王昊宇

【摘要】：太陽能資源具有不對環(huán)境造成污染、儲量豐富、技術趨于成熟等優(yōu)勢，因此對太陽能光伏技術的研究具有重要意義。太陽能作為綠色、可再生能源，在能源利用追求高效、無污染的情況下，得到了廣泛研究和利用。文章對太陽能光伏發(fā)電技術進行了研究，根據(jù)其應用的情況提出假想，以期為該項技術的廣泛應用提供理論參考依據(jù)。

【關鍵詞】：太陽能；光伏發(fā)電；控制系統(tǒng)

1、導言

能源問題一直受到社會的普遍關注，因為這不僅關系到社會的發(fā)展，還對于自然環(huán)境產生重大的影響。而太陽能作為一種可再生的清潔能源，隨著科學技術的發(fā)展，越來越得到廣泛的運用，太陽能資源不但可以取代部分常規(guī)能源，可以預見的是太陽能資源將在世界能源消費結構中獲得越來越重要的位置，并在將來成為世界能源的主要供應方。

2、光伏發(fā)電原理敘述

太陽能資源是一種清潔能源，光伏發(fā)電技術不受地域限制，能夠大規(guī)模使用，可以獨立發(fā)電或聯(lián)合發(fā)電。光伏發(fā)電技術的主要原理是光生伏特效原理，運用這一原理，以太陽能電池為載體，將太陽光直接轉化為電能。太陽光照耀半導體材料達到一定的時間長度后，光能輸入到電池，再經由電池轉化為電能。它的產生主要有兩個進程，分別是光波轉換為電子、光能量轉換為電能量的進程和形成電壓的進程，電壓的形成是電路回流形成的前提。

3、對于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有效控制的措施

3.1 對太陽能電池組件合理配置

目前多采用太陽能電池組件一般為單晶和多晶硅太陽能電池。其基本上由鋼化玻璃、TPT等材料熱壓密封制成，具有堅固、抗寒、耐高溫、安裝簡便等優(yōu)點。在太陽能電池組件內部封裝了多個電池單元，電池單元經過串聯(lián)/并聯(lián)后能有效提供電池組件的輸出電流和電壓，便于實際使用，目前普遍采用60或72片封裝。

3.2 正確選擇太陽能光伏控制器

在太陽能光伏發(fā)電的控制器選擇中，要根據(jù)系統(tǒng)電壓的等級來進行選擇，同時還需要詳細計算發(fā)電系統(tǒng)的容量以及組件串的并聯(lián)數(shù)量，來確定控制器的控制方式。例如，直流路燈的光源是30V，那么控制器應該選擇30V。對于控制器是否具有蓄電池放電控制功能，這是根據(jù)負載特點來決定。對于用戶的其他需求而設置的一些功能，則需要根據(jù)相關的控制器產品型號經過比較來選擇。

3.3 最大功率點的監(jiān)測

眾所周知，光伏發(fā)電系統(tǒng)受到太陽的光照強度以及周圍溫度的影響，導致電力輸出的變化很大，所以需要根據(jù)太陽能電池所能產生的電能輸出功率，找到最大功率的轉化效率，即最大功率點后，就可以在實踐中對太陽能發(fā)電更好地進行利用。目前對于最大功率點的監(jiān)測方法就是利用恒壓跟蹤法以及自適應算法等多種方法，有效監(jiān)測出太陽能光伏電池的輸出功率變化與陽光強度以及溫度的關系，找到功率輸出最大時的電壓。

3.4 對蓄電池電壓的有效控制

在整個太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，要想進行有效的控制主要就是對充電器和逆變器的控制。控制器要負責對整個發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點進行監(jiān)測，使得整個系統(tǒng)發(fā)揮到最大的功效，并且還要對蓄電池的充放電進行有效調節(jié)，防止蓄電池過度充電以及快速放電而受到損害，影響使用壽命。目前對于蓄電池的電壓檢測一般對于整個充電系統(tǒng)的外環(huán)電壓進行監(jiān)測，采用在線式電壓檢測方法，當監(jiān)測的電壓結果達到最大值的時候就證明電池已經充滿。由于蓄電池端電壓在充電停止后電壓會出現(xiàn)變化，不能發(fā)揮最大功效，所以需要采用一種離線式的檢測方法。同時，對于蓄電池的自放電問題，可以采取設置放電自鎖功能進行有效應對。在具體的運用中就是利用集成運算電路的電壓反饋特性。當達到下限電壓，出現(xiàn)信號反饋到下限自鎖功能的時候就會出現(xiàn)自動關閉，停止放電。當蓄電池充滿后，就可以重新將蓄電池打開，繼續(xù)供電，這樣就可以確保蓄電池的高效運行。

3.5 對逆變器的合理選擇

在整個太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器作為一個不可或缺的部件，也會需要消耗一定的電能來維持自身的運行。因此，它的輸入功率要比輸出功率大，所以對于整個逆變器的效率而言，就是輸入功率與輸出功率之間的比較。在整個發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器就是需要將太陽能的直流電轉化為交流電，對于太陽能電池的效率發(fā)揮具有關鍵的作用，所以要想對于太陽能發(fā)電系統(tǒng)進行高效運行，就必須要選擇高效率的逆變器，確保整個太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)揮到最佳狀態(tài)。一般情況下，逆變器還具有自動調壓和手動調壓等功能，可以在具體的運行過程中進行有效的調節(jié)，確保光伏發(fā)電的供電效率。

3.6 進行有效的并網發(fā)電控制

光伏逆變器能夠將電池組件發(fā)出的直流電逆變?yōu)榕c電網頻率相同，滿足電網電能質量要求的交流電，從而讓光伏發(fā)電系統(tǒng)能與公共電網連接。但是由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有一定的獨立性，當國家電網需要維護和檢修的過程時，就會處于斷電狀態(tài)，而這時如果太陽能發(fā)電系統(tǒng)依然處于運行狀態(tài)，就會形成孤島效應。這就容易對維修保養(yǎng)的工作人員先造成危害，而且也會因自身的負載過大，導致電力和電壓的不穩(wěn)定，損害整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)。對于這個問題，為了對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行有效控制，就需要在逆變器具備有自動偵測功能，即防孤島保護。一般這種偵測分為主動和被動兩類，主動偵測就是逆變器主動釋放一個信號，觀察電網是否正常運行；被動檢測就是當電網的功率和電壓出現(xiàn)異常情況，而導致光伏發(fā)電系統(tǒng)的電壓、相位等情況發(fā)生改變，而做出的判斷。同時還有一種特殊的情況，就是國家電網突然跳閘斷電，也會對太陽能發(fā)電系統(tǒng)產生較大的影響，一般這種情況比較少見，但是也需要注意監(jiān)測。

結論

綜上所述，與發(fā)達國家相比，我國太陽能光伏發(fā)電還有很多需要完善的地方，需要政府及相關部門予以政策和資金上的支持，以保證新能源和可再生能源得以良好地發(fā)展。相關能源工作人員做好本職工作，在實踐中不斷進步，推動我國光伏發(fā)電產業(yè)朝著健康、有序、蓬勃的方向發(fā)展。未來將逐漸擴大其應用領域，提高我國太陽能裝機容量的復合增長率，借助太陽能光伏發(fā)電產業(yè)的發(fā)展推動我國經濟發(fā)展，從而提高我國的國際競爭力和綜合國力。

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