光伏发电系统优化分析.pdf
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1、光伏发电系统优化分析汤叶华,谢建,刘祖明,廖华,陈庭金(云南师范大学太阳能研究所,云南昆明6 5 0 0 9 2)摘要:大力开发太阳能光伏发电技术是解决电力缺口的一个重要方向。文章提出了一个以多种方式对负载供电的复合型的供电系统;对其中的主要元件作了简要的介绍;并以昆明地区的一个光伏发电系统的实例进行了分析。关键词:光伏电池;电源控制系统;蓄电池;远程控制系统中图分类号:T M 6 1 5文献标识码:A文章编号:1 6 7 1 5 2 9 2(2 0 0 6)0 3 0 0 1 6 0 3o p t i m i z a t i o na n da n a l y s i so fP Vp o
2、w e rs y s t e mT A N GY e h u a,X I EJ i a n,L I UZ u m i n g,U A OH u a,C H E NT i n g-j i n(S o l a rE n e r g yI n s t i t u t eo fY u n n a nN o 咖a lU n i V e r s i t y,K u n m i n g6 5 0 0 9 2,C h i n a)A b:譬t r a c t:E n e r g yr e q u i r e m e n ti si n c r e a s i n gs h a r p l ya l o n g
3、w o t ht h ed e V e l o p m e n to ft h es o c i e t y P Vt e c h n o l o g yi sa ni m p o r t a n tw a yt os o l v et h ee n e r g yp r o b l e ma n di th a sv a r i o u sp a t t e m st os u p p l yt h eu s e r An e wp o w e rs u p p l ym o d eh a sb e e nd e s i g n e d I tc a ns u p p l yp o w e
4、ri nm a n yw a y s,n o to n l ys t a n d a l o n eo rg r i d c o n n e c t e ds y s t e m,a n da ne x a m p l ei sf 0 U o w e d K e yw O r d s:s o l a rc e l l s;p o w e rs u p p l ys y s t e m;a c c u m u l a t o r;r e m o t ec o n t r o l l i n gs y s t e m1 光伏系统供电方式光伏供电系统主要分为独立光伏系统和并网光伏发电系统。独立光伏系
5、统是光伏应用的重要领域之一,它包括边远地区的村庄供电系统、太阳能户用电源系统、通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池可以独立运行的光伏发电系统。目前,独立光伏系统主要是偏远的无电网区的中小功率用户供电。并网发电系统是与电网相连并向电网馈送电力的光伏发电系统。目前从技术上可以实现的光伏并网发电系统有屋顶并网发电系统和沙漠电站系统。光伏并网发电系统省去了蓄电池,保证了系统的可靠性、降低了系统成本,还可以季节性调节电网的负荷。2 复合式供电系统设计(1)设计原理图及功能图l 所示的复合式供电系统设计,可以根据各地的资源和环境的具体情况,将柴油发电、风力发电、水力发电、生物质能发电等各种形
6、式的电能作为互补能源,也可以和太阳电池发电相结合作为复合式能源系统,确保系统能全天向负载供应电能。太阳能、风能是清洁、无污染的绿色环保能源。本文主要对太阳能光伏发电技术的供电模式进行设计。图1 复合式供电模式示意图本系统的供电方式如下:逆变器输出的交流电可和电网并联向负载共同供电;当光伏方阵产生的电量有余时,可以向并联的电网输送电量;收稿日期:2 0 0 5 1 2 1 9作者简介:汤叶华(1 9 8 2 一),女,云南建水人,硕士研究生,研究方向为太阳能光伏发电技术。1 6 万方数据当光伏方阵产生的电量不够时,并联的电网可补充供电。(2)系统设计太阳电池板光伏方阵由若干太阳电池板串联和并联构
7、成。光伏方阵输出的直流,一U 特性具有很强的非线性,光伏电池的输出随着日射强度和太阳电池本身的工作温度变化。每个太阳电池板又是由若干太阳电池串联和并联构成的,所以设计光伏方阵时,应根据负载所需的耗电量和当地自然条件、气象及地理条件来确定光伏方阵的容量【2 。电源控制器此电源控制系统包括逆变器和控制器。该控制系统能实现太阳电池板与太阳电池的电压自动识别和自动匹配、充电过程的自动调节及放电过程的自动控制和保护。电源控制器的主电路采用P W M 整流器拓扑结构,它的动态响应速度非常快,具有功率因素可控、网侧电流正弦化、能量双向流动和控制功能优良等特点,可将光伏方阵产生的直流电转换成交流电,并使光伏方
8、阵能达到最大限度地功率输出。图2 并网时各物理置的向量关系图2 为并联电流,、电网电压U、电感电压巩和逆变器输出电压的矢量图 3 。图中中为所要求的并网电流滞后于电网电压的相位角。蓄电池由于昼夜的交替、四季的更换和气候的变化等影响仅靠光伏发电不能全天连续地供电,所以需要采用较大容量的蓄电池储能系统来平衡供电。与太阳电池方阵配用的蓄电池在浮充状态下工作其电压随方阵发电量和负载用电量的变化而变化,它的蓄电量比负载所需电量大得多。蓄电池的充放电还受环境温度的影响,因此太阳电池方阵和蓄电池系统之间优化设计应考虑气候和环境的条件 4 垌。监控器监控器既能对近距离光伏电站进行监控,还能进行远程监控:既能积
9、累历史数据,还能进行实时性测量:监控器还可以检测该电站所处位置的气候状况和辐照度,收集各反馈数据(如发电量和负载状况),检测光伏电站的运转情况。有线远程监控可以电信公话网为媒介,以定期和不定期的方式传输系统运行的数据,具有远程监控的功能【7】。系统的监控器还可利用宽带网运算和其传输快捷的特点进行监控。有条件的情况下,建立一条专线。将分散的能源系统集中调度管理,实现电网的调峰、分配、计量和有效使用。对光伏系统进行状态监控、故障检测、能源调度与分配、计量等,既减少了人为干扰,也减少了开支,为系统的改造、优化设计以及科学研究提供了有用的数据。系统的安全性能在光伏列阵附近设立独立的避雷塔,能有效地保障
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- 发电 系统 优化 分析
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