太阳能光伏发电储能控制研究

太阳能光伏发电储能控制研究

李跃

英利能源发展（天津）有限公司，天津 300000

摘要：受全球工业化发展步伐逐步加快这一因素影响，日益加剧了能源资源的消耗，此时人类未来发展中需要考虑的一个核心问题就是能源枯竭。现代社会中，人类能源发展的主要方向就是可再生清洁能源，其中尤为重要的就是太阳能资源。太阳通过核聚变向地球输送的热辐射能量就是太阳能，有取之不尽、用之不竭的特征，目前新型能源发展中一个重要课题就是怎样促进太阳能资源的全面高效利用。对此，本文主要研究了太阳能光伏发电及其储能控制，希望能实现对太阳能资源的高效开发与利用目的。

关键词：太阳能；光伏发电；储能控制；研究分析

引言

现阶段电网并网中，光伏发电较常见的形式之一就是分布式太阳能光伏发电，属于其重点研究内容之一，此类设备发展中关键构成部分就包含储能控制，因光伏发电和天气环境间的关系十分密切，而在阴天和光线条件不佳的情况下，都会给光伏发电造成直接影响，此时可基于蓄电池储能方式的应用来存储光线环境好及电能转化率较高的电能，之后应用于光线环境不佳的情况。除此之外，妥善储能也能为设备自身负载在光线条件不佳时的正常运行提供保障，所以本文的研究十分必要。

1 太阳能储能的意义

太阳能储能的意义主要体现在以下三方面：第一，能够为能源的低碳化和清洁性发展提供推进作用。太阳能的显著特征之一就是清洁性十分突出，且在发电中低碳化现象也尤为显著，利于发电对环境污染的有效减少。而将太阳能向电能方面转化之后进行储存，利于清洁能源使用率的提高。第二，太阳能储能利于光伏发电及输电效率的提高，未来可再生能源发展领域中，不容忽视的一个重要研究方向就是储能模式，所以必须要大力发展并深入研究太阳能储能。第三，利于能源领域经济价值的增加，储能属于未来能源行业的重要构成部分之一，而其最终目的在于创造价值。

2 太阳能光伏发电储能控制问题

2.1 大量存储电池带来的环境污染不可逆

电池会严重污染环境，如一节电池可污染的水约为数十立方米，一些情况下随生活垃圾处理废电池时，诸如日本水俣病之类的危害也可能会因此引发；此外，一节五号废电池可能会荒废一平方米的土地。在太阳能光伏发电中，电能储存环节所用的存储介质量较大，目前锂电池为最频繁使用的存储介质，且锂电池在能源存储方面的便捷性优势十分显著，也利于一定能源流失率的减少[1]。但值得注意的是，锂电池带来的环境污染问题也十分严峻，有研究显示，锂电池并无较高使用寿命，一旦消耗完则不可再利用。而从当下我国一些发电企业情况来看，并未得当开展电池的回收工作，导致大量化学电池向环境中流失，此时自然会严重破坏自然环境，且此种破坏不可逆转。

2.2 光伏发电投入材料及经济成本大

太阳能光伏发电站建设中需投入较高成本，同时目前光伏发电站约有25年左右的使用寿命。只有解决以上成本及使用寿命方面的问题，才能够进一步推广光伏发电模式。从光伏发电未来发展方向进行分析，其应以新材料、新工艺的应用为核心，而在某一天某一种光伏新材料能够有效替代外墙砖、屋面瓦或人行屋面刚性层的情况下，本身寿命可延长到50年甚至更长，并能成为建筑自身的构成部分之一，不仅利于成本的减少，同时也能保障国家能源危机的有效缓解，或者说利于现阶段光伏电路耐久性问题的解决[2]。但对于现在而言，此类技术性突破仍然很难实现，且当下乃至未来一段时间内，光伏发电站发展的根本性问题就是如何减少能源存储介质制作材料方面的成本投入。

