分布式光伏微電網(wǎng)供能系統(tǒng)研究解析

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在通常情況下十分依賴公共電網(wǎng)或者儲(chǔ)能裝置等系統(tǒng)進(jìn)行供電，或者采用帶水泵機(jī)這種可以調(diào)節(jié)負(fù)荷還能夠保證分布式光伏發(fā)電為直流性的電源。直流供電網(wǎng)為直流負(fù)荷提供直流電能夠有效的減少電能的轉(zhuǎn)換次數(shù)，提高電能利用效率。為此就出現(xiàn)了各種與傳統(tǒng)的單一提供交流電不同的分布式光伏發(fā)電功能系統(tǒng)。 1 分布式光伏發(fā)電 分布式光伏發(fā)電微電網(wǎng)功能系統(tǒng)既可以簡單有效的容納分布式光伏電源，又可以十分經(jīng)濟(jì)的為直流負(fù)荷提供電能，同時(shí)提高系統(tǒng)發(fā)電和供電效率，進(jìn)而兼容傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電方式，擴(kuò)大分布式光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)的適用范圍。 由于現(xiàn)階段分布式光伏發(fā)電功能系統(tǒng)中的核心器件，即光伏電池的制造成本較高，而且在光電轉(zhuǎn)換方面效率不高，從而使得系統(tǒng)建設(shè)成本較高，而整體的能效很少。盡管如此，光伏發(fā)電還是具備非常多的有利條件的，比如光伏發(fā)電不消耗能源，發(fā)電過程不產(chǎn)生污染，設(shè)備安裝靈活。在當(dāng)前能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的雙重要求下，還是具有十分有利的價(jià)值的。 光伏發(fā)電的功率會(huì)根據(jù)光照強(qiáng)度和溫度變化為變化，光伏發(fā)電的工作原理是電力電子接入微網(wǎng)中，不具備傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電功能，這樣會(huì)比較依賴外界因素。當(dāng)光伏電池收到陽光的照射，不同的光線所包含的能量在電池中的穿透有所不同，這樣對(duì)于能夠穿透光伏電池的光線才能夠激發(fā)光伏電池內(nèi)的電子，使空穴迅速靠近電子，空穴的移動(dòng)就產(chǎn)生了光電流。 對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)缺乏分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要的應(yīng)用價(jià)值在于光伏發(fā)電的經(jīng)濟(jì)適用性這樣就導(dǎo)致了忽視對(duì)于系統(tǒng)可靠性的要求。而對(duì)于城鎮(zhèn)中心的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)則過分的依賴公用電網(wǎng)，這樣就導(dǎo)致了系統(tǒng)控制過于復(fù)雜。在為直流負(fù)荷供電過程中電能的轉(zhuǎn)換次數(shù)過多，利用率偏低，并不能充分發(fā)揮光伏發(fā)電的特點(diǎn)。 2 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)研究 本文通過對(duì)傳統(tǒng)獨(dú)立型和并網(wǎng)型分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究，對(duì)分布式光伏發(fā)電微電網(wǎng)的各部分控制策略進(jìn)行了詳細(xì)的研究，分別對(duì)分布式光伏發(fā)電在特殊或者一般的場合不同的直流型微電網(wǎng)和交直流型微電網(wǎng)的拓?fù)渑c整體的控制策略進(jìn)行了深入的研究解析，總結(jié)出以下的特點(diǎn)： (1)對(duì)于光伏電源的最大功率進(jìn)行追蹤，由于常用的干擾觀察法進(jìn)行觀察所需要的傳感器設(shè)備非常多，所以在光伏電池段的直流變換電路的輸出電壓十分穩(wěn)定的情況下，提出了把直流變換電路的占空比與光伏電池端一同作為出入的變量進(jìn)行最大功率的檢測。這樣的觀察方法可以省略掉光伏電池的傳感器和電路的影響，從而提高了觀察方法的可靠性。 (2)伴隨著獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量增加、規(guī)模擴(kuò)大的發(fā)展趨勢，就需要配置能量管理控制器對(duì)能量系統(tǒng)進(jìn)行控制。