50kW_p并网光伏实验电站的综合设计、搭建与运行

为深入研究新型光伏器件的实际性能及影响光伏电站发电效率的关键性因素,设计并建成一座多种光伏设备组合交叉安装的50 k Wp并网光伏实验电站。根据电站实际运行数据,对比了不同气象条件下光伏阵列选用不同类型组件、智能优化器以及不同容量逆变器的发电状况,分析了辐射量变化对光伏电站发电量的影响。结果表明:各类型光伏组件中双面电池输出特性表现最佳,其发电量高于其他类型组件;对于无阴影遮挡的光伏发电系统,智能优化器的作用得不到有效发挥;采用较小容量逆变器可减少太阳能电池组串模块间的差异性带来的影响,增大光伏阵列总发电量;受太阳辐照度变化影响各类型光伏组件实际输出最为稳定的是多晶硅电池。多晶硅电池和双面电池在并网光伏发电系统应用中具有较大的优势。     

经济型向阳跟踪PV电站的设计与实现

提高光伏阵列电站的发电量和工作效率,系统实行向阳跟踪技术是关键。研制了一种新型光方位传感器,由两个布置成一定角度感光面朝外硅光电池组成,并进行实验。实验表明长时间跟踪引发的能量损失得到降低,光伏阵列电站能量转换得到改善,控制和机械装置简化,成本低应用推广方便。     

光伏电站分时段多倾角发电方法

为提高光伏电站的发电量和收益,提出将每年划分为多个时间区间,对每个时间区间内光伏阵列的最佳倾角进行分别计算的优化方法.使用Labview语言开发了计算软件,以辽宁省沈阳市为例进行了计算,比较了固定倾角和多倾角情况下光伏组件表面接收到的总辐照量.对固定倾角和多倾角情况下的投资和收益情况进行了详细比较.搭建了实验平台并进行对比实验,实验结果表明:利用多倾角阵列比固定倾角阵列的发电量有明显提升.     

大型光伏并网系统的建模与仿真

该文提出了大规模光伏并网系统数字仿真模型,基于这一模型,在C++Builder开发环境下,开发出了相应的软件,并给出了仿真实列;计算结果表明:利用该软件和安装地点的气象数据以及光伏阵列的配置,可以计算光伏电站系统各部件的功率及分布,从而预测光伏并网系统的长期运行性能,如光伏阵列、逆变器和电网之间的匹配程度,系统的运行效率和成本等等。     

广州地区光伏阵列朝向对系统发电性能的影响分析

分析了广州地区光伏阵列朝向对光伏系统发电性能的影响,选取了位于广州大学城的一个屋顶光伏电站,以其中两个光伏阵列为研究对象,两者安装倾角均为5°,一个阵列为正南朝向,一个阵列为南偏西31°。结合2013年的气象数据对比分析了两者每月单位功率光伏组件的发电量,得出在广州地区,如果安装倾斜角为5°,方位角绝对值小于30°时,引起的光伏系统发电量的损失低于0.47%。     

多逆变器光伏发电网络群控策略及实现方法

针对自然环境中阴雨天会大大降低光伏面板的发电量,使得光伏阵列的输出功率与逆变器额定功率无法匹配,从而引起光伏发电系统总功率大幅下降的问题,采用分布式光伏阵列及逆变器的群控方法,通过开关矩阵将光伏阵列与逆变器相连,形成分布式光伏阵列及逆变器拓扑网络结构,并详细阐述了该拓扑网络结构的工作原理与工作机制.研究了该网络的群控系统,并提出相应的自适应聚类算法,实现多逆变器光伏发电网络的群控管理.最后对整个网络结构系统进行了仿真分析及试验验证,结果表明,在不利于光伏发电的恶劣天气条件中,该控制策略可对不同逆变器的输入功率进行优化匹配,从而提高整个光伏发电系统的发电效率.     

组串式并网逆变器运行性能研究

结合信阳地区10 k W光伏试验电站,对监控系统采集的历史数据进行整理,分析四种天气类型下辐照度对逆变器日发电量的影响和晴天情况下环境温度对逆变器日发电量的影响.针对信阳地区的光照资源分布情况,对逆变器的全年运行数据进行分析统计,按照7个功率点分析出对应的权重系数及逆变器效率,根据效率加权公式,计算逆变器的"信阳效率",并提出一种提高信阳地区逆变器发电量的方法.最后使用Fluke435-II电能质量分析仪对两台逆变器交流并网侧进行监测,对检测结果进行详细的对比分析.     

