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[摘 要]随着人们对低碳环保理念认识的提高，各种清洁能源的利用迅速得到重视和推广。具备清洁能源特点的太阳能光伏发电系统像雨后春笋，层出不穷。而储能功能不足的光伏系统并网发电往往超过电网的功率波动最大极限，使电网安全运行问题凸显。因此，探索平抑光伏系统波动下的混合储能这一问题对于光伏发电并网意义重大。本文将简单介绍一下平抑光伏系统波动下的混合储能控制的具体措施。希望为光伏发电工作者提供一点理论参考。
[关键词]光伏发电 波动 混合储能
中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0027-01
1.平抑光伏系统波动的重要性
1.1 光伏发电对环保节能的意义
随着国民经济的快速发展，人们生活质量的日益提升。需要大量的电力之源做坚强的后盾。而对电力的大量需要依赖一次性能源燃料的增加。无节制地开发利用石油、煤炭燃料不但加速了国家战略资源的枯竭，而且污染物的排放给环境、经济和社会造成的负面影响也越来越严重。因此大力开发光伏太阳能、风能等可再生能源利用技术对于国家的能源建设、环保事业、可持续发展战略具有深远的历史意义。处于光伏发电清洁性和经济性的考量，要使我国的光伏发电项目成为能源战略的“一员”尽可能取代火电等能源电力。大型并网光伏发电就是必然的选择。
1.2 平抑光伏系统波动的作用所在
光伏系统波动问题在于光伏发电系统并网所产生的电能输送不稳定的问题。影响光伏发电性能稳定的因素很多且比较复杂，如谐波、电压波动等。因光伏并网发电是弱电网接入，多数光伏发电系统距离负荷中心与输配电力主系统较远，如经常建在遥远的高山、沙漠地带，而巨量光伏发电并网发电系统的接入，接入的弱电网将不能承但巨大的系统功率波动，从而造成弱电网所带负荷的稳定供电，给整个电网的输配电系统造成工作运行的困难，甚至严重时会导致电力输送系统的瘫痪。因此只有平抑光伏系统波动带来的电力输送不稳问题，才能挖掘光伏发电潜力，解决光伏并网系统与电网输配电之间的矛盾，提升发电质量。这就必要对光伏系统的输出功率波动采取控制。
2.光伏系统输出功率波动的原因所在
光伏发电受到天气气候、环境、温度、太阳光照射时间、强度、光伏板安置的角度、位置等诸多因素的影响。故而，光伏电站的输出功率时刻在变化，最大变化率和最小的变化变化率有时是成倍的。最大时往往超过额定功率的百分之十，这样就导致了其发电量不恒定，对馈入电网的谐波有较多的影响。所有的光伏发电功率都会跟随太阳光照的强弱变化对电网负荷产生不同的影响，光伏发电往往会改变电网潮流的方向，对输送电网的规划、电力调度、配电运行方式等产生巨大的影响。光伏发电的系统能量极不稳定、间隙性大、单元本身有没有协调调度功能，这无疑加重了整个电网掌控和电力调度运行的难度。如果有大量的光伏发电系统并入电网终端，电压波动便会大大加强，造成电力输配电压不稳、无功调节装置的频繁跳动；严重影响了电力系统的保护功能的发挥。
3.蓄电池储能在光伏发电的重要作用
在光伏发电系统中，需要对其发出来电能进行存储，于光伏发电的功率输出是个变量， 受日照等多种因素的影响较大，而蓄电池广泛发电系统产生的电能起着储存和调节的作用。光伏系统产能与负载需求有时出现矛盾。夜间或者雨雪天气或无云等时间，光伏阵列发电不足，用电负载又有需求则储能的蓄电池就派上了用场 。现代的电器设备譬如冰箱、水泵等、等电动机在启动的时候需要的瞬间电流很大，，启动电流负载通常额定工作电流的一倍甚至更多。而光伏系统发出最大电流受到日照强度的影响，往往不能满足电器启动时瞬间电流强度的要求， 蓄电池则能提供瞬间电流满足应负载需求。
4.超级电容器与蓄电池混合储能在光伏发电系统中的应用
4.1 超级电容器与蓄电池混合储能的优点
