市電互補供電系統中光伏優先化技術的研究

孟嵐

摘要：目前被人們所廣泛利用的新能源包含了風能、太陽能以及潮汐能等，這些新能源都是屬于可再生能源并且使用過程中不會對人類生存環境造成污染的能源。當前人們主要是將這些新能源用來發電，現有建成的大型風電場和光伏發電站等新能源發電系統。但是太陽能等新能源是比較容易收到外界環境干擾的，從而讓單一的新能源發電系統所發出的電能質量較差。為了能夠保障新能源發電的穩定性，就需要相關研究人員去采用能源聯合互補供電方式來針對市電互補供電系統當中的光伏進行技術的優化。基于此，本文主要是通過分析了當前我國市電互補供電系統當中的光伏優先化技術進行深入研究，予以參考借鑒。

關鍵詞：互補供電系統;光伏優先化技術;實際

1 前言

現目前全球范圍內的能源都出現緊缺的現象，能夠的緊缺問題逐漸凸顯，全球三大能源現已經不能滿足人們的日常消耗了。現如今環境的污染問題也越來越嚴重，然而大力發展綠色，無污染的替代能源就變得越來越緊迫了。太陽能發電是全球各國都大力發展的新型能源項目，在該發電系統中，市電互補供電系統當中的光伏發電就是為城市供電的主要發電系統之一。我國光伏發電系統的分析是有利于未來實現能源轉換的獨特系統，這必將是提升市電互補電力系統的供電穩定性以及可靠性，太陽能源主要以自身獨特的優勢讓我國小型分布式光伏設計變成未來的發展趨勢。

2 光伏發電發展現狀分析

在一定程度上為了能夠節約化石能源，減少環境的污染，實現我國綠色用電，太陽能發電現已經在我國各地區得到了實際應用，其中大型光伏電站占有大量的比重，離網型的太陽能發電只是占據了一小部分。截止到2016年，世界太陽能發電裝機的容量是在217GW，而我國的太陽能發電裝機總量是42GW。2016年我國太陽能發電總量為45 .3TWh，位居世界第二，其中并網太陽能發電站所發電總量為40. 3TWh。所以離網型太陽能發電站在太陽能草坪燈以及太陽能路燈等方面被大量的應用。當前離網型發電系統原理和結構都是大致相同的，其都是由蓄電池和控制器以及太陽能電池所組成。其中離網型發電系統結構如圖l所示：

為了能夠解決蓄電池的儲存電量不足等諸多問題，我國研究人員提出了互補供電方式，互補供電有風光互補等，當前實際應用相對較多的就是風光互補供電，該供電系統的結構如圖2所示;

通常情況下，在白天陽光比較充足，風力較小;而到了晚上沒有陽光，風力較大時，風能和太陽能能夠形成互補作用，可以很好的去解決電池電量的問題。并且這兩個新能源不會出現枯竭的情況，對環境也不會造成污染，也符合當前我國節能減排的可持續發展觀。但是該供電方式在同一時間不能夠同時進行電能的供應，只能夠單獨的進行供電，這種情況就會導致資源出現浪費的情況。所以，當前我國相關研究人員也提出了市電互補系統，在該互補系統中，市電互補系統是采用市電和光伏切換的方式為負載供電，簡單來說就是太陽能電池板能夠為蓄電池給予電能，蓄電池也能夠為負載給予供電，在蓄電池出現電量不足時，能夠切換為市電為負載供電，這樣能夠達到兩方的供電需求。

3 太陽能優先技術能量控制對策分析

3 1 能量的控制對策分析

在能量控制對策研究中，根據太陽能優先的工作方式，將能量管理對策分為以下幾種情況;第一，太陽光照充足，該情況的出現，太陽能電池板的實際輸出功率是能夠滿足負載的需求，這個時候太陽能電池板是單獨為負載所供電的，電池板屬于恒壓狀態;第二，太陽光照較弱，這種情況的出現，太陽能電池板的輸出公路不能夠滿足負載需求，這個時候市電和太陽能都是負載供電，電池板功率輸出拉滿，若是功率輸出較大，那么市電會給予補充。

