摘 "要：本文以光伏儲能控制系統(tǒng)為研究對象，以節(jié)能減排為目標，探討了設計原則以及節(jié)能環(huán)保技術(shù)在電源系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、儲能雙向變流器、電能質(zhì)量管理等方面中的應用，同時從內(nèi)外環(huán)控制、輸出控制和自動化運行模式控制三個角度討論了光伏儲能控制策略。通過研究光伏儲能控制系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)，增強光伏儲能控制系統(tǒng)運行的節(jié)能效應。

關(guān)鍵詞：光伏儲能；節(jié)能環(huán)保；系統(tǒng)設計

與傳統(tǒng)的化學發(fā)電模式不同，光伏發(fā)電更加清潔環(huán)保，電能轉(zhuǎn)化效率更高。為保證光伏發(fā)電合理，在認識光伏發(fā)電優(yōu)勢和意義的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際需求，落實系統(tǒng)設計和性能優(yōu)化，進一步推廣光伏發(fā)電技術(shù)，平衡電能應用與生態(tài)環(huán)境保護之間的關(guān)系，并促進供電電網(wǎng)穩(wěn)定運行[1]。

1.光伏儲能控制系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設計原則

第一，完善的多電源系統(tǒng)。除了要設計光伏發(fā)電單元和儲能單元外，還需要設計其他電源，比如電池管理單元、電能質(zhì)量檢測與治理單元等。

第二，光伏儲能控制系統(tǒng)需要保障高精密儀器保持平穩(wěn)運行的狀態(tài)，因此，在設計時，讓系統(tǒng)具備孤島運行、離網(wǎng)切換等功能。

第三，智能協(xié)調(diào)性。在設計時，強調(diào)儲能系統(tǒng)、分布式供電電源之間具有智能協(xié)調(diào)性，保障控制調(diào)度。

第四，考慮光伏儲能控制策略是否具有可行性、合理性和可靠性，強調(diào)系統(tǒng)開源的把控以及系統(tǒng)的可拓展性。

第五，考慮分布式電源、儲能電池的使用效能，以發(fā)揮最大使用效能為目標設計，保障系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。

2.光伏儲能控制系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應用研究

2.1電源系統(tǒng)的節(jié)能設計

多電源系統(tǒng)設計是光伏儲能控制系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)的具體應用體現(xiàn)，同時也是系統(tǒng)的重要構(gòu)件，需要注重多電源模塊的功能性設計。多電源模塊包括但不限于光伏電池板、儲能器件、控制器。

2.1.1電路設計

采用模塊化設計原則，考慮如何合理化控制多電源模塊內(nèi)的功率輸出。

2.1.2控制器設計

針對控制器，要考慮運行環(huán)境、運行負荷等因素，進一步優(yōu)化控制策略，提升多電源系統(tǒng)的運行效率。設計多電源模塊時，要考慮光伏儲能控制系統(tǒng)的運行環(huán)境，比如，通過合理化控制多電源串聯(lián)狀態(tài)下的負荷分配或應用剩余電能，減少整個系統(tǒng)的運行壓力以及能源流失等[2]。

2.1.3光伏部分設計

在多電源模塊中，光伏部分是關(guān)鍵。該部分利用太陽能光伏技術(shù)滿足系統(tǒng)發(fā)電需求和建筑的用電需求，可操作性強。光伏發(fā)電既可以自用，也可以應用到其他業(yè)務上，如商業(yè)用電、工業(yè)用電、公共設施以及應急備用電源等。要采用安全固定措施處理相關(guān)組件，根據(jù)前期用電負荷可采用不同的安裝工藝，比如，采用分步安裝工藝應對前期用電負荷相對較低的運行狀態(tài)。安裝時，考慮將一期光伏組件的裝置功率維持在400kwp左右。

在設計光伏部分時，還需要考慮以下幾點：

第一，考慮載荷承重能力。采用鋼結(jié)構(gòu)罩棚設計滿足分布式光伏儲能節(jié)能系統(tǒng)相關(guān)組件部署時的載荷承重需求?？紤]到太陽能采集和轉(zhuǎn)換效果，在實際安裝時，可將太陽能電池板的安裝角度控制在15°左右。

第二，考慮光伏組件的支架設計。選用熱鍍鋅薄壁卷鋼材質(zhì)支架。根據(jù)光伏組件的實際情況，制定配置方案?？紤]支架結(jié)構(gòu)的強度，判斷其是否符合要求；關(guān)注支架結(jié)構(gòu)的抗風性能、耐久性等，評估支架結(jié)構(gòu)的使用壽命，通常情況下，需要將支架結(jié)構(gòu)的使用壽命控制在25年以上。選用標準化骨架配件以及連接結(jié)構(gòu)等。

