市电互补供电系统中光伏优先化技术的研究

孟岚

摘要：目前被人们所广泛利用的新能源包含了风能、太阳能以及潮汐能等，这些新能源都是属于可再生能源并且使用过程中不会对人类生存环境造成污染的能源。当前人们主要是将这些新能源用来发电，现有建成的大型风电场和光伏发电站等新能源发电系统。但是太阳能等新能源是比较容易收到外界环境干扰的，从而让单一的新能源发电系统所发出的电能质量较差。为了能够保障新能源发电的稳定性，就需要相关研究人员去采用能源联合互补供电方式来针对市电互补供电系统当中的光伏进行技术的优化。基于此，本文主要是通过分析了当前我国市电互补供电系统当中的光伏优先化技术进行深入研究，予以参考借鉴。

关键词：互补供电系统;光伏优先化技术;实际

1 前言

现目前全球范围内的能源都出现紧缺的现象，能够的紧缺问题逐渐凸显，全球三大能源现已经不能满足人们的日常消耗了。现如今环境的污染问题也越来越严重，然而大力发展绿色，无污染的替代能源就变得越来越紧迫了。太阳能发电是全球各国都大力发展的新型能源项目，在该发电系统中，市电互补供电系统当中的光伏发电就是为城市供电的主要发电系统之一。我国光伏发电系统的分析是有利于未来实现能源转换的独特系统，这必将是提升市电互补电力系统的供电稳定性以及可靠性，太阳能源主要以自身独特的优势让我国小型分布式光伏设计变成未来的发展趋势。

2 光伏发电发展现状分析

在一定程度上为了能够节约化石能源，减少环境的污染，实现我国绿色用电，太阳能发电现已经在我国各地区得到了实际应用，其中大型光伏电站占有大量的比重，离网型的太阳能发电只是占据了一小部分。截止到2016年，世界太阳能发电装机的容量是在217GW，而我国的太阳能发电装机总量是42GW。2016年我国太阳能发电总量为45 .3TWh，位居世界第二，其中并网太阳能发电站所发电总量为40. 3TWh。所以离网型太阳能发电站在太阳能草坪灯以及太阳能路灯等方面被大量的应用。当前离网型发电系统原理和结构都是大致相同的，其都是由蓄电池和控制器以及太阳能电池所组成。其中离网型发电系统结构如图l所示：

为了能够解决蓄电池的储存电量不足等诸多问题，我国研究人员提出了互补供电方式，互补供电有风光互补等，当前实际应用相对较多的就是风光互补供电，该供电系统的结构如图2所示;

通常情况下，在白天阳光比较充足，风力较小;而到了晚上没有阳光，风力较大时，风能和太阳能能够形成互补作用，可以很好的去解决电池电量的问题。并且这两个新能源不会出现枯竭的情况，对环境也不会造成污染，也符合当前我国节能减排的可持续发展观。但是该供电方式在同一时间不能够同时进行电能的供应，只能够单独的进行供电，这种情况就会导致资源出现浪费的情况。所以，当前我国相关研究人员也提出了市电互补系统，在该互補系统中，市电互补系统是采用市电和光伏切换的方式为负载供电，简单来说就是太阳能电池板能够为蓄电池给予电能，蓄电池也能够为负载给予供电，在蓄电池出现电量不足时，能够切换为市电为负载供电，这样能够达到两方的供电需求。

3 太阳能优先技术能量控制对策分析

3 1 能量的控制对策分析

在能量控制对策研究中，根据太阳能优先的工作方式，将能量管理对策分为以下几种情况;第一，太阳光照充足，该情况的出现，太阳能电池板的实际输出功率是能够满足负载的需求，这个时候太阳能电池板是单独为负载所供电的，电池板属于恒压状态;第二，太阳光照较弱，这种情况的出现，太阳能电池板的输出公路不能够满足负载需求，这个时候市电和太阳能都是负载供电，电池板功率输出拉满，若是功率输出较大，那么市电会给予补充。

太阳能的优先控制器能量管理方法流程如图3所示;