组串式并网逆变器运行性能的研究

结合信阳地区10k W光伏试验电站,对监控系统采集的历史数据进行整理,分析四种天气类型下辐照度对逆变器日发电量的影响和晴天情况下环境温度对逆变器日发电量的影响.针对信阳地区的光照资源分布情况,对逆变器的全年运行数据进行分析统计,按照7个功率点分析出对应的权重系数及逆变器效率,根据效率加权公式,计算逆变器的“信阳效率”,并提出一种提高信阳地区逆变器发电量的方法.最后使用Fluke435-II电能质量分析仪对两台逆变器交流并网侧进行监测,对检测结果进行详细的对比分析.     

基于PVSYST的分布式光伏设计研究

借助PVSYST光伏系统设计软件,分析了兰州地区并网光伏系统的最佳倾角、水平面及坡屋面的光伏阵列间距以及建筑物对光伏阵列的阴影影响。结果表明,兰州地区光伏阵列的最佳倾角为30°,在获得最大全年发电量的同时,四季发电量也比较均衡;相对于水平屋面,南北向双坡屋面需要考虑适当增大北面坡屋面的光伏阵列间距以避免组件间产生遮挡;对兰州地区,Meteonorm气象数据的冬季辐射数值显著偏小;日最高气温与发电量的变化趋势有一定的正相关性,同时,扬沙等恶劣天气对光伏发电量的影响非常大。     

光伏模块方位与太阳能转换效率关系的研究

假设太阳光为单色光前提下,定量分析了光伏模块的倾角和方位角与接收太阳辐射量之间的关系,利用LabVIEW软件对光伏模块全年平均辐射量进行计算,分析各种因素对全年平均辐射量的影响,得到了光伏模块全年最佳的倾角和方位角,为正确安装光伏模块及提高光伏模块太阳能转换效率提供理论依据。     

复合光伏阵列的优化匹配研究

为了提高光伏发电效率,降低独立光伏发电系统成本,将强光特性的单晶硅电池和弱光特性的非晶硅电池复合应用在发电系统中。通过对太阳电池的I-V特性分析,构建复合光伏阵列输出功率与辐照强度、温度之间的关系,通过辐射量、日照时数等气象参数对定容量的独立光伏发电系统进行了光伏复合组件的优化研究。     

光伏并网发电和无功补偿综合控制装置设计

光伏并网发电是太阳能资源利用的重要方式,具有无功补偿功能的光伏并网发电系统对改善供电质量,提高发电效率有重要意义。本文提出一种将逆变器和静止无功发生器相结合的三相光伏并网发电控制装置。该装置能够实时检测光伏阵列输出电压和电流、电网电压和负载电流,具有过压、欠压、过流、断相、短路等保护功能。     

适用于光伏发电系统的混合级联式逆变器

为了适应光伏发电系统中对于高效率逆变器的需要,提出了一种基于MOSFET和IGBT的改进型单相混合级联式逆变器,其由3个H桥逆变器输出串联组成,直流侧相互独立,电压取值满足1:2:4的关系.其中,高压H桥和中压H桥由IGBT构成,而低压H桥由MOSFET构成.上述混合级联式逆变器结构可以在较低的开关频率下实现交流侧多电...     

Z-源逆变器MPPT和逆变控制方法研究

Z-源逆变器由于采用了独特的阻抗网络,能够利用桥臂的直通状态实现自由升降压,因此,可在单级系统中同时实现MPPT和并网逆变功能.本文分析了Z-源逆变器的升压原理,讨论了直通占空比和逆变调制因子之间的制约关系,并在此基础上设计了直通占空比d0和逆变调制因子M分别独立控制MPPT和并网输出功率的逆变控制方案.该方案通过给d0和M分别划出合理的取值范围,改善了d0和M的相互制约关系,有效抑制了电网和光伏模块的相互影响.通过实验验证,该方案能够有效跟踪光伏电池最大功率点;稳态工作时,输出电流与电网电压同相位,谐波畸变小,输出功率因数高.     

