《光伏课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光伏课程设计.docx（19页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、WUHANTEXTI1.EUNIVERSITY新能源课程设计设计题目：光伏发电姓名：班级：电气IO1.学号：指导教师：韩老师成绩评定：2013年12月23日光伏发电原理光伏发电展筑生婺由三大部分组成I太阳能也他极姐件、控M葬.逆变黑，其中在光伏发电过程中.太阳能电池板起到核心作用,它是光电的桥梁,太阳位电池是一种由光1伏扑效M而再川：”一成八接转化为电能的JSrI.足一个半导体光电:fiiif1太阳光照到光电二极箱上时.光电二极箭就会把太阳的光能变成电能.户生电si.当许多个电池市联成并联起来就可以成为付比较大的输出功率的太阳便电池方阵了.太川（在电池板纲件通过收集光.太阳健.城后拈换成电能.
2、之后通过太阳抵控IW器和逆变器把电摘送到用电能省.太阳能电池发电的E变原理足芈导体的光电效应,ttteJ4个电J-.如果在纯硅中播入有5个电子的ISr如磷原子,就成为将负电的N双半导体I若在纯肚中掺入有3个电子的IftfMf1.1.原予，形成带正电的P型车导体,当P型小N型给合在一起时.接触面就会形成电势必.成为太阳健电池.当太阳光的91到PN结后.中穴由NfSx仙P极X稗动.电子由P极区向NIft区移动,形成电薇.制作时.多晶技价过的媛、破锭.切片等程序后.制作成待M1.1：的计片.在豉片匕搂杂和扩散微重的硼、陈等.就形成P-N.然后采用蚊冏印刷.将精&!好的HJ潴印在硅片上做成刷税.处过空
3、姑,同时IW成行电极，并在有Hf浅的曲涂一层防反射涂层.电池片就至此制成.电池片排列81介陵电池1件.IteI成了大的电路板.一般（1力1件四应包钻枢.正面用着成瑞.反血安装电极.有广电池组件和凡他辅助设备.就可以f11成发电病统.为f将？Wi电转化交St电.需要安装电流转帙器.发电后Sr用河电池存储.也可输入公共电网.发电系线成本中.电池纲件妁占50%.电经书换将.安装得*K他珈助部件以及其他费用占另外50%二：3g二运Sd.ODAODOD(K)4月.IUMMHft*ffrt：WA二行业现状这个行业.曾经被没好衣就狂追捧.一收该生r中田首富：这个行业.WrtWffiig1（视.仔年斥巨货发放
4、补聒.扶持发根.被IF为曲景H为光明的行业,而2007年中国的产葩占了全球的三分之一：还是这个行业，近来出现喉接波的破产潮快至连昔日的行业龙头也芯述灭顶之灾!这就是光伏产业.在坳物三年之中.姓历了景气度的繁来高崎衰返低谷间的大起大落.众乡企业由受到从“烈火交油“到“冰凉划计一的滋味.排而.正当国内企业还挣扎在存亡边麻.从华尔街料传来r全新的讯总11方曲.美股光伏龙头股价轮而平涨.坡儿代表性的SUnPOWer，：NASDAQ:SPWR）今年殷价涮招过300%:为力面.一般冲”巴非特携25亿美兀收解光伏电咕,M尔上出收钱的公司“羊果-也投在光伏产*.作为世界上最有效的资本Itf%，睨价的上深是人们
5、用负金在投票.巴芋特.琴果公司在行业低谷期立粕投资太川能蒙域.这Je:味花什么？股价靓丽表现的同时.行业些本面也iE发生书变化.美国.中国等新发巾场iE在发生期变.产业收次妪中出台，上网与仆站发放更具确定性和可携作性，光伏电站中长期JWM被大幅提高.巨大的装机需来一触即发.更为，Ii要的是,随存光伏和换率逐年提跖.成本逐年下0.优处企业的发电成本即湍与火电持平.而-FI突破这一“临界口”,平价上网的时代即格来临.光伏发电件代传统火电的大尊的即拉开，人笑的能源徜费拮构也会幼之改变”力出硅薄拨电池从20此妃80年代初开始赢业化生产,但由卜效率低I1.仃我成.使用寿命较拈体硅电池妞.市场价欲措加不快
