光伏电站功率预测系统开发与设计

光伏电站功率预测系统开发与设计

赵永青

（国华（哈密）新能源有限公司新疆哈密839100）

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也突飞猛进。社会飞速发展，化石能源同时被大量消耗，导致全球剩余能源不足，而由消耗化石能源导致的全球环境问题，如温室效应、海平面上升等也逐渐加剧，环境质量日趋恶化。从而，人类迫切渴望得到一种新的能源，既能无限使用，又不会导致环境恶化，所以，可再生能源和新能源逐渐被大众所发现、认可、使用。其中，太阳能因其分布广泛、资源丰富、清洁、安全、便利、高效等特点，成为新能源中最具发展潜力一员，是不同国家和地区重点发展的对象之一。分布式光伏发电中，储能技术是其关键问题，也是众多学者研究的热点内容。本文介绍了分布式光伏发电中储能技术的分类及其发展。储能是指利用一定的媒介，将电能等能源以一定的形式进行存储，在有利用需求时再将其释放做功发电的技术。储能技术对光伏发电有至关重要的作用。众所周知，在不同时间、不同地区太阳光的强度有所差别，其变化受太阳高度角、海拔高度、云量、大气透明度等影响，而太阳光强度的变化会引起接收太阳能端侧的不稳定，导致输出功率间歇性波动，进而使得用户端接收到的电量不稳定。所以将储能技术应用于光伏发电，可以在白天发电的同时，将富余电量储存起来到夜晚不至于断电，有效解决系统不稳定，使能源的供给侧与使用侧达到平衡，稳定发电。储能系统在分布式发电中可以稳定能量来源、平稳输出能量、调频调压、负荷跟踪、热备用和电能质量管理，使得分布式太阳能发电更好的服务人类，促进太阳能发电的发展。

关键词：光伏电站；功率预测；系统开发；设计

引言

工业化革命以后，工业和机械，尤其是对能源消耗巨大的重工业成了经济社会发展的支柱。工业发展和运作都离不开能量和能源的消耗，也可以说，目前社会经济能够快速发展，很大程度上依靠的都是能源。但是一味地追求经济的发展，对能源造成了过度的消耗，进一步导致了生态环境的破坏。而生态环境遭到严重破坏，会对全球各个方面造成影响，导致能源无法为世人所用，最终造成经济下滑，人类社会破坏。这是一个恶性循环。因此，寻找人类与自然共同生存，共同发展的相处模式成为一个全世界都在关注的课题。可再生能源的利用正是由此而来的。太阳能可以说是其中最大而且取之不竭的一种能源。经研究数据显示，每天的辐射能等同于2.5亿桶石油。如果能用这些辐射能代替传统的能源供给，那么无论对于经济发展，还是生态环境来说都是一个巨大的福音。因此太阳能的使用技术发展之迅猛，是难以想象的。它不仅仅是一种新的替代能源，更成为全球的一大新兴产业。

1光伏发电系统构成

1.1太阳能光伏电池组件

技术的发展推动了时代的进步，随着太阳能光伏发电技术的成熟，其系统也不断完善，主要的部件是蓄电池、光伏电池组件、控制器、逆变器，这四个部分不可分割，成为太阳能光伏系统的重要部分。电池组件是一个重要的设备，主要是太阳能电池片通过一定的结构性串并和组合，再利用太阳能专用钢化玻璃和密封材料层压而形成的，玻璃是透光性较好、强度非常高的玻璃，整体性能良好。密封材料对太阳能电池的性能有一定的提升，其主为重要的功能是抗紫外线的辐射，有效保护电池各组件的安全，实现稳定的工作。可以说，电池组件是光伏发电系统的最为核心部分，器件工作对电池的影响非常大，对电池能量的发挥起到重要作用。较常用光伏电池有多晶硅电池、单晶硅电池和非晶硅电池三种，需要根据不同的能源性质，做好电池组的选择与使用，达到理想的目标效果。

1.2蓄电池

太阳能并不是一种稳定的能源，晴天获取量更多一些，为了保证能源的不浪费，为阴雨天气提供能量，在光伏发电系统中需要有多组蓄电池，这是为了全面做好能源的储能，通过有效的能源转化，将由太阳能转化成的直流电能变成化学能，使有效的能源得到大量的储存，这样，当能源负载的时候，就会形成稳定的能源供给，确保良好的应用效果与质量。太阳能光伏发电系统的输入能量稳定性不强，也就是说，能量不足会对工作产生影响，只有全面通过配备蓄电池的方式，才能保证能源达到稳定级，对负载的情况做好补充，保证设备可以正常工作。通常讲，蓄电池容量要保持在一个稳定的水平，不能太大更不能过小，通过适当的选择利用，确保使用寿命更加稳定。