太陽能的優先控制器能量管理方法流程如圖3所示;

3.2 市電單獨為負載供電分析

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

3.3 兩種能源共同為負載供電

在外界環境太陽光照強弱情況下，太陽能的電池板輸出功率是不能夠去滿足負載需求的，這個時候，為了能夠讓負載正常運行，將太陽能電池板的輸出功率調到最大，若是還不夠負載的需求，那么就需要讓市電來給予補給。具體的控制方式如圖5所示; 具體的控制方法是在檢測當前電路的輸出電壓是為Uo，太陽能的電池板兩側電壓為Uinl，實際通過擾動觀察方法去進行功率開關的調節Q1占空比為Dyl從而來實現太陽能的電池板最大的功率輸出。在某種程度上所保障太陽能電池板的功率點是因為在不同光照溫度條件下，太陽能的電池板功率點不是穩定在同一個點的，其實伴隨著光照的溫度所變化的，因此為了能夠去保障負載獲得更為穩定的電壓Uo，去通過恒電控制的方式來控制開關管Q2占空比是可以有效的去實現市電輸出電壓的穩定性的。

4 市電互補供電系統中光伏發電優化

相較于傳統的市電互補光伏系統，在新型系統中的實際應用能夠減少城市供電系統的建設以及維修期間的人力物力，是離網光伏系統在實際是應用中降低供電成本消耗的最好舉措之一。

一方面，當前新型的市電互補供電系統所采用的是雙向的供電逆變器，雙向供電逆變器的設計是能夠起到改善傳統的市電供電期間所出現的不穩定情況。在當前光伏發電不夠充足的條件下，是能夠去自動的把負載的電源調節到市電供電電源當中，并且還可以通過光伏系統當中所擁有的雙向供電逆變器針對直流負載去進行供電，從而讓直流負載與交流負載能夠在供電的同時得到保障。另一個方面就是，在當前新型的市電互補供電設計過程中，該優化設計師能夠起到保障光伏供電負載的安全性，因為該系統能夠通過雙向供電逆變器去直接向直流負載和太陽能蓄電池給予供電，這種情況的出現能夠在很大程度上去降低太陽能光伏發電系統內部的蓄電池備用的天數，從而起到節約光伏系統的供電成本資金，讓其能夠得到更大的作用。最后就是，在當前新型的市電互補光伏發電系統優化期間，相關人員充分利用了市電供電針對太陽能光伏系統的蓄電池電量的自動補充進行設計優化，在后續給予針對性的養護流程，這樣做能夠讓太陽能當中的光伏系統蓄電池在使用壽命方面變得更長，起到降低成本的作用，這樣也做也能夠有效的降低太陽能中蓄電池的更換次數，從而實現資源的可持續利用。

5 結語

總之，太陽能是作為當前世界新能源中最佳的綠色能源之一，其也是促進我國新能源變革的保障。在全球十大光伏新能源使用市場當中，我國所使用的太陽能光伏發電系統發電量在全球位于前列，通過我國多年的新能源發電變革，現目前我國已經具備了大規模的太陽能光伏發電能力。我國太陽能光伏發電系統的技術優化是有利于未來實現能源轉換的獨特系統，這必將是提升市電互補供電系統中電力系統的供電穩定性以及可靠性，太陽能源主要以自身獨特的優勢讓我國光伏發電技術的優化設計變成未來的發展趨勢。然而伴隨著我國市電互補光伏系統在社會中的實際應用，以往的市電光伏互補系統蓄電池在更換時間以及更換電池次數方面的問題都是得到了優化改善，該優化也促進了我國社會在整體用電方面的環保，更符合我國節能減排的可持續發展戰略。

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