V型槽聚光下PV系统的性能研究

设计制作了V型槽聚光PV系统,基于此系统对多晶硅电池阵列和空间太阳电池阵列进行实验研究。结果表明,V型槽聚光下多晶硅电池阵列的最大输出功率为6.198W,是非聚光下的1.21倍。空间太阳电池阵列的最大输出功率由未聚光时的7.834W增至聚光后的14.223W,提高了近一倍。采用通水冷却方法,研究了V型槽聚光下电池工作温度对电池阵列开路电压、短路电流、输出功率和填充因子的影响。聚光水冷后多晶硅电池阵列最大输出功率增加到8.28W,比普通光照下提高了62.67%.     

多曲面槽式聚光太阳电池电热联供系统性能研究

介绍了一种多曲面槽式太阳能聚光器的工作原理,对该装置进行了三维建模,利用光学分析软件对该聚光器安装平板式太阳电池进行光线追迹分析,直观地再现了聚焦光线的分布.基于该多曲面槽式聚光系统,提出一种新型的聚光太阳电池电热联供系统(TCPV/T).该系统能够有效利用太阳辐射能量,提高太阳电池输出电功率、光电转换效率,并将太阳电池产生的热量有效回收,实现聚光发电系统对外输出电能、热能.构建了多曲面槽式聚光多晶硅太阳电池电热联供实验系统.实验结果表明,在约3倍太阳聚光作用下,与非聚光平板电池、安装于同一聚光器内的太阳电池输出电功率相比,聚光电热联供系统输出最大电功率分别提高了96.4%和64.2%,系统综合性能效率达到62.8%.     

具有MPPT功能的光伏系统仿真

光伏发电受制于太阳能电池较低的转换效率,使得其最大功率点的跟踪,成为提高光伏发电效率的关键。通过对太阳能电池等效电路和输出特性的分析以及对最大功率点跟踪原理的研究,利用 Matlab/Simulink,并结合Boost 电路,构建了通用型的光伏系统仿真模型。该仿真模型采用扰动观测法跟踪太阳能电池最大功率,并对太阳能电池在环境温度、日照强度固定及动态变化情况下的最大功率点跟踪进行了仿真测试,测试当两者同时变化时,日照强度变化对太阳能电池输出功率的最大值影响比较大,其中当日照强度增大200,W/m2时其输出最大功率增幅达28%。仿真结果表明,该模型能够准确迅速地对太阳能电池的最大功率点进行跟踪。     

太阳能山地光伏电站优化设计研究

对我国已建或在建的部分山地光伏电站进行实地调研,分析总结了山地光伏电站的特点及设计建设难点.本着提高山地光伏电站建设质量和系统效率、降低投资、保证系统运行安全性的原则,建立数学模型对组件串联数、阵列间距、设备布置进行优化计算,结合工程地质和环境条件,对组件和电气设备选择、阵列支架及基础设计提出更高的要求,为今后山地光伏电站的发展提供理论依据和参考.     

短路电流法和变步长电导增量法结合的MPPT算法

最大功率跟踪技术被广泛的应用于光伏发电系统,从而使光伏阵列在阳光的照射下发出最大功率。变步长电导增量法因为易于应用且跟踪精度较高而被广泛采用,然而传统的变步长电导增量法在响应时间和功率振荡方面还存在一定的缺陷,本文提出了一种新颖的短路电流法与变步长电导增量法结合的算法,实验结果表明,采用新算法的光伏发电系统的稳态特征和暂态特性都表现优异。     

A composite controller for grid connected photovoltaic systems

This paper addresses a new composite controller for a boost-buck inverter to interface the photovoltaic array with the power grid. Based on dynamically tracking the maximum power point, two novel control methodologies are proposed to control the DC-bus and the output current for the inverter. First, a new linear cycle discrete control algorithm is introduced to realize linear control of the DC-bus voltage and synchronously get the reference current for the inner current loop with a little calculation. Then, to assure a good adaptability to noise and model uncertainty, an auto-disturbance rejection controller is chosen as the output current controller, which does not depend on precise mathematics model. Thus, output current of PV system to the grid is with low harmonic distortion and unity power factor. Simulations and experiments are performed, and the results show that the system is of excellent robustness and effective.