2提高光伏集中接入地区电力外送及消纳能力的措施

2.1建立独立光伏发电系统

光伏发电技术是在传统能源告急的社会背景下产生的，其应用前景非常广泛，随着石油、煤矿等不可再生资源逐渐枯竭，可再生资源应用受到全社会的重视，太阳能开发潜力巨大，在新能源产业发展与建设上，发挥了重要的作用，在国家电网建设中，太阳能的并网，全面实现了环保、节能、高效的能源供应。为了全面推进太阳能能源建设，需要在光伏发电系统上建立起更加完善的模式，不断推动太阳能建设，实现良好持续的发展目标。随着能源建设发展，对太阳能开发与利用的要求也越来越高，为了保证太阳能的充分利用，对位置选择时，通常选在海岛、边防哨所等距离电网较远的偏远隔离地区，这样通过与公共电网相互连接，产生巨大的能源供给，保证了有效利用。太阳能发电一般为白天发电，而现实生活工作中对电能的需求则是24小时不间断，为了确保用电时间，则需要在独立光伏发电系统中配置储能原件，保证能源源源不断的供应。只有不断提高不同地理位置、不同自然环境的太阳能开发与利用，才能形成可靠、安全、稳定的用电效果，保证偏远地区用电质量。

2.2无功平衡

光伏系统的功率因数可以达到0.98以上，属于纯有功输出范畴。从现行规定可知，为确保无功补偿能满足按照分层分区进行就地平衡的基本原则，光伏系统必须进行无功补偿，以此满足公共电网对无功提出的具体要求，保证电能质量，避免产生较大的线损。如果光伏系统采用10kV的电压与系统相接，则高压侧的功率因数主要处在0.85~0.98范围内，为达到就地平衡目的，光伏系统需要以装机容量为依据进行无功补偿，一般按装机容量60%控制。具体的工程当中，需要综合考虑公共电网实际情况与用电负载，以此为无功平衡设计提供可靠的参考依据。

2.3电压波动

光伏系统输出功率和光照强度有直接关系，在光照相对较强时，系统输出功率达到最大，而在光照较弱时，其输出功率急剧减小。基于此，除设备故障外，光照强度、气候、温度等都会对输出功率造成直接影响，使其极不稳定。按照现行技术规定对光伏系统突然发生切机时的电压影响进行计算，在计算过程中，功率因素需要乘以0.8的补偿系数。在光伏系统并网过程中，需要做好电压波动记录，并根据波动情况进行补偿，而实际运行过程中，光照强度实际变化属于渐变的过程，其波动值一般在1%以内。

2.4混合型光伏发电系统构建

混合型光伏发电系统是一种综合性的应用，通过对以往经验的总结，实现了综合应用效果，这是一种有效的发电方式，在光伏发电系统中性能更加稳定，是综合性能更加强大的系统。通过系统的构成，全面集中不同发电模式优势，并通过一定的渠道得以展现发挥，发挥了优势，弥补了彼此不足，大大提高了电能效率。光伏发电具有不稳定性的特征，为了不受环境天气的影响，保证工作的稳定，则会根据不同的地区条件，做好光伏发电与其他发电模式相结合的方式，通过这种综合方式应用，提高了发电效果，保证了供电连续性，有效降低恶劣天气影响。

4结语

综上所述，对太阳能光伏系统而言，其发挥重要作用的关键在于并入公共网络，而并网却是一个复杂的过程，既涉及逆变，又与升压有密切关系，需要专门设计相应的逆变器，并针对可能出现的电压波动、谐波与无功平衡等问题，制定行之有效的措施加以解决，从而保证光伏系统并网的可靠性，使光伏系统充分发挥应有作用。

参考文献：

[1]粟然，李广敏.支持向量机回归的光伏发电出力预测[J].中国电力，2018，41（2）：74-78.

[2]陈昌送，段善旭，殷进军.基于神经网络的光伏阵列发电预测模型的设计[J].电工技术学报，2017，24（9）：153-158.