3.2 市电单独为负载供电分析

若是在没有太阳光照射的条件下，将市电作为单独为负载供电，是和太阳能电池板也单独为负载供电是一样的;前者在供电过程中，太阳能的优先控制器所采用的就是主电路，此时可以将其看做是一个普通的变换器。在该系统当中，市电是一个DC变换器，去将220伏的交流电进行整流将其降压在48伏的直流电，并且在将其接入到太阳能优先控制器的输入端口当中。并通过DC变换器获得直流电是极为稳定的，还可以通过变换器得到的电压也是极为稳定的，但是为了去避免有外在的干扰系统输出，就会出现不稳定的情况，所以，这种情况还是需要去使用恒电电压控制方式，在采用该方式时的流程如图4所示;

3.3 两种能源共同为负载供电

在外界环境太阳光照强弱情况下，太阳能的电池板输出功率是不能够去满足负载需求的，这个时候，为了能够让负载正常运行，将太阳能电池板的输出功率调到最大，若是还不够负载的需求，那么就需要让市电来给予补给。具体的控制方式如图5所示; 具体的控制方法是在检测当前电路的输出电压是为Uo，太阳能的电池板两侧电压为Uinl，实际通过扰动观察方法去进行功率开关的调节Q1占空比为Dyl从而来实现太阳能的电池板最大的功率输出。在某种程度上所保障太阳能电池板的功率点是因为在不同光照温度条件下，太阳能的电池板功率点不是稳定在同一个点的，其实伴随着光照的温度所变化的，因此为了能够去保障负载获得更为稳定的电压Uo，去通过恒电控制的方式来控制开关管Q2占空比是可以有效的去实现市电输出电压的稳定性的。

4 市电互补供电系统中光伏发电优化

相较于传统的市电互补光伏系统，在新型系统中的实际应用能够减少城市供电系统的建设以及维修期间的人力物力，是离网光伏系统在实际是应用中降低供电成本消耗的最好举措之一。

一方面，当前新型的市电互补供电系统所采用的是双向的供电逆变器，双向供电逆变器的设计是能够起到改善传统的市电供电期间所出现的不稳定情况。在当前光伏发电不够充足的条件下，是能够去自动的把负载的电源调节到市电供电电源当中，并且还可以通过光伏系统当中所拥有的双向供电逆变器针对直流负载去进行供电，从而让直流负载与交流负载能够在供电的同时得到保障。另一个方面就是，在当前新型的市电互补供电设计过程中，该优化设计师能够起到保障光伏供电负载的安全性，因为该系统能够通过双向供电逆变器去直接向直流负载和太阳能蓄电池给予供电，这种情况的出现能够在很大程度上去降低太阳能光伏发电系统内部的蓄电池备用的天数，从而起到节约光伏系统的供电成本资金，让其能够得到更大的作用。最后就是，在当前新型的市电互补光伏发电系统优化期间，相关人员充分利用了市电供电针对太阳能光伏系统的蓄电池电量的自动补充进行设计优化，在后续给予针对性的养护流程，这样做能够让太阳能当中的光伏系统蓄电池在使用寿命方面变得更长，起到降低成本的作用，这样也做也能够有效的降低太阳能中蓄电池的更换次数，从而实现资源的可持续利用。

5 结语

总之，太阳能是作为当前世界新能源中最佳的绿色能源之一，其也是促进我国新能源变革的保障。在全球十大光伏新能源使用市场当中，我国所使用的太阳能光伏发电系统发电量在全球位于前列，通过我国多年的新能源发电变革，现目前我国已经具备了大规模的太阳能光伏发电能力。我国太阳能光伏发电系统的技术优化是有利于未来实现能源转换的独特系统，这必将是提升市电互补供电系统中电力系统的供电稳定性以及可靠性，太阳能源主要以自身独特的优势让我国光伏发电技术的优化设计变成未来的发展趋势。然而伴随着我国市电互补光伏系统在社会中的实际应用，以往的市电光伏互补系统蓄电池在更换时间以及更换电池次数方面的问题都是得到了优化改善，该优化也促进了我国社会在整体用电方面的环保，更符合我国节能减排的可持续发展战略。

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