李成金海霞
（国网延边供电公司吉林省延吉市133000）
摘要：在现代社会的前进道路上，愈来愈多的能源被消耗，导致其越来越缺乏。为了解决这个问题，光伏发电作为理想能源的太阳能的应用，是一项重要研究内容。在这个大环境下，光伏发电的很多相关技术获得了大力发展的空间。在发展的同时，光伏发电技术的弊端渐渐显现出来，最主要的问题就是效率低、成本高。为了更好地将光伏技术普遍化，我们就要对其效率进行研究，这样光伏系统就可以有较高的效率，从而在生活中得到广泛的应用。
关键词：光伏电站；发电效率；多路MPPT
1分布式光伏电站发电效率目前存在的问题
光伏发电是环境效益最好的电源之一，是我国鼓励和支持开发的可持续发展的新能源。光伏发电站的建设代替燃煤电站的建设，将减少对周围环境的污染，并起到利用清洁可再生资源、节约不可再生的化石能源、减少污染及保护生态环境的作用，具有明显的社会效益和环境效益。光伏发电尽管有很多传统发电所不能比拟的优势，但在其应用过程中却有一个问题制约着它的普遍化，即效率提升问题。目前用于提升光伏电力系统输出效率的技术手段主要包括：提高光电转换效率、提高光板有效接受面积和最大功率点跟踪技术等。
下面我们将对目前存在的提高光伏系统效率的方法进行一下分析，说明其存在的一些问题：
（1）使用自动跟踪方法是当前提高光板有效接受面积的主要途径。它的工作原理是调整光伏电池板与太阳光的相对角度，让光伏电池板时时刻刻与太阳光保持90度的倾角，这样就可以保证它每时每刻的输出功率值都是最大值。从对国内外太阳能跟踪器的研究中我们可以发现这样一个规律：它的发展历程是从单轴、双轴到多轴；控制模式也是从单一模式发展到双模式。为了最大可能地得到太阳能，研究出许多跟踪精度高、昂贵的跟踪器，这就与光伏系统要求的经济性产生了一定的矛盾。
（2）光伏阵列在实际运行中的工作状态往往不太稳定，这是因为在工作时会遇到很多影响其工作性能的因素，例如：丛云、树木的遮挡，设备或其他结构的阴影，模块表面的杂物或遮挡物等，这时其性能就会受到这些因素的影响，输出效率就会降低。从而在对光伏电力系统的效率提升进行研究时，非常需要关注在有遮蔽的环境下光伏阵列的运行。通过对这种条件下光伏系统的工作性能进行全面的、清晰的分析，进而对光伏阵列在这种环境下如何提升效率提出合理方案。
（3）最大功率点跟踪（MPPT）与光伏电力系统的工作效率有很大关系。在对最大功率点进行跟踪时，最根本的一步就是要选择出一种适合特定环境下光伏系统的MPPT控制算法。在实际应用及研究中常用的MPPT控制算法主要有恒定电压法、导纳增量法等，然而在有阴影的条件下使用以上所述的几种控制算法进行跟踪就会出现局部极值点，这并不是我们所追求的最大功率点，这就使得系统输出的功率不能时刻保持最大。因此就需要我们努力研究出有效的、精确的MPPT算法。
2提升光伏电站发电效率的途径
2.1提高光伏电池光电转换效率的措施
（1）寻找、开发光电转化率更高的新材料，如：聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池等。
（2）对现有的加工工艺、技术进行改进和更新，使单晶硅等转化率高的电池成本得到下降。
（3）使用高聚光材料加工电池。
（4）研究太阳能光电池阵列的优化组合算法，实现太阳能光电电池阵列的优化组合。
2.2光强跟踪