超级电容器的优点是其能量密度较大，且充放电速度也快， 效率较高高，使用寿命长耐高低温好。材料无毒、环境友好，运行过程中不需要维护维护。缺点是能量密度不高，端电压波动大、串联时均压等。现在发电企业的通常把超级电容器和蓄电池混合配搭使用，利用蓄电池的能量密度较大与超级电容器的功率密度大、使用寿命长的优点相结合，使储能系统的性能提高。超级电容器和大功率蓄电池并联，不仅增大了储能系统的有效功率，还降低了蓄电池内耗，延长了放电的时间，极大的减少了储能装置的体积使其具备经济性。
4.2 光伏系统波动下的混合储能控制
超级电容器和蓄电池储能装置通常包括光伏阵列、系统控制器、蓄电池以及超级电容器组等系统。通常是使用超级电容器和蓄电池用能降低电压的功率变换器进行并联。达到系统控制器对光伏阵列的输出的电量有效掌控。其实际应用是依据光伏发电系统的实际状态，用限流模式或者是恒压模式输出电能。当光伏系统发电有能量结余时， 其中超级电容器存储光伏电池输出的电能，一旦端电压达到蓄电池能接受的电压后，蓄电池就接收充电电流。该装置很好地抑制了光伏输出电流波动对蓄电池的影响冲击，降低了蓄电池负载时的输出电流峰值，使储能装置的功率输出能力得到提高， 安全可靠、经济实用。
混合储能模式，平抑了并网功率的波动。可以有效应对日照不均等引起的光伏输出功率波动不稳的问题，可对光伏发电并网功率削峰填谷。如果对现在流行的MPPT法进一步改进，实行单向变步长追踪法， 则光伏输出功率会更稳定有效且迅速协调整合光伏发电系统的最大输出功率，提升光伏发电的工作效率。
结语：
光伏发电利用清洁的太阳能，倡导低碳环保理念，有效控制温室效应、节约能源、保护生态环境，是未来能源利用的发展方向。而只有较好的平抑光伏系统波动，科学掌控混合储能的效率，才能使光伏并网发电效率的提高成为可能，因此加强平抑光伏系统波动下的混合储能控制的研究，问题重大光伏工作者不得不察！
参考文献：
[1]雷元超，陈春根，沈骏.光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究[J].电工电能新技术.2004年03期.
[2]葉满园，官二勇，宋平岗.以电导增量法实现MPPT的单级光伏并网逆变器[J].电力电子技术.2006年02期.
[3]鲁鸿毅，何奔腾.超级电容器在微型电网中的应用[J].电力系统自动化.2009年02期.
[4] 赵争鸣，雷一，贺凡波.大容量并网光伏电站技术综述[J].电力系统自动化.2011年12期.
[关键词]光伏发电 波动 混合储能
中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0027-01
1.平抑光伏系统波动的重要性
1.1 光伏发电对环保节能的意义
随着国民经济的快速发展，人们生活质量的日益提升。需要大量的电力之源做坚强的后盾。而对电力的大量需要依赖一次性能源燃料的增加。无节制地开发利用石油、煤炭燃料不但加速了国家战略资源的枯竭，而且污染物的排放给环境、经济和社会造成的负面影响也越来越严重。因此大力开发光伏太阳能、风能等可再生能源利用技术对于国家的能源建设、环保事业、可持续发展战略具有深远的历史意义。处于光伏发电清洁性和经济性的考量，要使我国的光伏发电项目成为能源战略的“一员”尽可能取代火电等能源电力。大型并网光伏发电就是必然的选择。
1.2 平抑光伏系统波动的作用所在
光伏系统波动问题在于光伏发电系统并网所产生的电能输送不稳定的问题。影响光伏发电性能稳定的因素很多且比较复杂，如谐波、电压波动等。因光伏并网发电是弱电网接入，多数光伏发电系统距离负荷中心与输配电力主系统较远，如经常建在遥远的高山、沙漠地带，而巨量光伏发电并网发电系统的接入，接入的弱电网将不能承但巨大的系统功率波动，从而造成弱电网所带负荷的稳定供电，给整个电网的输配电系统造成工作运行的困难，甚至严重时会导致电力输送系统的瘫痪。因此只有平抑光伏系统波动带来的电力输送不稳问题，才能挖掘光伏发电潜力，解决光伏并网系统与电网输配电之间的矛盾，提升发电质量。这就必要对光伏系统的输出功率波动采取控制。
2.光伏系统输出功率波动的原因所在
