了風(fēng)能、太陽(yáng)能以及潮汐能等，這些新能源都是屬于可再生能源并且使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)人類生存環(huán)境造成污染的能源。當(dāng)前人們主要是將這些新能源用來(lái)發(fā)電，現(xiàn)有建成的大型風(fēng)電場(chǎng)和光伏發(fā)電站等新能源發(fā)電系統(tǒng)。但是太陽(yáng)能等新能源是比較容易收到外界環(huán)境干擾的，從而讓單一的新能源發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的電能質(zhì)量較差。為了能夠保障新能源發(fā)電的穩(wěn)定性，就需要相關(guān)研究人員去采用能源聯(lián)合互補(bǔ)供電方式來(lái)針對(duì)市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)當(dāng)中的光伏進(jìn)行技術(shù)的優(yōu)化?；诖耍疚闹饕峭ㄟ^(guò)分析了當(dāng)前我國(guó)市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)當(dāng)中的光伏優(yōu)先化技術(shù)進(jìn)行深入研究，予以參考借鑒。

關(guān)鍵詞：互補(bǔ)供電系統(tǒng);光伏優(yōu)先化技術(shù);實(shí)際

1 前言

現(xiàn)目前全球范圍內(nèi)的能源都出現(xiàn)緊缺的現(xiàn)象，能夠的緊缺問(wèn)題逐漸凸顯，全球三大能源現(xiàn)已經(jīng)不能滿足人們的日常消耗了。現(xiàn)如今環(huán)境的污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，然而大力發(fā)展綠色，無(wú)污染的替代能源就變得越來(lái)越緊迫了。太陽(yáng)能發(fā)電是全球各國(guó)都大力發(fā)展的新型能源項(xiàng)目，在該發(fā)電系統(tǒng)中，市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)當(dāng)中的光伏發(fā)電就是為城市供電的主要發(fā)電系統(tǒng)之一。我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)的分析是有利于未來(lái)實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換的獨(dú)特系統(tǒng)，這必將是提升市電互補(bǔ)電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性以及可靠性，太陽(yáng)能源主要以自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)讓我國(guó)小型分布式光伏設(shè)計(jì)變成未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀分析

在一定程度上為了能夠節(jié)約化石能源，減少環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)我國(guó)綠色用電，太陽(yáng)能發(fā)電現(xiàn)已經(jīng)在我國(guó)各地區(qū)得到了實(shí)際應(yīng)用，其中大型光伏電站占有大量的比重，離網(wǎng)型的太陽(yáng)能發(fā)電只是占據(jù)了一小部分。截止到2016年，世界太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)的容量是在217GW，而我國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)總量是42GW。2016年我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電總量為45 .3TWh，位居世界第二，其中并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電站所發(fā)電總量為40. 3TWh。所以離網(wǎng)型太陽(yáng)能發(fā)電站在太陽(yáng)能草坪燈以及太陽(yáng)能路燈等方面被大量的應(yīng)用。當(dāng)前離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)都是大致相同的，其都是由蓄電池和控制器以及太陽(yáng)能電池所組成。其中離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖l所示：

為了能夠解決蓄電池的儲(chǔ)存電量不足等諸多問(wèn)題，我國(guó)研究人員提出了互補(bǔ)供電方式，互補(bǔ)供電有風(fēng)光互補(bǔ)等，當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用相對(duì)較多的就是風(fēng)光互補(bǔ)供電，該供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示;

