基于太阳能光伏发电的储能控制分析

基于太阳能光伏发电的储能控制分析

柳淑玉

中冶武勘工程技术有限公司 湖北 武汉  430000

摘要：结合发电领域的生产状况及低碳经济时代的发展要求，深入思考光伏发电储能技术的应用，加强其进展分析，有利于降低发电领域生产活动开展中的能耗问题发生率，实现对太阳能的高效利用。因此，在促进发电领域发展、优化发电方式的过程中，需要提高对光伏发电储能技术应用的关注度，全面了解与之相关的研究进展，拓宽发电领域的科学发展思路。

关键词：太阳能；光伏发电；储能控制

太阳能发电与储能技术的应用中，要充分发挥其优势。在能源不可再生的传统能源日益短缺和环境污染不断加剧的今天，太阳能发电和储能技术在未来可持续发展中的应用前景广阔，特别是在解决环境污染和能源短缺加剧等问题上有无限可能。但同时，太阳能发电和储能技术还面临着技术成本高、技术瓶颈、电网接入等问题，其应用规模和效能还需要进一步提升。

1 太阳能光伏发电概述

太阳能光伏发电是利用太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的技术，随着太阳能电池技术的发展，目前已研发出多种形式的太阳能电池，包括单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池、砷化镓电池、磷化铟电池等。太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池阵列、蓄电池组、控制器、逆变器构成。其中，太阳能电池主要由半导体材料制成，利用半导体的禁带宽度，其能吸收和发出与工作温度相适应的电能。根据控制方式的不同，太阳能电池主要采用脉冲控制和最大功率点跟踪控制两种方式。太阳能电池在产生最大功率的点（即最大功率点）处电压电流的乘积与光照强度成正比，其输出具有最大功率点跟踪特性。蓄电池组是储能装置，以备不时之需。蓄电池组可以和控制器共同构成独立电源。逆变器具有简单的结构和功能，能把太阳能电池产生的直流电转换成交流电以供负载使用。太阳能光伏发电具有高效率和低成本的特点；太阳能光伏发电采用的是太阳能，不会产生污染，对环境友好，具有环保和节能的特点；太阳能光伏发电具有多样性，可以根据需求切换不同的系统，并与其他电源组合；光伏发电系统可以通过物联网实现智能化控制，具有智能化特点；光伏发电系统可以长期使用，一般可以使用几十年甚至上百年，具有较强的可靠性。

2 基于太阳能光伏发电的储能控制策略

2.1 蓄电池储能技术

蓄电池储能系统构建与应用过程中，对与之相关的技术依赖性强。在氧化还原反应的作用下，可将化学能转化为电能，满足发电领域在生产实践中的储能需求，避免出现电能资源浪费现象。像镍镉蓄电池、钠硫蓄电池铅酸蓄电池等，隶属于蓄电池储能技术的范畴，但不同的蓄电池由于自身的特性存在差异，使得它们应用过程中取得的成效有所差别。其中，镍镉蓄电池应用中会产生环境污染问题，镍镉蓄电池的技术含量高，铅酸蓄电池的使用年限较短，均存在着一定的局限性，与发电领域的可持续发展要求不相符。相对而言，钠硫电池由于储能密度大，应用中的储能效果显著，因此，在优化储能系统使用功能、提高储能效率的过程中，需要关注钠硫电池的高效利用，充分发挥该储能技术的应用优势，确保发电领域在生产实践中的储能状况良好性。

2.2 物理吸附储能技术

物理吸附储能技术是利用材料中的孔隙结构将气体吸附、储存或释放的技术。物理吸附储能技术包括氢存储系统、天然气储存系统等，具有密封性、稳定性等优势。将其应用于太阳能储能系统中，在太阳能电力、热力等不足的时间段中发挥了应有的作用。

2.3 机械储能

（1）抽水储能

是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70%~85%之间，主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。

（2）压缩空气技术

在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩的空气推动汽轮机发电。压缩空气主要用于电力调峰和系统备用，压缩空气储能电站的建设受地形制约，对地质结构有特殊要求。

（3）飞轮蓄能

利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成机械能储存起来，在需要时飞轮带动发电机发电。飞轮系统运行于真空度较高的环境中，其特点是没有摩擦损耗、风阻小、寿命长、对环境没有影响，几乎不需要维护，适用于电网调频和电能质量保障。飞轮蓄能的缺点是能量密度比较低。保证系统安全性方面的费用很高，在小型场合还无法体现其优势，目前主要应用于为蓄电池系统作补充。

2.4 储能变流器

储能变流器是一种针对电池储能系统应用的大功率并网双向变流器，在蓄电池充放电过程中发挥着控制作用，可为交直流变化的实现提供有效支持。在储能变流器应用过程中，通过对双向变流器与控制单元配合使用的思考，以发送指令的形式，控制好蓄电池的充放电过程，满足其安全运行要求，也能为光伏发电系统运行水平的提升打下坚实的基础。光伏发电储能系统构建过程中，通过对储能变流器与监控系统高效利用的思考，可为电力储能设备的稳定与可靠运行提供技术保障，全面提高电力生产过程中的供电效率，满足光伏发电中的稳定性要求，逐渐增强储能效果。与此同时，将光伏发电技术与储能变流器有效地结合在一起，可满足供电成本经济性要求，实现电力生产效益最大化的长远发展目标。当前随着对储能变流器应用方面重视程度的加深，将会使光伏发电储能系统运行中的储能效果更加显著，满足设备运行安全性要求，避免引发电能输送过程中的成本问题，全面提高光伏发电储能系统的利用效率。未来实践中储能变流器与光伏发电技术的配合使用也将得到更多的关注，可使光伏发电储能系统运行更加高效。

2.5 热储能技术

热储能技术是通过将电能转化为热能进行储存和释放的技术，其主要原理是利用化学能或电能将物质加热后进行储存，并在需要时将其释放出来。热储能技术包括大型储热罐、水热储存技术等，其特色在于能够提供长时间、大量的热能，因此在太阳能集中发电系统中得到了广泛使用。

2.6 超级电容器储能技术

现阶段随着我国科技力量的不断壮大，逐渐加快了超级电容器储能技术的发展速度，能够为光伏发电系统的稳定运行提供技术支持，有利于提高电力行业生产过程中的发电效率，满足储能技术应用质量可靠性要求。同时，在时代发展的过程中，通过对双电层原理的充分考虑，逐渐扩大了电容器应用中的电容量，为超级电容器储能技术的发展打下了坚实的基础。除此之外，由于超级电容器具有使用年限长、温度特性好、节约能源和绿色环保等应用优势，因此，在提升发电领域生产及发展水平、满足储能要求的过程中，应给予超级电容器储能技术应用更多思考，全面提高光伏发电系统运行中的储能稳定性。

3 结束语

随着环境保护意识的不断加强和对化石燃料有限性的认识，太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐走进人们的视野，其发电和储能技术得到了广泛关注。随着微电网技术的发展，将储能技术和太阳能发电技术相结合，以解决光伏发电带来的问题，提高其稳定性和安全性，成为当今新能源发展的核心之一。同时，随着能源需求的增加，太阳能发电与储能技术的应用愈发重要。

参考文献：

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