在光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種工作情況下依然能夠維持能量的平衡，就要我們采用在阻性符合的基礎(chǔ)上，對(duì)母線電壓上升的功率增大規(guī)律以及能量平衡的原理，得出根據(jù)母線電壓變化，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)光伏電池輸出、蓄電池充放電、供電系統(tǒng)的統(tǒng)一控制。這樣的方法不僅簡化了獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制，對(duì)光伏電源實(shí)現(xiàn)工作的優(yōu)化追蹤;還實(shí)現(xiàn)了對(duì)于光伏電池輸出功率的平穩(wěn)控制，從而省略掉傳統(tǒng)控制的工作模式轉(zhuǎn)換的過程。提出能夠統(tǒng)一能量控制策略的工作中找到最優(yōu)方法，保證光伏電池端電路高效穩(wěn)定的工作。 (3)提出了可以廣泛利用的分布式光伏電源與光伏發(fā)電微網(wǎng)中逆變器無直流的電壓控制策略。對(duì)于分布式光伏發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)中所需要的逆變器進(jìn)行分析，并加以改進(jìn)，創(chuàng)造性的提出消除控制直流電壓控制的方法，提高逆變器的性能。有助于降低電磁干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠性能，還能夠降低控制成本。 (4)在對(duì)于分布式光伏電源的控制方面，提出了可以應(yīng)用的直流側(cè)無電壓傳感器兩級(jí)并網(wǎng)逆變器的控制方法。對(duì)于直流側(cè)無電壓傳感器兩級(jí)并網(wǎng)逆變器無電流的控制策略的基礎(chǔ)上，與現(xiàn)在的光伏電池陣列實(shí)施方法相結(jié)合，利用上級(jí)光伏電源在電感連許模式下進(jìn)行電流的輸入與輸出的占空比之間的相互關(guān)系，只通過測量光伏電流來實(shí)施即可。這一控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)分布式光伏電源的最大功率，并且對(duì)于并網(wǎng)發(fā)電和不降低逆變器輸出性能上，減少了分布式光伏電源在直流側(cè)中電壓傳感器和相對(duì)應(yīng)的電路問題。 (5)提出了根據(jù)分布式光伏直流微型電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略。在微電網(wǎng)內(nèi)中光伏電池的陣列因?yàn)閰^(qū)域的不同陣列形式也不盡相同。通過心電路能夠連接到供電系統(tǒng)中的分支母線，系統(tǒng)能夠通過分支母線為符合提供電能。這樣的策略可以簡單高效的容納分布式光伏電源又能夠經(jīng)濟(jì)便捷的為直流負(fù)荷提供電能。 3 結(jié)語 伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速增長，世界工業(yè)的發(fā)展也在逐年提高，工業(yè)發(fā)展對(duì)于能源資源與環(huán)境資源的需求也越來越大，為了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，這就需要提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度。為了確保我國在能源噶站的道路上越走越遠(yuǎn)，我們更需要加快經(jīng)濟(jì)布局的合理調(diào)整，提高能源利用效率，保護(hù)自然環(huán)境治理污染。為了解決環(huán)境資源和能源資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾，發(fā)達(dá)國家以及一些發(fā)展中國家和地區(qū)正在加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)和能源資源的合理利用。光伏發(fā)電作為新興的可清潔能源，符合這一要求。所以分布式光伏發(fā)電與微網(wǎng)容量不斷只能加，對(duì)于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究，提出了對(duì)于分布式光伏發(fā)電的控制策略和方法，從而解決光伏發(fā)電在輸出波動(dòng)性可不可控行對(duì)于微網(wǎng)和大電網(wǎng)的影響，加快了光伏發(fā)電推廣與使用。