通常情況下，在白天陽(yáng)光比較充足，風(fēng)力較小;而到了晚上沒(méi)有陽(yáng)光，風(fēng)力較大時(shí)，風(fēng)能和太陽(yáng)能能夠形成互補(bǔ)作用，可以很好的去解決電池電量的問(wèn)題。并且這兩個(gè)新能源不會(huì)出現(xiàn)枯竭的情況，對(duì)環(huán)境也不會(huì)造成污染，也符合當(dāng)前我國(guó)節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展觀。但是該供電方式在同一時(shí)間不能夠同時(shí)進(jìn)行電能的供應(yīng)，只能夠單獨(dú)的進(jìn)行供電，這種情況就會(huì)導(dǎo)致資源出現(xiàn)浪費(fèi)的情況。所以，當(dāng)前我國(guó)相關(guān)研究人員也提出了市電互補(bǔ)系統(tǒng)，在該互補(bǔ)系統(tǒng)中，市電互補(bǔ)系統(tǒng)是采用市電和光伏切換的方式為負(fù)載供電，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是太陽(yáng)能電池板能夠?yàn)樾铍姵亟o予電能，蓄電池也能夠?yàn)樨?fù)載給予供電，在蓄電池出現(xiàn)電量不足時(shí)，能夠切換為市電為負(fù)載供電，這樣能夠達(dá)到兩方的供電需求。

3 太陽(yáng)能優(yōu)先技術(shù)能量控制對(duì)策分析

3 1 能量的控制對(duì)策分析

在能量控制對(duì)策研究中，根據(jù)太陽(yáng)能優(yōu)先的工作方式，將能量管理對(duì)策分為以下幾種情況;第一，太陽(yáng)光照充足，該情況的出現(xiàn)，太陽(yáng)能電池板的實(shí)際輸出功率是能夠滿足負(fù)載的需求，這個(gè)時(shí)候太陽(yáng)能電池板是單獨(dú)為負(fù)載所供電的，電池板屬于恒壓狀態(tài);第二，太陽(yáng)光照較弱，這種情況的出現(xiàn)，太陽(yáng)能電池板的輸出公路不能夠滿足負(fù)載需求，這個(gè)時(shí)候市電和太陽(yáng)能都是負(fù)載供電，電池板功率輸出拉滿，若是功率輸出較大，那么市電會(huì)給予補(bǔ)充。

太陽(yáng)能的優(yōu)先控制器能量管理方法流程如圖3所示;

3.2 市電單獨(dú)為負(fù)載供電分析

若是在沒(méi)有太陽(yáng)光照射的條件下，將市電作為單獨(dú)為負(fù)載供電，是和太陽(yáng)能電池板也單獨(dú)為負(fù)載供電是一樣的;前者在供電過(guò)程中，太陽(yáng)能的優(yōu)先控制器所采用的就是主電路，此時(shí)可以將其看做是一個(gè)普通的變換器。在該系統(tǒng)當(dāng)中，市電是一個(gè)DC變換器，去將220伏的交流電進(jìn)行整流將其降壓在48伏的直流電，并且在將其接入到太陽(yáng)能優(yōu)先控制器的輸入端口當(dāng)中。并通過(guò)DC變換器獲得直流電是極為穩(wěn)定的，還可以通過(guò)變換器得到的電壓也是極為穩(wěn)定的，但是為了去避免有外在的干擾系統(tǒng)輸出，就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，所以，這種情況還是需要去使用恒電電壓控制方式，在采用該方式時(shí)的流程如圖4所示;

3.3 兩種能源共同為負(fù)載供電

在外界環(huán)境太陽(yáng)光照強(qiáng)弱情況下，太陽(yáng)能的電池板輸出功率是不能夠去滿足負(fù)載需求的，這個(gè)時(shí)候，為了能夠讓負(fù)載正常運(yùn)行，將太陽(yáng)能電池板的輸出功率調(diào)到最大，若是還不夠負(fù)載的需求，那么就需要讓市電來(lái)給予補(bǔ)給。具體的控制方式如圖5所示; 具體的控制方法是在檢測(cè)當(dāng)前電路的輸出電壓是為Uo，太陽(yáng)能的電池板兩側(cè)電壓為Uinl，實(shí)際通過(guò)擾動(dòng)觀察方法去進(jìn)行功率開(kāi)關(guān)的調(diào)節(jié)Q1占空比為Dyl從而來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的電池板最大的功率輸出。在某種程度上所保障太陽(yáng)能電池板的功率點(diǎn)是因?yàn)樵诓煌庹諟囟葪l件下，太陽(yáng)能的電池板功率點(diǎn)不是穩(wěn)定在同一個(gè)點(diǎn)的，其實(shí)伴隨著光照的溫度所變化的，因此為了能夠去保障負(fù)載獲得更為穩(wěn)定的電壓Uo，去通過(guò)恒電控制的方式來(lái)控制開(kāi)關(guān)管Q2占空比是可以有效的去實(shí)現(xiàn)市電輸出電壓的穩(wěn)定性的。

