基于微型逆變器的智能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)性能研究

【摘要】：太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電作為最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉磻?yīng)用,近年來裝機(jī)容量急劇攀升。當(dāng)前,光伏并網(wǎng)發(fā)電工程中的光伏陣列主要采用集中式最大功率點跟蹤(MPPT)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),具有系統(tǒng)設(shè)計簡單、成本低和便于維護(hù)的優(yōu)勢。但在陰影遮擋、熱斑、組件參數(shù)不同等失配條件下,光伏組件間的最大功率點出現(xiàn)差異,集中式MPPT裝置難以跟蹤到光伏陣列的最大功率點(MPP),造成系統(tǒng)年發(fā)電量損失嚴(yán)重。其次,在此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的監(jiān)測設(shè)備通常集成于逆變器單元,實現(xiàn)監(jiān)控終端對光伏陣列直流輸出端和交流并網(wǎng)端的運行參數(shù)監(jiān)測。此監(jiān)控方案一方面存在增加通信成本、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)冗余的問題,另一方面存在監(jiān)控終端無法定位故障信息點,難以保障及時采取應(yīng)急措施等問題。針對上述問題,伴隨著智能電網(wǎng)概念的提出,智能化并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)已成為主流研究和發(fā)展趨勢。本文以實現(xiàn)智能化并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)為目的,以基于分布式MPPT并集成窄帶電力線載波通信技術(shù)的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究主線,展開較為深入的理論、模擬和實驗研究。理論分析出了組件式系統(tǒng)配置下的光伏系統(tǒng)能夠有效降低組件參數(shù)差異、局部陰影遮擋帶來的損失,并實現(xiàn)組件級別的數(shù)據(jù)監(jiān)控和故障定位;仿真結(jié)果顯示,傾角變化會導(dǎo)致系統(tǒng)年均發(fā)電量最高43.75%的變化率;方位角變化則會導(dǎo)致系統(tǒng)年均發(fā)電量最高11.78%的變化率;在局部陰影遮擋下,基于微型逆變器的光伏系統(tǒng)相比基于集中式逆變器的光伏系統(tǒng)月均性能提高了10%~26.1%,有效避免了組件失配折損整個系統(tǒng)發(fā)電功率;實驗對比研究結(jié)果顯示,傾角變化在一天內(nèi)引起集中式逆變器系統(tǒng)1.6%~32.5%的發(fā)電功率變化,微型逆變器系統(tǒng)26.55%~30.42%的發(fā)電功率變化;方位角變化在一天內(nèi)導(dǎo)致微型逆變器系統(tǒng)20~33%的發(fā)電功率變化;局部陰影遮擋下,微型逆變器系統(tǒng)相比集中式逆變器系統(tǒng)性能最大提升了9.2%。研究結(jié)果表明,基于微型逆變器和NB-PLC的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)在失配條件下的發(fā)電性能;并在降低配件數(shù)量和通信成本的同時實現(xiàn)組件級別的監(jiān)控,全面提升并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的智能化。 【關(guān)鍵詞】：并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 微型逆變器 窄帶電力線載波通信 失配 智能化
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615;TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 智能電網(wǎng)與智能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)10-16
• 1.2.1 智能電網(wǎng)概念的提出10-14
• 1.2.2 智能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)概念界定14-16
• 1.3 國內(nèi)外智能并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)研究動態(tài)16-17
• 1.3.1 國外智能并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 國內(nèi)智能并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀17
• 1.4 研究內(nèi)容及思路17-19
• 第2章 并網(wǎng)光伏陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析及數(shù)學(xué)模型建立19-31
• 2.1 光伏陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析19-22
• 2.1.1 集中式光伏系統(tǒng)配置下的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)19-20
• 2.1.2 組串式光伏系統(tǒng)配置下的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)20-21
• 2.1.3 組件式光伏系統(tǒng)配置下的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)21-22
• 2.2 陰影遮擋下的光伏陣列模型22-29
• 2.2.1 太陽輻照量模型23-25
• 2.2.2 光伏陣列表面的陰影遮擋模型25-26
• 2.2.3 陰影遮擋下的光伏電池數(shù)學(xué)模型26
• 2.2.4 不同光伏系統(tǒng)配置下的光伏模型26-29
• 2.3 本章小結(jié)29-31
• 第3章 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)性能對比仿真研究31-45
• 3.1 傾角、方位角對并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)性能影響的仿真研究32-37
• 3.1.1 光伏陣列傾角變化對系統(tǒng)性能的影響33-35
• 3.1.2 光伏陣列方位角變化對系統(tǒng)性能的影響35-36
• 3.1.3 仿真結(jié)果與系統(tǒng)實測結(jié)果的對比分析36-37
• 3.2 陰影遮擋對CMPPT與DMPPT的光伏系統(tǒng)性能影響的對比研究37-43
• 3.2.1 兩種系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置及仿真背景介紹37-39
• 3.2.2 局部陰影遮擋對并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響仿真39-41
• 3.2.3 局部陰影遮擋對兩種系統(tǒng)性能比影響的仿真結(jié)果對比分析41-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 第4章 智能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)架構(gòu)45-57
• 4.1 智能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)45-48
• 4.2 電子電力量測控制系統(tǒng)和計算機(jī)可視化監(jiān)控軟件48-51
• 4.2.1 智能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電子電力量測控制系統(tǒng)48-50
• 4.2.2 智能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的計算機(jī)可視化監(jiān)控軟件50-51
• 4.3 單套光伏組件發(fā)電單元嵌入NB-PLC通信的試驗平臺51-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第5章 智能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)平臺的試驗與性能分析57-73
• 5.1 千瓦級并網(wǎng)光伏發(fā)電示范系統(tǒng)平臺搭建58-61
• 5.2 系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)分析61-71
• 5.2.1 傾角變化對并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響61-65
• 5.2.2 方位角變化對并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響65-67
• 5.2.3 輻照量變化對光伏系統(tǒng)發(fā)電性能影響67-71
• 5.3 本章小結(jié)71-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-76
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 論文創(chuàng)新點74
• 6.3 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 作者在攻讀碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它81-83
• 致謝83

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