近年來，在全球大力發(fā)展清潔可再生能源的背景下，光伏行業(yè)蓬勃發(fā)展，而清潔能源的不穩(wěn)定性和間歇性又推動(dòng)了光伏儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)為能源的生產(chǎn)、存儲(chǔ)和釋放提供了完美的答卷。光伏發(fā)電技術(shù)憑借其綠色、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，已成為綠色經(jīng)濟(jì)引擎，海內(nèi)外光伏市場(chǎng)呈現(xiàn)躍進(jìn)式發(fā)展態(tài)勢(shì)。隨著投資成本不斷下降、發(fā)電效率逐年提升，全球光伏平價(jià)大時(shí)代已經(jīng)來臨。但是光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)出的電力不穩(wěn)定，具有間歇性，且與用電高峰存在時(shí)差等問題，因此電力系統(tǒng)引入光伏儲(chǔ)能技術(shù)提升電網(wǎng)的靈活性，平滑電力輸出，起到調(diào)峰調(diào)頻的作用，光伏儲(chǔ)能技術(shù)一體化成為新的發(fā)展趨勢(shì)。這是因?yàn)槿蚬夥袠I(yè)能夠跨越式發(fā)展離不開光伏儲(chǔ)能技術(shù)的快速崛起。而光伏儲(chǔ)能技術(shù)在發(fā)電端、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷端都有需求，光儲(chǔ)融合，全面提升了光伏發(fā)電的滲透率。為什么這么說呢?因?yàn)楣夥鼉?chǔ)能技術(shù)能夠有效解決光伏發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性問題，以及與用電高峰的時(shí)差問題，能夠讓普惠光伏進(jìn)入千家萬戶。
由此如何在光儲(chǔ)技術(shù)一體化系統(tǒng)中提供多種交鑰匙解決方案?將成為光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師與廠商必須解決痛點(diǎn)與應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)。
應(yīng)該說隨著半導(dǎo)體芯片集成度增髙與功能的增強(qiáng)，則為應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)提供了多種光伏發(fā)電解決方案。
值此本文將對(duì)電力系統(tǒng)引入儲(chǔ)能技術(shù)中關(guān)于基于“混合信號(hào)“微控制器+AI的智能電弧檢測(cè)和阻斷設(shè)計(jì)方案與應(yīng)用芯片技術(shù)拓展光伏儲(chǔ)能技術(shù)的快速崛起以提升電網(wǎng)的靈活性，平滑電力輸出等問題作研討。與此同時(shí)從源頭上應(yīng)用微控制器助力光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的構(gòu)建也將成為新質(zhì)生產(chǎn)力的增長(zhǎng)點(diǎn)。
據(jù)此先從光伏存儲(chǔ)系統(tǒng)新理念述起。圖1為光伏存儲(chǔ)系統(tǒng)新理念架構(gòu)框圖。
圖1中人機(jī)接口(HMI)。太陽光照射在光伏板上，光伏存儲(chǔ)系統(tǒng)通過光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為直流電能，這時(shí)需要電弧檢測(cè)與阻斷技術(shù)來保證光伏發(fā)電的安全。應(yīng)用新型“混合信號(hào)“微控制器，結(jié)合邊緣AI算法，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的拉弧識(shí)別。其“混合信號(hào)“微控制器系列特征是包含五個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、七個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器、六個(gè)運(yùn)算放大器和七個(gè)比較器的產(chǎn)品，同時(shí)還集成了USB-C供電控制器，184皮秒的高分辨率定時(shí)器，具有靈活數(shù)據(jù)速率的CAN接口以及可加速某些三角函數(shù)的數(shù)學(xué)單元，如典型的有STM32G4型系列。
當(dāng)光伏發(fā)電發(fā)出來的電能需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，在配電上網(wǎng)前，要將直流電逆變?yōu)榻涣麟�，這就需要用到儲(chǔ)能變流系統(tǒng)(PCS，Power Conversion System)，則“混合信號(hào)“微控制器可提供平臺(tái)化解決方案。因電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的需要，暫時(shí)不能上網(wǎng)的電能，需要儲(chǔ)存起來作為備用電源，這就用到光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，而“混合信號(hào)“微控制器也同樣可提供經(jīng)過市場(chǎng)驗(yàn)證的方案。我們還需要人機(jī)交互系統(tǒng)對(duì)光伏存儲(chǔ)系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)看。根據(jù)通信監(jiān)控模塊的不同復(fù)雜程度，可選用不同的“混合信號(hào)“微控制器系;如果需要更高的CPU性能、圖形性能，或者運(yùn)行在一種開源的操作系統(tǒng)(如Linux系統(tǒng))，其新型“混合信號(hào)“微控制是理想的選擇。除了這些光伏子系統(tǒng)，還可用于RSD(快速關(guān)斷)、MPPT(最大功率點(diǎn)跟蹤)等系統(tǒng)中。
然而該光伏存儲(chǔ)系統(tǒng)在應(yīng)用中呈現(xiàn)多種生電氣火災(zāi)，其中最嚴(yán)重的是直流拉弧引起的電氣火災(zāi)。如何應(yīng)對(duì)與克服防止，已成為重中之重。
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