光伏发电系统关键技术的研究

浙江大学电气工程学院硕士学位论文光伏发电系统关键技术的研究姓名：翁炳文申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：胡长生20080501光伏发电系统关键技术的研究作者：翁炳文学位授予单位：浙江大学电气工程学院相似文献(10条)1.学位论文高波光伏发电系统生命周期成本分析研究2008据测算,一年内到达地球表面的太阳能总量是目前世界已探明储量能源的-万多倍。我国属于太阳能资源较为丰富的国家之一,陆地面积每年接受的太阳辐射能就约等于几万个三峡工程发电量的总和。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电系统具有无噪声,无污染,无需消耗燃料,建设周期短等优点。太阳能资源的利用为我们展现出一幅十分美好的画图,但要具体付诸实施,困难依旧不少,初始建设成本过高常导致系统投资价值备受争论。本文分为五个部分,结合光伏发电系统生命周期成本的特点,从全社会的角度出发,对光伏发电系统从构思、策划、设计、建造、运行使用、维护直至拆除的整个生命周期内所发生的全部成本进行分析和评价。第一章绪论是对文章的研究背景、内容及方法进行论述。第二部分对相关的理论以及阅读的文献进行综述性评价。由于光伏发电系统结构复杂,设备部件的价格昂贵,光伏发电系统的建设期成本明显高于火力发电系统。光伏发电过程中不消耗常规及环境影响方面的特点决定了光伏发电系统在运行阶段的成本与火力发电系统也存在很大区别,本文第二部分首先就光伏发电系统生命周期成本的阶段性特点进行分析。光伏发电系统生命周期成本按照不同的划分标准可分为决策成本、建造成本、使用维护成本和拆毁成本,又可以分为社会成本、投资者成本、户用成本。不同分类方法导致成本概念可能出现相互重叠的部分。光伏发电系统生命周期成本的多主体性和跨阶段性决定光伏发电系统生命周期成本内容含量多,关系复杂,本文在对光伏发电系统生命周期成本进行分析前,构建光伏发电系统生命周期成本体系,确保生命周期成本全部涵盖在系统之内,同时避免因定义的不同而导致成本的重复计算,保证光伏发电系统生命周期成本无论在横向还是在纵向上都纳入到系统生命周期成本体系之中。光伏发电系统生命周期成本体系构建完成后关键问题是成本函数的定义。运用生命周期成本分析法时,数据的提供是一个艰巨的任务,需导入大量数据来计算系统方案的生命周期成本,对系统的经济性进行评价亦或对备选方案进行比较。本文的第三部分构建了光伏发电系统生命周期成本函数,运用生命周期成本体系中子成本项函数为生命周期成本分析提供原始数据,然后通过生命周期成本体系逐层汇总,得出光伏发电系统生命周期总成本函数。光伏发电系统生命周期成本体系、成本函数为生命周期成本分析提供了的组织结构和分析数据。文章的第四部分就生命周期成本方法在光伏发电系统中的运用进行分析研究。光伏发电系统生命周期成本分析首要解决的问题是对光伏发电系统经济性作出合理评价。由于传统的成本分析方法缺乏对于光伏发电系统环境成本的确认和计量,导致光伏发电系统环境优势在系统经济性评价中得不到体现。本文运用构建的光伏发电系统生命周期成本函数将政府提供的光伏发电系统优惠上网电价与光伏发电系统产生的电量纳入到光伏发电系统生命周期成本体系中,解决了光伏发电系统成本分析中环境成本缺位的问题。光伏发电系统生命周期成本分析第二个目标是实现系统生命周期成本的优化。本文将价值工程结合到生命周期成本分析中,价值工程与生命周期成本分析的目标具有一致性,能够确保系统功能被满足的条件下,实现生命周期成本最小化目标。价值工程是一种贯穿于整个系统各个环节的系统分析方法,结合价值工程的生命周期成本分析法能够实现对光伏发电系统生命周期成本的动态分析与控制。2.期刊论文张淼.吴捷.侯聪玲.李金鹏.ZHANGMiao.WUJie.HOUCong-ling.LIJin-peng自适应算法在光伏发电系统最大功率追踪中的应用-电力电子技术2005,39(2)针对光伏发电系统的最大功率跟踪问题,采用自适应控制算法,在硬件电路得基础上进行了试验.