为了使太阳光入射角始终保持与太阳能电池板的垂直，研制开发了光强跟踪系统。通过对太阳光强的跟踪，使得太阳能电池板的朝向比较精确地跟踪太阳位置的变化，从而提高太阳能电池板的发电效率。根据跟踪控制部件中控制信号产生的方式，广义上可将跟踪技术分为主动式、被动式和混合式3类。主动式跟踪是利用控制器中预先存储的与当地经纬度相关的太阳运动的轨迹函数，由实时时钟来获得精确的时间信号，从而计算出不同时刻太阳的高度角与方位角。该方法虽能提高太阳能利用率，但结构复杂，成本比被动跟踪器高。被动跟踪系统则是采用光强控制法，利用光敏元件和传感器进行信号调节，被动地跟随太阳转动。被动跟踪信号时信号采集都是由传感器完成，因此在多云或者阴天环境下会出现无法跟踪的问题。此外由于光敏传感器处在室外环境中，易受灰尘、热斑等因素的影响，使暗电流发生变化，从而导致所提供的跟踪信号不稳定。跟踪系统有比固定式更高的功耗、有更为复杂的结构、有更高的制作成本。但实践证明，跟踪式比固定无跟踪的功率输出可以增加25%左右，双轴式太阳能跟踪系统增加40%左右，而极轴式太阳能跟踪系统能够简化结构、降低成本，使得效率要高于双轴跟踪系统。
2.3最大功率的跟踪法（MPPT）
最大功率点跟踪（MPPT）控制策略是实时检测光伏阵列的输出功率，通过一定的控制算法预测当前状况下阵列可能的最大功率输出，从而改变当前的阻抗值使得阵列输出的功率最大。常用的最大功率跟踪方法有：功率配方法、扰动观察法、导纳增量法。
（1）功率匹配方法。根据相关数据得到太阳能阵列的输出特性，使得特定的辐射和负载条件下达到功率的最大化，故存在一定的局限性。
（2）扰动观察法。通过扰动电池板的输出电压，判断前后系统输出功率的变化。易于实现、利用效率较高，但当光强急剧变化的时候，会产生振荡，系统工作点无法稳定在最大功率点上。
（3）导纳增量法。通过对电池板的功率—电压曲线进行求导，得出最大的功率点。这种方法控制效果较好、稳定度较高，而且不受时间的影响，但算法复杂，对系统要求高。基于以上3种做法，又提出三点比较法、改进的导纳增量法、三点最小二乘法等，这些改进算法可以有效地克服原来方法的缺点，实现比较稳定的跟踪。统计研究发现，MPPT技术能够使得光电转换效率提高20%以上、经济成本比较低，是目前降低光伏发电系统发电成本、提高发电效率的最直接、最有效的方法。
2.4设计标准化
设计标准化对光伏电站的主要损耗进行了针对性的优化设计，提高了系统效率，比如将各个月份的太阳辐射量与系统效率分布的匹配优化，或者组件与逆变器容量和工作电压的匹配优化等，如此标准化设计也便于运维制度的统一运行，同时，运维经验可以进行复制推广，有利于运维方案的改善和提高。
2.5做好关键设备选型
关键设备奉行质量第一的原则，同时兼顾成本控制。特别要注意光伏组件的性能与安全，建议使用一流品牌；支架关注其可靠性，需要耐得住环境的腐蚀；汇流箱则关注断路器选型和过载能力；而逆变器则重点看它的逆变效率和电能质量，一般来说，一个电站尽量不要超过2种品牌。组串式逆变器是多路MPPT的技术方案，不仅可以提高发电量，而且不需要建设逆变器房，对于设计、施工都是比较大的简化。
2.6规范化的施工和运维管理
项目建设过程施行三位一体的管理制度，由业主、施工单位与监理单位协同合作，保证项目的进度和质量。通过远程监控中心检测光伏电站的太阳辐射量、发电量、系统效率、关键设备的性能指标等，可以总结系统效率的规律和影响因子。有必要建立区域性维护中心，由一支独立、专业的检修队伍直接对口各项目公司电站，并专一负责电站的抢修及春、秋检。
3.结语
太阳能是取之不尽、用之不竭的一种绿色能源。但是能量转换率低的缺点，阻碍了太阳能技术的推广应用。要想充分利用太阳能，还需要不断提出新的技术设计、新的结构、发现新的材料，提高效率，降低成本，使其在生活中得到广泛应用，缓解能源危机带来的压力。
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