微型光伏水泵系统有无蓄电池和控制器的性能对比研究

在光伏水泵应用中,配备蓄电池会增加投资成本,而且蓄电池的寿命又比组件短得多,所以一般的设计很少有配蓄电池的情况.针对微型的光伏水泵扬水系统做了专门的对比试验测试,发现配蓄电池不仅提高了系统工作的稳定性和可靠性,还可以增加抽水量或减少组件匹配功率和克服由阴雨、多云天气造成的冲击影响.     

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究

光伏并网发电系统是光伏系统发展的趋势.根据光伏阵列的特性,设计了一套新型的能实现最大功率跟踪的光伏并网逆变器.逆变器由DC-DC和DC-AC两个部分组成并通过Dclink相连接,控制部分采用基于DSP(TMS320F240)控制的最大功率跟踪和电流跟踪控制策略,实现了与网压同步的正弦电流输出,逆变器效率为0.78,功率因数为0.97,输出电流的基波分量占电流总量的99.6%.     

基于GIS平台的我国太阳能光伏发电潜力研究

太阳能光伏(PV)系统在我国的应用十分广泛,但还缺乏其在不同区域的资源利用潜力分析.建立了太阳能光伏发电潜力评估方法,通过搭建实验台研究3种常用太阳能光伏系统的转换效率和环境参数的关系,并拟合出光伏效率方程.借助地理信息系统(GIS)平台的空间分析功能研究我国各地太阳能辐射强度频数和发电潜力空间分布.通过分析发现单晶硅组件在我国西北和北方地区高达200kWh/(m2·a)以上,适宜发展PV系统,而西南地区仅约130kWh/(m2·a),可以为各地发展太阳能和制定能源发展规划提供参考.     

光伏直驱冰蓄冷空调系统电能特性及蓄冷供冷性能分析

构建了一套由光伏直接驱动压缩机制冰蓄冷的空调系统,在典型多云天气下对压缩机运行稳定性及系统蓄冷供冷特性进行实验研究.实验结果表明,光电转换效率为10.99%,光伏逆控一体机的平均逆变效率约为96%,经逆变变频后三相电压、电流的最大不平衡度约为0.75%和1.99%;当瞬时辐照度大于111W/m~2时,系统压缩机即可正常启动且稳定运行,系统性能系数为0.232.系统在白天工作9h进行蓄冷,可以在夜间为26m~2房间供冷7.4h.     

公共建筑光伏系统太阳能利用潜力评价

面对不断增长的能源需求及减少碳排放的双重挑战,提高城市可再生能源利用率,降低建筑能耗,发展光伏建筑一体化应用,实现建筑与新能源产业的融合发展显得非常重要.本研究选取包商银行公共建筑光伏系统,依据内蒙古包头市独特的气候特征,利用Ecotect求取典型建筑表面全年太阳辐射模型,基于最优系统配置方式,从高峰期能源潜力、经济潜力、社会潜力3个维度构建了光伏建筑太阳能利用潜力评价模型,对包商银行光伏系统太阳能利用潜力进行评价.研究结果表明:在极端气候期间,包商银行光伏系统以总电力需求的12.5％来缓解高峰期当地电网的压力,将用能高峰延迟了2 h;光伏系统25 a生命周期净收益104.66万元,基于光伏系统单位造价为7.9元/W,上网电价0.8元/kWh的情况下,系统投资可在5.15 a内收回,且单位造价、政府补贴与投资回收期之间具有三维耦合关系;光伏系统寿命期内的环境效益为0.096元/kWh,社会效益为11.93元/kWh.此评价模型为城市中光伏建筑的推广及光伏产业政策的制定提供借鉴.     

光伏发电系统中蓄电池充电控制研究

在光伏发电系统中,储能蓄电池达不到其使用寿命是制约光伏产业发展的一个重要因素。本文针对太阳能电池——蓄电池充电系统的特点,设计了一种基于PIC16F877A单片机的智能化光伏充电控制系统。该系统采用三段式充电控制策略,在快充阶段采用最大功率点跟踪控制策略,在过充和浮充阶段,采用基于比例积分PI调节的恒压充电。实验表明该控制策略很好地实现了对光伏电池的三段式充电,缩短了充电时间,具有较好的过充和浮充精度,从而达到延长光伏系统中蓄电池使用寿命的目的。     

