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        高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)研究

        2016-07-05 16:22:06才青林大唐山東清潔能源開發(fā)有限公司山東青島266061
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年14期
        關(guān)鍵詞:屋頂太陽能發(fā)電

        才青林(大唐山東清潔能源開發(fā)有限公司,山東 青島 266061)

        高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)研究

        才青林
        (大唐山東清潔能源開發(fā)有限公司,山東 青島 266061)

        隨著社會(huì)發(fā)展,各種新型環(huán)保能源技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來,給我國(guó)的環(huán)保能源事業(yè)做出了極大的貢獻(xiàn),尤其是我國(guó)太陽能資源豐富,且具有清潔無污染等特點(diǎn),需要我們進(jìn)行大力推廣。目前,我國(guó)建筑屋頂對(duì)于太陽能資源的利用開發(fā)程度較低,借此,本文就高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單剖析,其中針對(duì)屋頂光伏發(fā)電及并網(wǎng)在建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中的問題以及電力變換器進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面和原理方面的介紹,對(duì)其最大功率跟蹤和單位功率并網(wǎng)問題進(jìn)行相關(guān)探討,希望給相關(guān)人士一些參考。

        高效;屋頂光伏發(fā)電;并網(wǎng)系統(tǒng);研究

        0 引言

        隨著不可再生資源的消耗,人們對(duì)于能源危機(jī)的關(guān)注度越來越高,因此人們迫切的需要一種環(huán)保可再生能源作為人們?nèi)粘I钆c工作消耗能源,光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,使得太陽能資源的利用與開發(fā)有了實(shí)際上的意義,是目前緩解能源稀缺和保護(hù)環(huán)境的有效方法,但是,就目前而言,光伏發(fā)電的效率普遍較低,而且光伏發(fā)電由于隨天氣變化而變化的不穩(wěn)定性使得在并入電網(wǎng)時(shí)難度系數(shù)較大,需要我們對(duì)其進(jìn)行相關(guān)技術(shù)方面的優(yōu)化工作,實(shí)現(xiàn)高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)的在實(shí)際中的應(yīng)用。

        1 光伏發(fā)電系統(tǒng)在建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中存在的問題

        就目前而言,我國(guó)并沒有進(jìn)行大面積的展開屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè),只是在部分高校和單位展開了光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究工作,現(xiàn)今光伏發(fā)電系統(tǒng)存在造價(jià)較高,發(fā)電效率偏低,并網(wǎng)難度系數(shù)大的特點(diǎn),需要我們對(duì)其進(jìn)行逐步的研究,將其中存在的問題進(jìn)行清楚地認(rèn)識(shí),并對(duì)其進(jìn)行逐步的解決。目前,在光伏發(fā)電中應(yīng)用最廣為MPPT技術(shù),其中包含了固定電壓法、擾動(dòng)觀察法等技術(shù),而將固定電壓法與擾動(dòng)觀察法相融合來對(duì)不同光照條件下其光伏發(fā)電功率變化跟蹤有著較好的效果。其次,對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整照射版的角度而實(shí)現(xiàn)最大輻射量的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置可以有效提高光伏電池的發(fā)電效率,但在實(shí)際的實(shí)施工作中具有較大的難度。光伏發(fā)電由于利用太陽能發(fā)電,對(duì)天氣變化具有較高的敏感度,一旦天氣出現(xiàn)變化,光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率會(huì)隨之發(fā)生波動(dòng),這種不穩(wěn)定性使得光伏發(fā)電系統(tǒng)在并入電網(wǎng)時(shí)存在很大的難度,這種光伏發(fā)電間歇性發(fā)電的特點(diǎn)會(huì)給電網(wǎng)造成電壓波動(dòng),使得電網(wǎng)在穩(wěn)定裕度方面大大減少,而不穩(wěn)定的輸出功率很容易造成電壓閃變問題,在三相逆變控制過程中所采用的PI控制器在一定程度上引入了電壓前饋而增加了整個(gè)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性,但是由于光伏發(fā)電并沒有準(zhǔn)確的積分功能,導(dǎo)致其在穩(wěn)定誤差方面仍然存在很大的缺陷。利用D-Q軸同步的旋轉(zhuǎn)式坐標(biāo)系包含電壓前饋的PI聯(lián)比例控制電路的提出對(duì)其進(jìn)行了很好的解決,實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)過程中電流的實(shí)時(shí)跟蹤,對(duì)于特定諧波分量有著明顯的控制效果。

