李本雄 陈秋銮
中国电建集团海南电力设计研究院有限公司 海南省海口市 570203
摘 要：太阳能属于绿色能源，是应对全球环境问题时优先选择的一种能源。储能光伏系统的功率小、用地少，能够直接走进千家万户，应用优势十分明显，是许多企业积极研发的重要方向。本文主要从储能光伏系统结构、能量管理策略两方面展开分析，以作借鉴。
关键词：储能光伏系统；功率控制；能量管理
目前，环境污染已成为全球性问题，保护环境、绿色发展已成为国家的发展战略。为了应对煤炭、石油等不可再生资源急剧减少的客观形势，太阳能、地热能、潮汐能等等可再生资源成为更多的人所倾注的研究方向。太阳能光伏发电系统每产生1KW·h的电能，需要将电池或其他设备能耗量除去，与1.14kg的CO2排放量大致相当，对降低生产能耗具有较好的应用价值。太阳能的使用不受数量、地域、噪声、污染等方面的影响，逐渐成为许多国家实现长远发展的、重要的能源种类，衍生出了一个电力系统应用新能源的新时代。光伏发电主要应用了太阳能，绿色、环保的优势显著，优化储能光伏系统能量管理策略，能够更好的应用太阳能资源，凸显其应用优势，具有较明显的实用价值。
1储能光伏系统的结构
储能光伏系统的整体结构，如图1所示。
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供电单元、负载单元、储能单元三个部分共同构成了储能光伏系统。具体来说，所谓供电单元，即太阳能光伏电池、电网；负载单元，即直流负载、电网；储能单元，也就是蓄电池。太阳能光伏电池的主要功能是供电，若其能量不足、蓄电池能量供应不符合负载需求时，电网能量供应十分必要，借以支持负载。蓄电池的储能作用，维护了系统的正常运行，利用有效的充放电方式来平衡能量。换言之，光伏电池高于蓄电池负载需求的电能，主要用来承担负载，必要时需要充电；当电能不足时，蓄电池放出电能，成为电源的一部分。谐振变换器对光伏电池、蓄电池、电网之间起到了电气隔离作用，这是针对一种特殊情况，如连接光伏电池、蓄电池的正负极后，电子电器上的电网电压会形成一个完整的回路，对此时增大的危险系数， 可以起到较好的防范作用，保护相关工作人员的生命财产；并且减少了光伏系统中直流电进入电网时电压器的不良因素。系统运行负载的客观需求下，光伏电池是首选供电设施，能量输出不充分时，只能以蓄电池作为补充供电设备；在两种设施同时供电的情况下，仍不能满足客观负载需求时，需要以电网能量作为支撑。
2储能光伏系统能量管理策略
能量管理策略的实施，能够更好地维持系统运行的稳定，需要以能量管理的基本原理为基础，结合功率平衡原理，科学制定出系统能量管理方案。
2.1基本原理
系统内部各个单元的输出功率保持平衡状态，是维持储能光伏系统能量管理顺利展开的前提条件，即功能单元、负载耗能之间的一种稳定与平衡，其中的负载能耗有时也将蓄电池、电网运行中的负载情况包括在内。
分布式并网发电系统的运行过程，需要保持功率平衡状态：
（1）
式（1）中，表示发布式发电系统内，第m个发电单元的实际功率；M指发电单元总数；表示第n个储能部分具体吸收、释放的功率；N指储能部分总个数；表示电能对系统的放出功率或系统本身获取的实际功率；指第k个负载的功率大小，K指系统负载的所有个数。基于此，式（1）可改写成：
（2）
式（2）中，指光伏电池实际发出的功率大小；表示蓄电池在发出、吸收状态下的实际功率；表示电网在发出、吸收状态下的实际功率；指负载下的功率大小。
2.2以功率平衡为基础的集中式储能光伏的能量管理
系统能量管理策略，以光伏电池输出功率最大化为目标，维护系统稳定，并且以高质量状态持续、稳定地输出电能，蓄电池单元的充电过量、放电过量情况得到有效控制，使用寿命明显延长。
系统能量管理策略，主要基于功率平衡式的原理制定、应用。系统内部各个发电单元、实际负载情况，是系统运行过程中作为划分工作模式时的基础。发电单元发生异常故障或功率输出断裂时，就以零作为输出功率结果；光伏电池作为其中最重要的一部分，遇到一些特殊的气候条件，如阴雨天气、夜晚环境时，光伏电池能量会增大异常故障的发生几率，正常输出状态常常不能再继续维持，Boost输出电路会被阻断，输出功率需要以零作为计算数据。蓄电池单元的基本原理与发电单元较为相似，在低电压状态、使用故障发生的情况下，输出功率应以零为计算数据。系统能量管理流程图，如图2。
储能光伏系统要坚持以能量管理控制原则为基础，制定出更加合理的管理策略，也就是供电单元能量输出时，系统运行的实际使用顺序。一般情况下，光伏电池主要用于供电，基本运行原理是：光伏电池为第一使用顺序，用于发出能量；第二使用顺序时蓄电池储能，用于负载或光照不足时支持负载的来源；最后的使用顺序电网能量的供应，需要购买使用。光伏电池、蓄电池能量都不能承担负载需要时，才会进入此项使用顺序。
图2中，光伏电池电压为、电流为；蓄电池电压为、电流为；负载电流为、电压为；光伏电池的输出功率为，蓄电池的输出功率为，电网的输出功率为；负载消耗的具体功率表示为；蓄电池饱满状态下电压的最大值为；此时蓄电池的实际放电深度为原有的30%。系统稳定状态下的运行，各个单元、负载的实际电压电流等具体数值，都需要进行实时检测，获得具体的功率输出值。同时，根据图2中的流程图确定更加适宜的工作模式，更大程度的优化系统能量管理效果。
3结束语
电力能源是人们日常生产生活的必要能源，火力发电模式的成熟化，增大了化石能源的使用量，不能适应现阶段的绿色、生态发展战略。光伏发电主要应用了太阳能，以环保、绿色的能源特性，表现出更强的发展潜力。光伏发电产业的良性发展，需要在了解储能光伏系统的结构、基本原理的基础上，实行以功率平衡为基础展开的能量管理策略，进而保障系统内部的各个单元保持较稳定的运行状态，使能量之间达成平衡，实现进一步的优化。
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