太阳能热电新风机系统容量匹配

提出了一种太阳能热电新风机,为适应逐时变化的新风负荷需求,拟通过调节热电新风机的输入电压满足新风负荷要求.在此基础上分析了光伏组件、热电新风机、蓄电池三者之间的容量匹配关系,并建立了3个系统之间的容量匹配计算数学模型.以北京某新风量为90m3/h的办公室为例,模拟了7月21日至8月21日和1月1日至1月31日每天8:00至18:00热电新风机的使用工况.结果表明:所选光伏组件7月21日至8月21日发电量为94.24kW,热电新风机的总耗电量为64.35kW,连续阴雨天气时蓄电池的最大放电量为1.19kW,热电新风机的平均制冷系数达到2.50;光伏组件1月1日至1月31日发电量为50.29kW,热电新风机的总耗电量为40.54kW,连续阴雨天气时蓄电池的最大放电量为1.51kW,热电新风机的平均制热系数达到3.02.     

新型太阳能光伏照明系统的研究

研究了新型太阳能光伏照明系统,依据蓄电池的自维持时间和最短恢复时间,对太阳能电池与蓄电池的容量进行研究.以ATMEGA8单片机为控制芯片,研究了包括蓄电池过充与过放保护、多挡时控等功能的新型数控太阳能路灯控制系统的软件、硬件实现方法,并对现有LED驱动电路进行了改进,提高了变换效率.     

户用光伏交流冰箱系统的性能研究

针对昆明地区户用光伏交流冰箱系统的工作特性进行了实验研究,在不同天气条件下对所构建的系统性能进行了测试,测试结果表明,该系统冰箱的冷冻室最低温度可达-22℃,冷藏室温度为0~7℃,在晴天和多云天气情况下,系统带3kg水时制冷系数COP分别为0.08、0.05,系统带8kg负载时制冷系数COP分别为0.28、0.23;在阴雨天气情况下,蓄电池单独向系统供电可保证系统连续工作3d.该光伏冰箱系统在昆明地区运行稳定,并为户用光伏交流冰箱系统性能的进一步优化提供了依据.     

基于储能与氢气发生器的光伏并网功率控制

考虑光伏发电具有间歇性,用蓄电池储能系统和氢气发生器来调节并网功率,以提高光伏并网运行的稳定性.在光伏发电系统中安装一个高纯度氢氧发生器来产生氢气.用PSCAD/EMTDC对具有储能单元的光伏发电系统进行了建模和仿真.结果表明:在光照强度变化的情况下,采用四象限变流器控制的蓄电池储能系统能够快速平滑光伏发电系统输出的有功功率的波动.     

基于改进模糊变步长MPPT的太阳能充电控制策略

针对常规太阳能充电控制系统存在的充电时间长,利用效率低等问题,结合光伏电池的输出特性以及蓄电池的充电特性,将MPPT技术应用于三段式蓄电池充电控制中,同时减小在最大功率点处的功率振荡,提出了一种改进的模糊变步长MPPT三段式充电控制策略.该控制策略能充分利用太阳能资源,同时兼顾蓄电池的充电特性,提高系统的利用效率.通过搭建的实验样机,验证了所提出控制策略的有效性,系统的充电效率达95%以上.     

一种光伏独立发电控制系统

采用爬山法实现了光伏系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)和铅酸蓄电池充电控制,并用单极性SPWM调制方法对逆变器进行控制.实验结果表明,本系统更充分地利用了光伏阵列的输出功率,缩短了过充阶段时间,提高了充电效率,克服了大多数光伏系统中蓄电池欠充的缺陷,延长了铅酸蓄电池的使用寿命.所采用的单极性调制相比于双极性调制,在输出同样幅值基波电压时,最小谐波频率为载波频率的2倍,且谐波幅值较低,从而使输出端滤波器的设计更加容易.     

光伏系统跟踪效果分析

通过对光伏组件平面辐照量、电学特性的模拟计算,对在珠海地区采用单、双轴跟踪和固定倾角(朝南22°)布置时,太阳电池组件的太阳辐照量和产出电能情况进行比较、分析;同时对光伏系统在不同负载下,跟踪的意义进行了研究、讨论,发现其跟踪方式对并网系统产出电能有较大提高:双轴和单轴跟踪分别增加23.9%和18.2%;对光伏水泵等负载效果也非常明显,能很大地提高产能降低成本.但在珠海地区对全年均衡型和冬季型负载采用跟踪时效果不够显著.     

