太陽能光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行與控制研究

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,人們對(duì)電能的需求越來越大。目前,電力系統(tǒng)的發(fā)展面臨著兩大考驗(yàn)：一是能源問題；二是模式問題。過去幾十年里,集中式大電網(wǎng)供電系統(tǒng)是電力供應(yīng)的主要渠道,然而它運(yùn)行成本高、運(yùn)行難度大,越來越難以滿足用戶對(duì)供電安全性和可靠性的要求。同時(shí),火力發(fā)電帶來了傳統(tǒng)化石能源的大量消耗,引發(fā)了全球變暖等一系列環(huán)境問題,影響了人類健康。因此,尋找可以替代化石能源的可再生能源就成為亟待解決的問題。太陽能分布廣,儲(chǔ)量大,且可就地取用,很適合發(fā)展分布式發(fā)電,因此成為可再生能源發(fā)電的重要發(fā)展方向。而微電網(wǎng)就是一種獨(dú)立性很強(qiáng)的分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò),它能夠克服太陽能分散廣、隨機(jī)性大、密度低等缺點(diǎn),可以靠近本地負(fù)荷進(jìn)行建設(shè),不需要遠(yuǎn)距離高壓或超高壓輸電,減少線損、節(jié)省配電建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用。因此,將光伏發(fā)電單元大量應(yīng)用于微網(wǎng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此,本文主要進(jìn)行了以下研究： 首先,本文研究了光伏電池的基本原理、等效電路、數(shù)學(xué)物理模型和工作特性,分析得出光伏電池的U-I特性曲線和U-P特性曲線,并利用數(shù)學(xué)函數(shù)MATLAB進(jìn)行仿真驗(yàn)證理論分析是否正確。 其次,本文通過研究三種不同光伏發(fā)電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),給出市區(qū)某學(xué)校的學(xué)生宿舍太陽能光伏發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)的總體框架。而后將根據(jù)技術(shù)指標(biāo),提出切實(shí)可行的太陽能光伏電池和蓄電池等參數(shù)的計(jì)算方案。 第三,針對(duì)太陽能電池的隨機(jī)性、波動(dòng)性大等特點(diǎn),本文研究了光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤的原理,分析了三種常用的最大功率跟蹤方法,并對(duì)擾動(dòng)觀測法進(jìn)行了深入研究。利用MATLAB軟件對(duì)定步長的擾動(dòng)觀測法進(jìn)行了仿真,并進(jìn)一步探尋擾動(dòng)觀測法的參數(shù)選擇對(duì)跟蹤效果的影響。 第四,分析微電網(wǎng)的運(yùn)行方式,并結(jié)合微電網(wǎng)運(yùn)行的控制目標(biāo),提出光伏交直流型微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。針對(duì)以上系統(tǒng)在離、并網(wǎng)兩種模式下的工作特點(diǎn),詳細(xì)闡述由離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)和并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)的切換控制流程、切換的條件、接口逆變器控制方式的轉(zhuǎn)換情況。同時(shí),構(gòu)建了適合于離并網(wǎng)兩種工作模式的蓄電池單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),且針對(duì)離、并網(wǎng)不同的工作模式提出完備的蓄電池儲(chǔ)能模塊控制策略。 【關(guān)鍵詞】：微電網(wǎng) 光伏發(fā)電系統(tǒng) 最大功率跟蹤 離并網(wǎng)控制策略 儲(chǔ)能控制策略
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景及意義14-18
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀及前景18-21
• 1.2.1 太陽能光伏發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展18-19
• 1.2.2 微電網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展19-20
• 1.2.3 微電網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 論文主要工作21-22
• 第2章 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)的建模與仿真22-36
• 2.1 太陽能光伏電池的原理及模型22-26
• 2.1.1 光伏電池的工作原理22-23
• 2.1.2 光伏電池的等效電路23-25
• 2.1.3 光伏電池的數(shù)學(xué)物理模型25-26
• 2.2 太陽能光伏電池工作特性及仿真26-31
• 2.2.1 光伏電池的光照特性26-27
• 2.2.2 光伏電池的溫度特性27-28
• 2.2.3 光伏電池?cái)?shù)學(xué)物理模型的修正28-29
• 2.2.4 光伏電池的分類29-30
• 2.2.5 硅光伏電池在MATLAB下的仿真30-31
• 2.3 光伏系統(tǒng)的組成31-36
• 2.3.1 獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)32
• 2.3.2 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)32-36
• 第3章 太陽能光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)的建模36-44
• 3.1 微電網(wǎng)及其典型結(jié)構(gòu)36-37
• 3.2 光伏發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)例分析37-44
• 3.2.1 太陽能電池組件及方陣計(jì)算方法38-41
• 3.2.2 蓄電池及蓄電池組計(jì)算方法41
• 3.2.3 太陽能路燈計(jì)算方法41-44
• 第4章 光伏發(fā)電最大功率跟蹤技術(shù)及仿真44-62
• 4.1 最大功率跟蹤基本原理44-45
• 4.2 最大功率跟蹤常用控制方法45-48
• 4.2.1 恒定電壓法45-46
• 4.2.2 電導(dǎo)增量法46-47
• 4.2.3 擾動(dòng)觀測法47-48
• 4.3 DC-DC變換器48-49
• 4.4 擾動(dòng)觀測法在MATLAB中的仿真49-62
• 4.4.1 擾動(dòng)觀測法的分類49-51
• 4.4.2 擾動(dòng)觀測法的控制參數(shù)選擇51-52
• 4.4.3 擾動(dòng)觀測法的適用對(duì)象52-53
• 4.4.4 定步長擾動(dòng)觀測法的仿真53-59
• 4.4.5 參數(shù)選擇對(duì)最大功率跟蹤效果的影響分析59-62
• 第5章 光伏交直流微電網(wǎng)系統(tǒng)控制策略62-75
• 5.1 光伏交直流微電網(wǎng)的基本構(gòu)成62-63
• 5.2 微電網(wǎng)控制目標(biāo)和基本控制策略63-65
• 5.2.1 微電網(wǎng)運(yùn)行方式及特點(diǎn)63-64
• 5.2.2 微電網(wǎng)主要控制目標(biāo)64
• 5.2.3 微電網(wǎng)基本控制策略64-65
• 5.3 光伏交直流微電網(wǎng)系統(tǒng)并離網(wǎng)控制策略65-69
• 5.3.1 微電網(wǎng)由離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)的控制策略66-67
• 5.3.2 微電網(wǎng)由并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)的控制策略67-69
• 5.4 光伏交直流微電網(wǎng)系統(tǒng)儲(chǔ)能控制策略69-75
• 5.4.1 蓄電池儲(chǔ)能單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)70
• 5.4.2 離網(wǎng)模式下蓄電池儲(chǔ)能模塊控制策略70-73
• 5.4.3 并網(wǎng)模式下蓄電池儲(chǔ)能模塊控制策略73-75
• 第6章 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82
• 學(xué)位論文誶閱及答辯情況表82

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