4 市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)中光伏發(fā)電優(yōu)化

相較于傳統(tǒng)的市電互補(bǔ)光伏系統(tǒng)，在新型系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用能夠減少城市供電系統(tǒng)的建設(shè)以及維修期間的人力物力，是離網(wǎng)光伏系統(tǒng)在實(shí)際是應(yīng)用中降低供電成本消耗的最好舉措之一。

一方面，當(dāng)前新型的市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)所采用的是雙向的供電逆變器，雙向供電逆變器的設(shè)計(jì)是能夠起到改善傳統(tǒng)的市電供電期間所出現(xiàn)的不穩(wěn)定情況。在當(dāng)前光伏發(fā)電不夠充足的條件下，是能夠去自動(dòng)的把負(fù)載的電源調(diào)節(jié)到市電供電電源當(dāng)中，并且還可以通過(guò)光伏系統(tǒng)當(dāng)中所擁有的雙向供電逆變器針對(duì)直流負(fù)載去進(jìn)行供電，從而讓直流負(fù)載與交流負(fù)載能夠在供電的同時(shí)得到保障。另一個(gè)方面就是，在當(dāng)前新型的市電互補(bǔ)供電設(shè)計(jì)過(guò)程中，該優(yōu)化設(shè)計(jì)師能夠起到保障光伏供電負(fù)載的安全性，因?yàn)樵撓到y(tǒng)能夠通過(guò)雙向供電逆變器去直接向直流負(fù)載和太陽(yáng)能蓄電池給予供電，這種情況的出現(xiàn)能夠在很大程度上去降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部的蓄電池備用的天數(shù)，從而起到節(jié)約光伏系統(tǒng)的供電成本資金，讓其能夠得到更大的作用。最后就是，在當(dāng)前新型的市電互補(bǔ)光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化期間，相關(guān)人員充分利用了市電供電針對(duì)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的蓄電池電量的自動(dòng)補(bǔ)充進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，在后續(xù)給予針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)流程，這樣做能夠讓太陽(yáng)能當(dāng)中的光伏系統(tǒng)蓄電池在使用壽命方面變得更長(zhǎng)，起到降低成本的作用，這樣也做也能夠有效的降低太陽(yáng)能中蓄電池的更換次數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，太陽(yáng)能是作為當(dāng)前世界新能源中最佳的綠色能源之一，其也是促進(jìn)我國(guó)新能源變革的保障。在全球十大光伏新能源使用市場(chǎng)當(dāng)中，我國(guó)所使用的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量在全球位于前列，通過(guò)我國(guó)多年的新能源發(fā)電變革，現(xiàn)目前我國(guó)已經(jīng)具備了大規(guī)模的太陽(yáng)能光伏發(fā)電能力。我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化是有利于未來(lái)實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換的獨(dú)特系統(tǒng)，這必將是提升市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)中電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性以及可靠性，太陽(yáng)能源主要以自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)讓我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)變成未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。然而伴隨著我國(guó)市電互補(bǔ)光伏系統(tǒng)在社會(huì)中的實(shí)際應(yīng)用，以往的市電光伏互補(bǔ)系統(tǒng)蓄電池在更換時(shí)間以及更換電池次數(shù)方面的問(wèn)題都是得到了優(yōu)化改善，該優(yōu)化也促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)在整體用電方面的環(huán)保，更符合我國(guó)節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

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