基于电流反馈模糊控制算法的光伏模拟器研究

设计与研究了一种基于BUCK直流变换器和电流反馈模糊控制算法的光伏电池阵列模拟器.该模拟器实时采集BUCK变换器输出电压并代入光伏电池工程数学模型,计算出电池电流作为模糊控制器的输入参考电流.该参考电流与BUCK变换器输出电流的差值及差值变化量作为模糊控制器的2个输入.模糊控制器通过模糊算法计算BUCK功率开关的导通占空比,使BUCK变换器的输出电压和电流准确对应于光伏电池V-I特性曲线的期望工作点,实现光伏特性模拟.模糊控制器使用三角形模糊隶属度函数,输入与输出变量的论域规范为[-3,3],模糊规则49条.Matlab/Simulink仿真模型与试验系统的实验结果表明,模糊控制模拟器不仅能准确模拟光伏电池的静态输出特性,还能快速跟踪工作点变化或外部环境变化的光伏电池特性,超调量小于3.5%,稳态误差小于3.6%,纹波系数小于3%,跟踪时间约为0.3s,能够为光伏发电系统的研究与开发提供优良的光伏阵列实验设备.     

光伏温室冬季蓄电-储热能源管理研究

在满足温室供暖需求的条件下，通过改变系统储热量对光伏温室进行供暖实验，探究配置不同光伏容量、蓄电池容量以及储热量的系统经济性与自耗率.结果表明：要满足温室供暖时长达到10 h,且保证温室温度满足夜间草莓生长需求，水箱储热量至少需要在26.25 kW·h以上.在储热量为35.00 kW·h及光伏容量为2.19 kW的系统中，蓄电池容量至少需要14 kW·h,系统才能满足温室供暖的要求且自耗率高于0.8;储热量为35.00 kW·h,光伏容量为4.38 kW,蓄电池容量为4 kW·h的系统成本最低，为1.61元/(kW·h).     

面向光伏消纳的光伏-废弃矿井抽蓄-蓄电池联合发电系统优化调度策略

 为提高光伏消纳能力,构建了一种含废弃矿井抽蓄-蓄电池混合储能的联合发电系统。针对联合发电系统,分别研究了光伏、废弃矿井抽蓄电站及蓄电池的数学模型,引入弃光成本,提出了以联合发电系统总运行成本最低和光伏消纳量最大为目标的优化调度模型,结合功率平衡约束、废弃矿井抽蓄电站运行约束、电池储能运行等约束,利用CPLEX优化工具实现调度模型最优解求取。通过算例,对系统在光伏-废弃矿井抽蓄、光伏-电池储能和光伏-废弃矿井抽蓄-电池储能3种不同调度方式下的光伏消纳效果进行对比,结果表明,本调度策略可以达到系统运行成本最优、降低弃光的效果。     

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。     

新型市电互补光伏系统的设计与应用

新型市电互补光伏系统采用不同于传统市电互补光伏系统的设计方案,解决传统光伏系统易损坏、维修麻烦、连续阴雨天无法正常供电等问题。新型市电互补光伏系统能够按照负载的实际需求在市电电源和光伏电源之间切换,能让蓄电池得以充分充电和养护。新型市电互补光伏系统不仅工作更加可靠,还可以减少蓄电池的更换次数,降低蓄电池的使用量,进而降低投资费用。     

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。     

太阳能光伏非碳冶金实验研究

通过现有铁源利用及碳冶金流程分析,提出了太阳能光伏非碳冶金概念.太阳能光伏非碳冶金研究包括高温冶炼、非碳还原介质的选择及还原-熔融三个方面.自主设计制造了1kg容量的太阳能非碳冶金系统,进行了三类非碳冶金实验.实验结果表明太阳能光伏非碳冶金在技术上可行,自主设计制造的太阳能光伏非碳冶金系统均能满足冶炼要求.高温冶炼实验光伏电池转换率9.8%,钢水热焓占总能量消耗5%;非碳还原制铁实验电解法电流效率平均为85.1%,最高可达97.6%;氢还原Fe2O3还原度影响因素由强到弱依次为:气氛、温度、时间、粒度.根据实验结果,研究还需深化,以寻求太阳能光伏非碳冶金系统更好的经济性、稳定性及可操作性.