结果表明,该方法能较快地跟踪太阳能的最大功率,并具有较高的跟踪精度.3.学位论文唐敏光伏发电系统的效率最优化研究2008在能源枯竭与环境污染问题日益严重的当今世界，光伏发电成为可再生能源领域中最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的发电方式之一。然而，光伏电池的输出特性具有强烈的非线性，且受外界环境因素影响大，所以如何有效的利用太阳能，提高太阳能利用效率，成为太阳能利用中一个迫切需要解决的问题。本论文以光伏发电系统为研究对象，以最大限度利用太阳能为主要目标，展开了光伏发电系统效率最优化的理论和实验研究。具体说来，本文的主要研究内容可归纳如下：一、概述了光伏发电系统的组成，根据不同场合的需要，对光伏发电系统进行了分类，并介绍了目前我国光伏发电技术的应用。在此基础上，详细分析了光伏电池板的工作原理，采用。MATLAB对同一光照强度下的光伏电池模型进行仿真，并将具有强寻优能力的仿真软件1st0pt率先用在光伏电池模型的仿真上，得出光照强度不断变化条件下的电流-电压，功率-电压的二维曲线，并且得出电流-电压-光照和功率-电压-光照的三维曲线。仿真曲线很直观地表示出电池的输出电流和电压的对应关系，同时也表明：光伏电池既非恒压源，也非恒流源，它不可能为负载提供任意大的功率；光伏电池特性具有强烈的非线性，并且其输出功率受到日照等周围环境因素的影响。二、在实验室现有的110W。光伏电池的基础上，分别对光照不变和光照变化条件下的光伏电池进行实验测试，并将实验数据拟合成曲线，从而得到110W。光伏电池的实际输出特性曲线，实际输出曲线不仪很好地表明了光伏电池输出特性强烈的非线性，而且对以后的仿真研究有很大的实际价值，为实验验证打下了基础。三、分析比较了几种传统光伏发电系统效率优化方法的优缺点。定电压跟踪法实现比较简单、稳定，然而其控制精度差，必须人工干预才能良好运行；电导增量法可以使输出端电压比较平稳，然而整个系统比较复杂，费用较高；功率回授法实现比较方便，但是稳定性及可靠性不理想，实际使用中不常用；扰动观察法控制简单，容易实现，但可能会发生振荡和误判现象。在实验室110W。光伏电池参数的基础上，采用扰动观察法，对光伏发电系统进行仿真研究，仿真结果表明采用扰动观察法会导致在最大功率点附近产生功率损失。四、提出了一种基于遗传算法的光伏发电系统的效率优化算法，尝试将遗传算法用在光伏发电系统优化问题中。遗传算法将问题的求解表示成“染色体”，将其置于问题的“环境”中，根据适者生存的原则，从中选择出适应环境的“染色体”进行复制，即再生，通过交叉、变异两种基因操作产生出新一代更适合环境的“染色体”群，这样一代代不断改进，最后收敛到一个最适合环境的个体上，求得问题的最佳解。由于最好的染色体不一定出现在最后一代，开始时保留最好的染色体，如果在新的种群又发现更好的染色体，则用它代替原来的染色体，进化完成后，这个染色体便可看作是最优化的结果。光伏发电系统效率的优化问题实际上是如何使输出功率最大的问题，这里的输出功率便可看作是“染色体”。通过复制、交叉、变异等，最终得到的“染色体”即为最优的输出功率。将遗传算法应用在光伏发电系统中，能够提高太阳能的利用效率。最后，将仿真结果与在110Wp电池的基础上得出的实验结果进行比较，验证该方法的可行性。4.会议论文鲁延武.杨鸿雁10KW并网型光伏发电系统示范工程2002太阳能发光是最为清洁的能源形式,本文介绍了10KW光伏并网发电站的建设、系统构成、技术指标及系统保护功能.5.学位论文郭斌独立光伏发电系统在节能型建筑中的应用研究2006由于一次能源的日益缺乏以及由此而引发的能源安全问题的日益暴露，合理开发太阳能资源就显得具有非常重要的战略意义。光伏与建筑一体化(BIPV)技术提出了“建筑产生能源”的新概念，它以自身的优越性成为光伏技术发展的一个重要方向，而独立式光伏系统是目前BIPV技术发展的一个重要研究领域。