        2 新型技術(shù)在高效屋頂光伏發(fā)電及并網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的應(yīng)用

        在光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)過程中需要運(yùn)用到許多新型技術(shù),下面就具體的新型技術(shù)的具體應(yīng)用做出簡(jiǎn)單介紹。雙級(jí)變換器在屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)中具有較多的應(yīng)用。

        通過上圖我們可以看出雙級(jí)電力轉(zhuǎn)換器是由光伏電池,升降壓斬波電路,單位功率因數(shù)逆變電路,蓄能電池,家用負(fù)載以及配電網(wǎng)等部分組成,一般而言,升降壓斬波電路是采用BOOST-BUCK型結(jié)構(gòu),可以給蓄能電池進(jìn)行蓄能,圖中的C1與C2是為了穩(wěn)定圖中電壓而設(shè)置的穩(wěn)定電容。單位功率因數(shù)逆變器是三相半橋式電路。在光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中,通過上述雙級(jí)電力轉(zhuǎn)換器可以將其電力優(yōu)先供應(yīng)家庭負(fù)載,剩余的額外電力可以存儲(chǔ)在蓄能電池中也可以將電力反饋給電網(wǎng)系統(tǒng)。其次,在外界光照條件不是很好的情況下,光伏發(fā)電系統(tǒng)不足以支撐家庭負(fù)載的用電要求時(shí),蓄電池內(nèi)的電力砸在經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換后為家庭負(fù)載供電,當(dāng)電池內(nèi)的電量存在不足時(shí)就要由電網(wǎng)進(jìn)行供電,當(dāng)電池電量過低時(shí),電網(wǎng)會(huì)給電池進(jìn)行供電,將滿足充電要求后在進(jìn)行電網(wǎng)給家庭負(fù)載供電,已免在電網(wǎng)停電后家庭沒有備用電源進(jìn)行供電。

        在該系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)過程中,電網(wǎng)的穩(wěn)定性是關(guān)鍵,而屋頂光伏電系統(tǒng)在發(fā)電系統(tǒng)中具有不均衡的特點(diǎn),隨著光照條件變換其發(fā)電功率也存在不同,為了將發(fā)電系統(tǒng)在每一個(gè)時(shí)間階段獲得最大的發(fā)電功率,采用雙環(huán)最大功率跟蹤技術(shù)(DL-MPPT)是比較有效的解決方案。

        在雙環(huán)最大功率跟蹤技術(shù)中,內(nèi)環(huán)采用爬山比較法,通過對(duì)不同角度的發(fā)電功率的比較來推動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn),以滿足于尋找最大發(fā)電功率所適合的角度,其次,通過齒輪結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行光伏電池板的傾斜角度的調(diào)整。在外環(huán)控制中主要通過計(jì)算公式進(jìn)行各個(gè)階段的發(fā)電量比較,采取更有效的采光角度。最大功率的保持可以在并網(wǎng)中起到較好的穩(wěn)定作用。

        3 結(jié)語

        通過對(duì)上述觀點(diǎn)的分析,我們可以了解到,我國(guó)是一個(gè)能源消耗大國(guó),隨著不可再生能源的消耗,將不可避免的出現(xiàn)能源危機(jī),而利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展剛好可以解決該問題,但是由于技術(shù)的不成熟化需要我們對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化與發(fā)展,其中,本文提出的太陽光最大輻射量自動(dòng)跟蹤裝置可以將太陽能最大程度上的利用,利用DL-MPPT控制器,將光伏屋頂發(fā)電系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)的發(fā)電功率得到進(jìn)行一步的提升,而雙向逆變器的可以有效解決光伏發(fā)電并網(wǎng)與電池儲(chǔ)電的問題,將該發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的提升,是光伏發(fā)電在其建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中得到更多的發(fā)展。

        [1]肖華鋒,楊晨,謝少軍.基于改進(jìn)型全橋電路的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2011(03).

        [2]詹天文,文武松,張穎超,錢希森.一種基于混合儲(chǔ)能的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)[J].電源技術(shù),2015(02).

        [3]張純杰.光伏發(fā)電系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)及辨識(shí)建模[D].蘭州交通大學(xué),2015.

        [4]徐暉.構(gòu)建光伏與社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展新格局——2015中國(guó)光伏大會(huì)暨展覽會(huì)成功召開[J].電器工業(yè),2015(11).

        10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.160

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