獨立光伏發電系統儲能技術及放電管理分析

孟航曄 雷剛

摘要：近年來，光伏發電在新能源領域當中得到了越來越廣泛的應用，而儲能技術對于光伏發電系統具有極其重要的意義，儲能構件的可使用時間與整個獨立光伏發電系統的可使用時間有著直接關系；而對于放電的深度、周圍環境的溫度以及充電時的電壓等因素都對系統當中儲能構件的正常運作產生著影響。本文首先對獨立光伏發電系統中的儲能技術進行了探討，之后對獨立光伏發電系統中的放電管理模塊進行了分析和研究。

關鍵詞：獨立光伏發電系統；儲能技術；放電管理

引言

在世界經濟飛速發展的形勢下，能源得到了越來越廣泛的使用，因此也使其被源源不斷的開采。現如今，因全世界經濟發展的需要而導致了能源的大量消耗，自然能源不但在滿足人類發展要求方面已經顯示出了匱乏的狀態，而且在煤和石油等化石燃料的過度消耗過程中也造成了全球變暖和生態環境不斷惡化的后果，使人類在生存上受到了嚴重的威脅。所以，可再生能源技術逐漸被越來越多的人關注。而在眾多的可再生能源技術當中，光伏發電更是受到了人們的重視，并且新的可再生綠色能源的出現也在和大程度上改善了現階段能源匱乏的問題。

1.獨立光伏發電系統概述

獨立光伏發電系統，屬于一種與公共電網相獨立的光伏發電的架構，其輸出的功率輸出到本地的交流或者直流負載上。多數都是使用在不適合架設輸電線路的偏遠地帶，其在供電方面并不是很可靠也不是特別的穩定，特別容易被負荷與氣候等因素所影響，如此一來，加設能量的儲存與管理的環節是非常具有必要性的。系統當中基本上有光伏陣列和DC/DC變換器，還包括蓄電池組和其管理模塊以及逆變器和負載等相關構件。DC/DC變換器是使光伏陣列當中產生出來的電能所具有更高的穩定性，然后將此電能輸送到蓄電池組內進行儲存，以備在日照不夠充足的時候使用。

2現階段我國光伏產業以及儲能與蓄電池管理的基本狀況

2.1光伏產業的發展狀況

我國的光伏電池技術最早出現在建國的初期，最開始是用來制造衛星，而在工業領域使用則是始于上世紀七十年代，一路走來，到今天在其生產的能力上已達4.5兆瓦，此后，我國光伏發電的產業便發展的更加迅猛，產量呈直線上升的趨勢。2005年《可再生能源法》的實施，讓不同類型的具有可再生性質的能源能夠在該政策的輔助下實現了可持續發展，當然，這其中也包括光伏發電。與此同時，在北京舉辦第二十九屆奧運動會時，光伏發電技術又在奧運的建筑建設當中得到了使用，之后在國家體育館當中也使用了130千瓦的太陽能光伏發電系統。然而，雖然我國的光伏發電技術取得了一定的成就，但比起一些發展速度較快的國家，實施有著一定差距的。所以說，我國現階段的光伏產業仍有一定的發展空間。

2.2儲能與蓄電池管理的基本狀況

由于儲能的相關技術彌補了傳統的電網控制技術當中的不足，因此，其也得到了越來越廣泛的關注，而且在光伏發電和風能發電等系統當中也占據著重要的地位，儲能技術的提升對光伏發電系統具有很大的影響作用，主要體現在負荷的調節，電網的削峰和減慢或者降低輸配電建設的成本方面。目前，儲能和放電管理技術在我國得到了大力的推廣和使用。首先，科技信息部、發改委和財政部門等政府機構共同提倡實施一項風光儲送示范的工程建設，其規模堪稱目前全球之最，此工程的建設耗費的資金達到了百億元，與100兆瓦的光伏發電及500兆瓦的風力發電規劃相結合之后，其儲能的能力更是達到了75兆瓦；其次，在我國頒布的相關文件中提到，對新能源的發展一定要加以重視，不斷提高對于新能源的儲能技術和充放電管理的相關研究工作。光伏系統當中的儲能部件在使用的過程中還尚存一些有待解決的問題，首先，具有一定先進性的儲能構件要在合理的應用方式輔助之下才能夠使用，然而在光伏系統的使用過程中，用于儲能的蓄電池會因為受到溫度和放電的深度等相關因素的影響而使其正常使用的時間變短，以此降低系統整體的使用性能；其次，獨立光伏發電系統在長期處于潮濕環境當中的時候，還會產生供電不足和放電過度的問題，此問題的產生也會在一定程度上對蓄電池乃至整個系統的使用造成影響。所以，在對其加以使用的時候一定要對相應的問題及時進行解決。