本文在大量地查阅光伏发电产业的国内外发展现状资料的基础上，结合光伏系统的基本组成和基本原理，对太阳能光伏发电的机理、光伏电池的输出特性以及作为独立式光伏发电系统重要组成部分——铅酸蓄电池工作原理和工作方式等进行了探讨，特别是对光伏系统优化设计进行了深入探讨。在此基础上提出了带有备用电源的独立式光伏发电系统蓄电池充放电控制策略，同时结合单片机自动控制技术，研发了以Philips公司生产的P89C58X2单片机为核心的智能控制系统。该控制系统带有完备的数据采集功能，以及方便的人机交互界面。控制系统能够根据当前蓄电池端电压自动调整光伏阵列电流的输入以及负载和备用电源的启停，保障系统的稳定运行。为了加强对光伏发电系统的监控，利用VisualBasic集成开发环境开发了配套的上位机监控程序，上位机和下位机之间利用串口实现异步串行通信。通过在一幢节能建筑中设计一个带备用电源的独立式光伏发电系统的实际工程，给出了在节能建筑中采用独立光伏系统的优化设计方法，特别是对成圆弧形安装的光伏阵列的最佳跨度角问题进行了详细的讨论。实际运行情况表明了整个系统在自主研发的控制器的控制下运行稳定，达到了预期的目的。文章在对实际系统的运行情况进行了相应的分析的基础上也提出了一些对系统进一步优化设计的建议，可以为今后同类系统的设计提供参考。6.学位论文闵江威光伏发电系统的最大功率点跟踪控制技术研究2006在绿色再生能源得到广泛应用的今天，太阳能因为其独特的优势而得到青睐。但因为光伏电池的输出特性受外界环境因素影响大，而且，光伏电池的光电转换效率低且价格昂贵，光伏发电系统的初期投入较大，为有效利用太阳能，需要对光伏发电系统加以有效的控制。本文着重对光伏阵列的最大功率点跟踪控制技术进行了详细的理论分析，建立了MATLAB仿真模型，提出了相应的控制策略，并进行了实验验证。首先，本文对光伏发电系统的组成进行了分析，光伏发电系统主要包括光伏阵列、电力电子变换器、储能系统和负载等。根据光伏发电系统和电网的关系，还可以把它分为独立发电系统和并网发电系统。然后，本文对光伏电池的电气特性进行了分析，并建立了光伏电池的仿真模型。同时，本文对常用的最大功率点跟踪（MPPT）方法：恒定电压法（CVT）、导纳增量法（IncrementalConductance）、扰动观测法（P&O）进行了仔细的分析，并提出了几种改进的方法：开路电压法（OpenCircuit）、最优梯度法、三点重心比较法。这些方法各有千秋，在不同的应用场合各有所长。再者，对于不同形式的光伏发电系统，在最大功率点跟踪实现上采用了不同的控制策略。本文仔细分析了单级式系统和双级式系统的特点，对于不同形式的光伏发电系统分别提出了不同的最大功率点跟踪实现策略，并分别进行了仿真分析，仿真结果表明不同的控制策略都是可行的。最后，根据双级式系统的方案设计了一套硬件系统，从实践上验证了控制方案的可行性，实验结果表明，所设计的系统能够较好的完成最大功率点跟踪。7.期刊论文宋婷.SONGTing后备式光伏发电系统的研究与设计-电力电子技术2009,43(1)以光伏发电技术为基础,结合电力电子和微机控制等技术,研究并设计了后备式光伏发电系统.与传统的独立式光伏发电系统相比,该系统能够拧制人阳能电池自动跟踪太阳光,并实现光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)控制和对蓄电池的充放电保护等功能.最后,建立了功率变换器以实现DC/DC,DC/AC变换.实验结果验证了该系统的可行性利实用性.8.学位论文谈蓓月太阳能光伏发电系统的优化设计2006随着世界范围内化石燃料储量逐渐枯竭，人们对环境污染日趋的重视以及常规电网存在的局限性，使得人们对自然界取之不尽，用之不竭的无公害新能源——太阳能发电开展了广泛的研究，应用以太阳能为代表的可再生能源是保护人类生态环境，减少大气污染的有效措施，也是能源开发利用的一个新趋势。太阳能光伏发电系统由于影响因素很多，设计时相当复杂，要做到既能长期可靠地满足负荷的用电需要，又要使得系统配置容量最小，投资最少，这就必须进行系统的优