3 太阳能光伏发电储能控制策略

3.1 构建智能控制管理系统

近年来，随着光伏产业的飞速发展，日益扩大了该产业规模，切该产业成本也呈现出持续下降的状态。而我国因存在开阔的地域和充足的光照，所以有着巨大的发展潜力，加之以政策、技术为支撑，我国光伏产业已经进入国际领先领域。随着国家对工业互联网发展的大力提倡，加之多数光伏电站结构庞大且分布偏僻，必须要构建智能化信息管理系统，为光伏发电储能控制的数据可视化发展提供促进作用，借助智能型可视化演示，促进光伏电站整体样貌的清晰展示，且在白天基于太阳能电池板的应用，遵循光电转换原理，借助半导体使太阳能转化为电能，此时使用者至于电脑的操作即可达到路灯控制目的，也利于及时调整和合理规划目标的有效实现。智能控制器对整体系统工作进行协调，能为电站安全运行提供保障，利于整体绿色节能效果的实现[3]。从供热方面进行分析，传统方式是以热力供暖或热电供暖为主，但上述形式都会污染环境，而借助太阳能集热器针对太阳辐射进行收集，并向热能方面转化，进而以液体当做介质进行传热，以水来当做储热介质，能实现绿色环保的供暖效果，且依托智能可视化辅助作用的充分发挥，能达到精准计算和便捷操控的目的。

3.2 改进和优化储能技术

储能技术发展至今，已经有多样化储能技术、储能方式逐步生成，而通过分类能够了解到，其基本类型包含五种，即物理、电化学、电气、化学、热储能这五种储能类型，但值得注意的是，不论何种储能技术，技术实用性不高的问题都十分普遍，且储能技术的储能材料消耗大及存储能量损失、存储能量转化率低等问题也尤为突出。因此，与以上情况相结合，必须要在太阳能光伏发电储能控制上加强力度，积极改进、优化储能技术。目前，储能技术优化、改进中，第一，要确保储能技术应用中的不稳定输出现象得到改进，简单来说，就是要针对储能和发电之间的数据平衡进行调节，降低发电误差，使其影响储能电网的现象有效减少，促进光伏发电储能中并网友好性的提升

[4]。第二，注意光伏发电可能产生预测误差的降低，以此促进电网对光伏发电的接收性能有效提升。第三，储能技术优化中，要基于大规模储能太阳能时“削峰填谷”的充分利用，使能量传输中的不稳定性有效减少，实现太阳能高效利用的同时，使储能经济性得到优化改善。

3.3 建设大规模光伏发电储能系统

抽水蓄能可实现大规模储能，且该技术较为成熟，同时在调峰调频中起到的作用十分关切，但值得注意的是，电池性能及成本、健全解决方案、激励政策等会限制其大规模储能。从电池方面来看，锂电池及液流全钒电池、碳铅电池等为大规模示范的电池，其中锂电池属于佼佼者，但应用锂电池时要尽可能降低成本并提高循环次数，如此才能更具竞争实力，进而在大规模储能中应用，但目前以上目标很难实现。对此，现阶段太阳能光伏发电储能控制中，可建设大规模光伏发电储能系统，具体如下：能够衔接电池和电网的核心环节就是PCS，其构成部分主要为电力电子器件，能够与控制系统、电网调度等系统相配合，可承担能量转换的职责。目前，PCS拓展结构的主要特征为多元化，且接口连通性不佳，难以为系统的整合提供有利条件，因此要出台一系列规范标准。

4 结束语

在现代社会中，一种充分利用可再生清洁能源的技术就是光伏发电，其在我国能源发展中占据的地位、发挥的作用尤为关键。从现阶段我国光伏发电实际情况来看，其设备装机容量已达30GW以上，并呈现出了快速扩充的状态。目前，国家能源部门越来越重视光伏发电，而可以预见的是，未来必然会不断增加光伏发电装机容量。

参考文献：

[1]魏玮.太阳能光伏发电储能控制研究[J].电力系统装备,2021(6):36-37.

[2]刘辉,张爽.太阳能光伏发电储能控制研究[J].电子测试,2021(20):131-132.

[3]秦天像,任小勇,杨天虎.计算机控制太阳能光伏水制氢及储能发电系统的研究[J].山西科技,2015,30(3):94-96.

[4]伍天赐.太阳能光伏发电系统中的控制技术研究[J].中小企业管理与科技,2019(19):135,137.