第三，考慮監(jiān)控系統(tǒng)的安裝。為保障信息流暢傳輸，設計時需要考慮接口設計，使其能夠滿足對光伏儲能系統(tǒng)相關(guān)設備運行狀態(tài)的監(jiān)測需求。

2.1.4儲能系統(tǒng)設計

一是考慮系統(tǒng)規(guī)格以及電池模塊等。以選用壽命長、安全性高、成本相對較低的高密度鋰電池為主。二是考慮儲能模塊優(yōu)化設計?；ミB設計儲能模塊和前端設備，利用前端設備，反饋充放電信息數(shù)據(jù)，接收指令要求，并反向調(diào)控儲能模塊，實現(xiàn)合理分配和對光伏儲能系統(tǒng)的有效控制，從而降低系統(tǒng)的運行風險。

2.2電池管理系統(tǒng)的優(yōu)化設計

第一，分析整體設計思路。針對某運行場景下的光伏儲能控制系統(tǒng)，它以使用單體串聯(lián)電池為主，基于SBCU系統(tǒng)實現(xiàn)了對電池組相關(guān)信息的采集以及控制。

第二，分析低壓供電模式并優(yōu)化設計，秉承獨立供電原則優(yōu)化系統(tǒng)設計，采用不間斷電源為終端提供電能，提升供電的穩(wěn)定性[3]。

第三，優(yōu)化控制策略設計。光伏儲能控制系統(tǒng)具有多元化的特征，設計時，評估該系統(tǒng)的控制邏輯、策略等是否符合相關(guān)要求，是否滿足差異化需求。常見的電池管理系統(tǒng)的控制策略有兩種，一種是自動運行模式，一種是維護模式。在正常運行條件下，系統(tǒng)多采用自動運行模式，相關(guān)策略包括上電檢測電池簇具體數(shù)量、總壓差、控制預充均衡、充放電管理、系統(tǒng)維護等。

第四，具備剩余電量估算和絕緣檢測功能。電池管理系統(tǒng)通過估算剩余電量，可調(diào)節(jié)用電和儲能并實現(xiàn)節(jié)能，實現(xiàn)剩余電量的最優(yōu)化利用。電流積分法是一種常見的動態(tài)余電量計算方法。在電池滿電狀態(tài)下，通過匹配單體電壓參數(shù)，校正剩余電量。分時技術(shù)是電池管理系統(tǒng)經(jīng)常采用的絕緣檢測技術(shù)。

第五，安裝顯示屏，設計交互機制，電池管理系統(tǒng)能夠顯示本地數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)電壓、電流、告警信息、剩余電量等。

2.3儲能雙向變流器

儲能雙向變流器類似于一種連接媒介，連接電能儲能設備、電網(wǎng)，控制充電、回饋電能。具有較強的適應能力、交互功能，支持在多樣化充放電控制模式中運行。在實際應用時，通過調(diào)節(jié)各項參數(shù)，恒定功率、電壓等參數(shù)，改善充放電速度。

2.4電能質(zhì)量管理設計

采用全方位跟蹤與監(jiān)控技術(shù)實時掌握光伏發(fā)電情況，分析是否出現(xiàn)諧波現(xiàn)象、無功電流問題，針對已經(jīng)出現(xiàn)以及存在的其他問題，應及時采取措施處理，以提高光伏儲能控制系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，降低或杜絕電能質(zhì)量問題，使系統(tǒng)節(jié)能運行。

3.光伏儲能控制策略分析

采用探測技術(shù)檢測控制中心是否存在電網(wǎng)。若接入電網(wǎng)，則需要調(diào)整系統(tǒng)運行狀態(tài)，此時，系統(tǒng)也處于并網(wǎng)運行狀態(tài)；若未接入電網(wǎng)，則要求系統(tǒng)處于脫網(wǎng)運行狀態(tài)。之后，參考光伏輸入、電網(wǎng)負荷等選擇合適的工作模式。

因系統(tǒng)在實際運行期間，負載節(jié)點電壓會出現(xiàn)波動，受電網(wǎng)影響，易出現(xiàn)短期電壓驟降等問題，影響光伏儲能控制系統(tǒng)的使用，所以，要通過內(nèi)外環(huán)控制進行改善。

3.1內(nèi)外環(huán)控制

第一，內(nèi)環(huán)控制策略。采用內(nèi)環(huán)控制策略，由光伏儲能控制電池輸出功率，其目的是平衡系統(tǒng)動態(tài)變化，滿足運行期間電力系統(tǒng)的局部負載需求。內(nèi)環(huán)控制要求的實現(xiàn)是依靠變壓器具體工作模式下開關(guān)器件的脈沖信號，具體內(nèi)容如圖2所示。