光伏发电受到天气气候、环境、温度、太阳光照射时间、强度、光伏板安置的角度、位置等诸多因素的影响。故而，光伏电站的输出功率时刻在变化，最大变化率和最小的变化变化率有时是成倍的。最大时往往超过额定功率的百分之十，这样就导致了其发电量不恒定，对馈入电网的谐波有较多的影响。所有的光伏发电功率都会跟随太阳光照的强弱变化对电网负荷产生不同的影响，光伏发电往往会改变电网潮流的方向，对输送电网的规划、电力调度、配电运行方式等产生巨大的影响。光伏发电的系统能量极不稳定、间隙性大、单元本身有没有协调调度功能，这无疑加重了整个电网掌控和电力调度运行的难度。如果有大量的光伏发电系统并入电网终端，电压波动便会大大加强，造成电力输配电压不稳、无功调节装置的频繁跳动；严重影响了电力系统的保护功能的发挥。
3.蓄电池储能在光伏发电的重要作用
在光伏发电系统中，需要对其发出来电能进行存储，于光伏发电的功率输出是个变量， 受日照等多种因素的影响较大，而蓄电池广泛发电系统产生的电能起着储存和调节的作用。光伏系统产能与负载需求有时出现矛盾。夜间或者雨雪天气或无云等时间，光伏阵列发电不足，用电负载又有需求则储能的蓄电池就派上了用场 。现代的电器设备譬如冰箱、水泵等、等电动机在启动的时候需要的瞬间电流很大，，启动电流负载通常额定工作电流的一倍甚至更多。而光伏系统发出最大电流受到日照强度的影响，往往不能满足电器启动时瞬间电流强度的要求， 蓄电池则能提供瞬间电流满足应负载需求。
4.超级电容器与蓄电池混合储能在光伏发电系统中的应用
4.1 超级电容器与蓄电池混合储能的优点
超级电容器的优点是其能量密度较大，且充放电速度也快， 效率较高高，使用寿命长耐高低温好。材料无毒、环境友好，运行过程中不需要维护维护。缺点是能量密度不高，端电压波动大、串联时均压等。现在发电企业的通常把超级电容器和蓄电池混合配搭使用，利用蓄电池的能量密度较大与超级电容器的功率密度大、使用寿命长的优点相结合，使储能系统的性能提高。超级电容器和大功率蓄电池并联，不仅增大了储能系统的有效功率，还降低了蓄电池内耗，延长了放电的时间，极大的减少了储能装置的体积使其具备经济性。
4.2 光伏系统波动下的混合储能控制
超级电容器和蓄电池储能装置通常包括光伏阵列、系统控制器、蓄电池以及超级电容器组等系统。通常是使用超级电容器和蓄电池用能降低电压的功率变换器进行并联。达到系统控制器对光伏阵列的输出的电量有效掌控。其实际应用是依据光伏发电系统的实际状态，用限流模式或者是恒压模式输出电能。当光伏系统发电有能量结余时， 其中超级电容器存储光伏电池输出的电能，一旦端电压达到蓄电池能接受的电压后，蓄电池就接收充电电流。该装置很好地抑制了光伏输出电流波动对蓄电池的影响冲击，降低了蓄电池负载时的输出电流峰值，使储能装置的功率输出能力得到提高， 安全可靠、经济实用。
混合储能模式，平抑了并网功率的波动。可以有效应对日照不均等引起的光伏输出功率波动不稳的问题，可对光伏发电并网功率削峰填谷。如果对现在流行的MPPT法进一步改进，实行单向变步长追踪法， 则光伏输出功率会更稳定有效且迅速协调整合光伏发电系统的最大输出功率，提升光伏发电的工作效率。
结语：
光伏发电利用清洁的太阳能，倡导低碳环保理念，有效控制温室效应、节约能源、保护生态环境，是未来能源利用的发展方向。而只有较好的平抑光伏系统波动，科学掌控混合储能的效率，才能使光伏并网发电效率的提高成为可能，因此加强平抑光伏系统波动下的混合储能控制的研究，问题重大光伏工作者不得不察！
参考文献：
[1]雷元超，陈春根，沈骏.光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究[J].电工电能新技术.2004年03期.
[2]葉满园，官二勇，宋平岗.以电导增量法实现MPPT的单级光伏并网逆变器[J].电力电子技术.2006年02期.
[3]鲁鸿毅，何奔腾.超级电容器在微型电网中的应用[J].电力系统自动化.2009年02期.
[4] 赵争鸣，雷一，贺凡波.大容量并网光伏电站技术综述[J].电力系统自动化.2011年12期.