3.對獨立光伏系統當中的儲能技術和相關模型的研究

在新能源不斷的被開發與使用的過程中，獨立光伏系統中的儲能構件得到了大力的推廣，大眾對于儲能構件的模型研究和充放電控制辦法的分析也越來越重視，搭建的模型大致包括以下幾種：

3.1蓄電池等效式模型

初級的模型、在初級模型基礎上加以改進的模型、動態式的模型以及Thevenin的模型，以上這些蓄電池模型與能量的相關管理措施都是優缺點并存的，基本上都要以實際的情況作為依據對其加以改進之后再使用。

3.2蓄電池超級電容器模型

蓄電池和超級電容器結合而產生的混合式電源可以在很大程度上體現出其具有的優勢，具體表現在蓄電池的比能量大以及超級電容器能夠實現快速的充電與放電并且循環使用的時間長等方面，對減少電源內的損耗度起著很大的作用，以此使電源的供電的持續能夠更久。

3.3太陽能光伏當中的制氫儲能燃料式電池發電系統

在獨立光伏的發電系統當中，主要使用的是制氫儲能的方法，此方法很好的取替了過去利用蓄電池儲能的方式。光伏制氫的儲能方式具有高密度性的特點，同時其可使用的時間也相對較長，且大大減少了運行的成本，使光伏發電系統所具有的性能得以充分的體現。

4.關于放電控制和溫度補償的研究設計

放電模塊對于蓄電池組和負載的有效連接起著至關重要的作用，在獨立光伏的整體發電系統當中占據著重要地位。而這里所說的放電模塊基本上包括溫度的補償電路、DoD制式的控制電路、DC/DC制式的穩壓電路、狀態監管檢測電路和放電狀態下的指示電路，放電模塊所起到的主要作用就是在出現負載的相關需求時，使蓄電池在放電上得到控制，傳導出負載所需要的不同幅值的穩定性直流式電壓，并將其輸送到直流負載中使用，再者就是在DC/DC制式的變換器輔助之下，把幅值比較低的蓄電池所導出的直流電壓轉變成幅值比較高的直流電壓，然后輸送給逆變器，最后通過逆變器把該部分高電壓轉化成達到相關頻率與幅度等要求的交流式電壓，以此使交流負載對其加以利用。蓄電池所具有的放電深度與溫度與蓄電池的可使用時長有著密切的關系，因此，在獨立光伏的發電系統當中，蓄電池也必須要確保有足夠的電量讓系統能夠正常的持續運作，這樣也就要求在設計的時候一定要提供出一個與氣象條件有關的參數，即連續陰雨天數。也就是說，蓄電池要能夠在一定的天數里對負載不間斷的供電，對于供電的系統來說，其也被稱作系統自給天數。一般設計時都以所在地最長連續陰雨天數作為參數，并綜合考慮負載的要求。而蓄電池按其設計的特點基本上分蓄電池組串并聯組合和蓄電池內部容量的選取。在獨立光伏發電的系統當中，一定要將技術以及成本等因素相結合，選擇適合的蓄電池。

5.結束語

能量的存儲技術和放電管理對于現階段的光伏發電系統起著至關重要的意義，這當中涵蓋了新型儲能技術的產生以及放電管理的改善措施等，本文在對現階段獨立光伏發電系統的儲能原理加以探討的同時，也對整個獨立光伏發電系統的基本結構以及儲能技術與放電模塊的控制展開了分析，希望對我國光伏產業的的順利發展起到幫助的作用。

參考文獻：

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