第二，外環(huán)控制策略。與內(nèi)環(huán)控制策略不同，外環(huán)控制策略主要利用光伏儲能裝置的輸出功率，平衡系統(tǒng)波動和局部荷載，最終滿足本地負載要求。受光伏儲能控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)功率因素影響，局部負載具有一定的波動性。要想保障輸出電力始終滿足負載要求，則需要均衡有功功率和無功功率，使電力始終保持均衡狀態(tài)。

3.2輸出控制

光伏儲能控制系統(tǒng)的輸出控制策略是一種以功率命令為基礎(chǔ)的方法，可有效控制系統(tǒng)誤差。

若蓄能電池的狀態(tài)接近于滿負荷、光伏發(fā)電功率過高，則需要限制輸入，并明確電壓區(qū)間、縮小區(qū)間范圍、確定功率點位置。各光電單元輸出級協(xié)同工作既能夠?qū)⒛妇€電壓控制在特定范圍內(nèi)，又能夠下垂控制組串間、串聯(lián)各PBU功率控制、降低電感紋波等。

應用并聯(lián)組串下垂控制，有效控制光伏儲能控制系統(tǒng)輸出功率。針對負荷增大、母線電壓下降，控制變流器的最大輸出功率、輸出端電壓下降[4]。串聯(lián)各PBU功率控制，控制光伏儲能控制系統(tǒng)輸出功率分配，調(diào)制脈沖寬度。

3.3自動化運行模式控制

在自動化運行模式控制中，預測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)相互配合，自動化調(diào)整系統(tǒng)運行模式，保障供電穩(wěn)定，流程如圖3所示。

第一，光伏儲能控制系統(tǒng)自動化運行模式，具備從光伏組件、儲能電池等相關(guān)設備中采集關(guān)鍵參數(shù)并借助通信手段傳輸數(shù)據(jù)到控制系統(tǒng)的能力。數(shù)據(jù)采集與傳輸應具備實時性和精準性，能夠為控制系統(tǒng)決策提供最新的參考數(shù)據(jù)。

第二，控制系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測功能實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括監(jiān)測各組件的工作狀態(tài)、系統(tǒng)功率流向、剩余電量等?？膳袛嘞到y(tǒng)運行狀態(tài)是否正常，是否需要調(diào)整控制策略等。

第三，光伏儲能控制系統(tǒng)可根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，結(jié)合用戶需求、既定的運行策略等，智能化調(diào)度發(fā)電功率、充放電功率、供電功率等，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并保障能源的最優(yōu)化利用。

第四，通過預測未來光照情況，光伏儲能控制系統(tǒng)可提前調(diào)整充電策略，以保障儲能電池狀態(tài)良好，實現(xiàn)光照資源的最優(yōu)化利用。

第五，自動化運行模式控制使得光伏儲能控制系統(tǒng)具備故障診斷功能，可實時定位故障，提供處理方案。

第六，自動化運行模式使得光伏儲能控制系統(tǒng)具備安全防護與預警功能，搭配實時監(jiān)測系統(tǒng)，可在發(fā)現(xiàn)故障隱患時，及時預警，并采取有效的防護措施，如斷開故障設備等，以降低故障風險對光伏儲能控制系統(tǒng)的影響。

第七，自動化運行模式控制使得光伏儲能控制系統(tǒng)可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)等信息，分析和預測能源需求變化、供應情況等，提供相對應的能源管理操作，如儲能電池充放電策略等，以確保光伏儲能控制系統(tǒng)實現(xiàn)能源的最大利用。

4.結(jié)語

總的來說，光伏儲能控制系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)以多能源系統(tǒng)為核心，最大限度地提升了系統(tǒng)運行的環(huán)保性，使其符合節(jié)能減排的環(huán)保要求。推動了新能源和可再生資源的利用，促進了相關(guān)研究的深入發(fā)展，同時也強化了光伏儲能控制系統(tǒng)的功能，滿足了自給自足和建筑的應用需求。

參考文獻：

[1]邊博偉。太陽能光伏發(fā)電儲能控制研究[J].產(chǎn)品可靠性報告，2023（8）：43-44

[2]呂中華，亓斌。光伏儲能控制系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)芻議[J].城市情報，2023（15）：0151-0153

[3]梁靖。光伏儲能控制系統(tǒng)的設計[J].低碳世界，2023，13（2）：109-111

[4]胡智穎?；谛履茉窗l(fā)展趨勢下的光伏儲能控制系統(tǒng)設計[J].電力設備管理，2022（16）：84-86

作者單位：TCL空調(diào)器（中山）有限公司