汪东林
阳光三星（合肥）储能电源有限公司 安徽 合肥 230088
摘要：随着我国经济与科技的不断发展，电力资源已经成为了人们生产生活中非常重要的资源，传统的发电方式会消耗大量的自然资源，甚至会导致严重的环境污染，在这样的发展背景下，技术人员不断寻求创新发电技术，希望能够满足环保与电力的需求。光伏发电系统的开发与完善能够为人们提供有效的电力资源，同时还能够保护生态环境，提供资源利用率。目前储能型光伏发电系统在能量控制方面存在随机性和间歇性的问题，导致其负荷需求不可预测，增加了发电、用电的安全风险。本文将从储能型光伏发电系统的主要结构、光伏发电系统能量控制设计两个方面进行相关论述，以供参考。
关键词：储能型系统；光伏发电系统；能量控制；系统设计
引言部分
光伏已经从之前的独立系统发展成为大规模并网系统，更好地为社会提供电力资源。然而储能型光伏发电系统在实践中存在控制不稳定的问题，其输出功率经常会受到外界因素的影响，对此，技术人员应该不断改进和探究光伏发电系统的能量控制系统设计，使其能够发展成为功能灵活、稳定的分布式发电系统，满足社会发展的需求。
一、储能型光伏发电系统的主要结构
光伏发电系统的基本构造部件有光伏阵列、最大功率点跟踪装置、继电保护装置、储能系统以及逆变器等，其中很多部件的作用就是实现电网电压与交流正弦电流的同频发展。经过实践探究能够发现，光伏电池阵列的非线性特征非常强烈，因此整个光伏发电系统的输出功率将会受到外界温度、光照、负载等多种因素的影响。系统中的最大功率点跟踪装置能够有效控制光伏电池阵列输出的最大功率，实现能源的高效利用。而其中的储能系统能够有效调节系统中的电能，其能够存储光照充足时多余的电能，并在合适的时候将其释放，实现供电与光伏电源输出的平衡发展。另外，系统逆变器能够连接电网与光伏发电系统，完成直流电到交流电的转化，满足供电需求。除此之外，光伏发电系统还会受到光照强度以及温度的影响，导致系统发电功率不稳定，难以控制。当前的光伏发电系统造价成本较高，技术人员应该致力于提高太阳能利用率方法的研究，实现资源的有效应用，进一步降低控制成本[1]。
二、储能型光伏发电系统能量控制设计
(一)系统设计原理
经过上文简单分析能够知道，储能型光伏发电系统中的主要结构为光伏电池组与蓄电池储能装置。太阳能本身就属于不可控制与预测的能量，其会受到自然条件的影响，出现日夜间断、稳定性差等问题，这样也会直接影响整个光伏发电系统的工作情况。对此，技术人员应当使用合适的蓄电池接入电网进行馈电才能够满足电力需求，实现稳定供电。笔者在此提出一套控制和优化光伏发电系统的设计方案，仅供参考。该系统的结构如图1所示：
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通过图1能够知道，该控制系统具体包含以下内容：
①光伏发电系统。该系统中包含两块光伏电池、一个DC/DC直流功率变换器，其中单块光伏电池的最大输出功率为80Wp，技术人员可以将其进行自由串并联，最终形成光伏电池组。直流功率变换器则能够实现智能充电控制以及最大功率控制；
②电池储能系统。该系统包含一个锂电池、一个DC/DC充放电控制器。其中的蓄电池能够为整个储能系统提供备用容量，保障发电系统的稳定性。而充放电控制器则包含Boost电路和Buck电路，能够优化蓄电池的充放电控制功能，同时保持直流节点电压稳定性；
③数据采集系统。该系统主要用于采集发电系统中产生的各种电流、电压数据以及信号，为系统分析处理提供有效的依据。
④控制系统。笔者在该系统设计中使用TMS320F系列DSP实施控制，DSP能够有效处理采集到的各项数据，同时综合分析系统调度需求，实现对系统能量的有效控制[2]。
(二)DC/DC电路设计
本分析案例中的光伏发电系统使用的是光伏电池与蓄电池混合供电模式，由于发电系统自身的容量比较小，技术人员在设计电路的时候应该考虑电路设计标准以及能量损耗问题，因此该系统中使用直流母线电压恒定逆变再进行升压并网的方法。经过对系统实际运行情况的分析，发现光伏电池组工作在MPPT状态时的输出电压一般在26 ~ 30V范围内，对于升压电路的增益要求并不高，因此，技术人员设计采用传统的单相Boost变换器，图2为其结构拓扑：
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传统的单相Boost变换器内部结构较为简单，配套电路设计简单，电路控制较为稳定，还能够降低电路损耗，提升电力效率，满足系统优化的需求[3]。
其次就是对蓄电池充电电路的设计，发电系统通过DC母线与Buck降压电路实现对蓄电池的智能充电控制。再加上系统充电过程与逆变并网分别在不同的工作时段，因此并不产生相互影响，传统Buck电路设计就能够满足电路控制需求，图3为其结构拓扑图：
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最后就是对蓄电池升压电路的设计，蓄电池在光伏发电系统中起到补充光伏电池能源的作用，当系统光伏电池受到外界因素影响而出现输出波动的时候就可以通过蓄电池系统实现对直流电压的稳定控制。在蓄电池升压电路中，技术人员使用MPPT控制逆变器以及单相Boost变换器提升电压增益效果，保持系统的稳定输出[4]。
(三)控制器主程序流程设计
笔者主要对光伏发电系统中的能量控制模块进行设计与分析，该控制程序主要包括系统初始化、工作模式选定以及根据实测情况自动跳转子功能等多个模块。其中的系统初始化程序功能包括程序初始化、定时器初始化、IO口初始化以及部分电气参数初始化设定等内容。系统在运行的过程中具有不同的运行工作模式，因此在初始化完成之后还需要对实际参数进行系统性检测，并分析系统数据进行不同工作模式的选择[5]。图4为主程序流程图。
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结束语：
综上所述，将储能技术应用于光伏发电系统中能够提高资源利用率，降低设备使用的损耗率，同时还能够保障用电的安全与稳定，提升光伏发电系统的综合效益。针对储能型光伏发电系统中存在的控制问题，技术人员根据系统的应用需求不断优化控制设计，改良控制器结构，提高发电输电的稳定性，促进发电行业的持续发展。
参考文献：
[1]杨自然,武文斌,黄绍平.带蓄电池储能的并网型光伏发电系统运行特性仿真分析[J].湖南工程学院学报(自然科学版),2020,30(03):13-17.
[2]高飚.光伏微电网中电储能系统控制策略研究[J].通信电源技术,2020,37(10):252-254.
[3]杭慧芳. 基于混合储能的光伏发电系统的控制策略研究[D].大连理工大学,2020.
[4]全俊晓.储能技术在光伏并网发电系统中的应用分析[J].电子测试,2020(02):129-130+118.
[5]刘松, 李啸骢, 陈登义. 大型光伏储能电站与同步发电机励磁的非线性协调控制策略[J]. 电力自动化设备, 2020, v.40;No.313(05):123-131.
作者介绍：
汪东林（1978.10.11—）男；安徽桐城人；汉族；硕士研究生；工程师：总监；研究方向：新能源+储能；单位?：阳光三星（合肥）储能电源有限公司。