6、.力外.纳必畿脸所带来的效率拉失需要通过夏杂工龙弥朴.比如名AA*i通过PECVD-SNX来实现,狭行了很人成功.但HfftC胺电池,如善晶硅C其他S电池至今尚未筑得消电结果.这也是的联电池发收比人们HI想得慢的主要原因.品你娃太阳能电池是Hi1.O国际光伏市场的主流产品，占世界光伏电池产Ht的85%以上.因此可以预见的是未来1015年仍然以体硅为主.三光伏发电的类型特点依据令世界对光伏发电系统的济晰认识.光伏行业人士一般将光伏发电奈统分为三大拈一、独立光伏发电系统独立光伏发电系统，根据字体含义，我灯可以n观的设是单独的发电站，通过光伏发电获符的电量不会连接到国家的电网.二、井网光伏发电系统并
7、网光伏发电系统：相对r独立光伏发电系统来说,井冏光伏发电系统是指地过光伏发电所得的电*.通过阳*的电网相连.把多余的电力谕送到国家电冏中.三、淞含九伏发电系统从幺林得知.温合光伏发电系统是独立和并网光伏发电系统的结合,它弥补n%的点.器合了四齐的优点，以下:种光伏发电质饺的图形模犬:DC/负载A_AC逆变器二负载段W光伏发电展统Modem并网光伏发电BMryChargecontro1.1.er猊合光伏发电系统下面我们以图表方式来夬显出独立光伏发电系统.并网光伏发电系统.猊合光伏发电展S的寺点内容并阿光伏系统独立光伏系统混合供电系统初始成本最低高高运营成本低高高备用电源（蓄电池）无有有维护几乎免
8、维护需要维护维护较多负载匹配较好差较好噪声无无有无有有四典型的实际系统介绍柏林央火车站B1.PVJt伏篇虢丹岛火作MBIPVJiWSti1.1.we1.1.地快站光电展凿工程总面积76.000平方英尺；其中光电板使用面积为OoO平方英尺。发曲峰他功率为250KW：I1.品硅电池板块及格Ia-SI-40W日4Sanyo太阳光电公司运用劭华的出筑意象厘计,以王姓上的讲亚方孙J神话.先哭的表达太阳光电于健源危机中所扮演的任务及坳色.德N奥迪物前中心400m216.4KWI1.烈硅光电的墙J5门太古飞机工程绝传中心K阴犷是12MW4网光伏发电工HAi财政酢、科技部、M家健源门于2009年7月1613发
9、布的关于实被金太阳示范工程的通知?财建2009397）中福建行列人的八个:I1.之一.I：程总安装由枳140OOE.年均发电JR约119.53万kWh乐蛟设计寿命为25年，项II业主为（门太古匕机工程布取公司，由环态说科技发展（法圳石限公司负五项H技术交俺，41技术方案4.1.1 4日建设地太阳健责策木工程UIir论地点位于UiihM门巾高统旧1.机场而恻,坐标为东经118.0810.北纬243240”.的南亚妁带海汴性多风气候，全年平均t1.为21C,以季较炎热.7.8月气俎一般都在30C以上:冬季祝度则经常低于10C.全年f3服时同长,阳光充沛.根据当地气余修门资料,3地郎平均耳南!it1
10、100mm.多尔平均全年H照时数为2300hH-13照仃分本51、.年太阳总郁射M5250MJm,.我国太阳侔资派的第:N级,话令太1唯光伏发电项目旗设.4.1.2 工较双校及总体方案木工程光伏电站Jti殳于俎门太古良机工程有1公司的3.5、6机4的附it楼眼顶，&女共士以14OOOm,女找不脑计光伏JH忤6669片.总容量为1.2MWpH建极为多层框架建筑物,东前声何无物而建筑物电持.对安装在足顶的太阳能光伏方阵受出光照射无影啕.共展而艮为平层面.M我在大嫉段湃、空调、水箱等设各.采用网聚在屋顶it立一个架*的涧结Kwq架.光伏纲件阵列在第架网上.tt用桁婴一定角度成拜安较以便收少屋顶设备对
11、光伏用件阵列的用影影尽可使提升光伏系统发电效率本光伏发电系统采用BAPX安装，分为3个人发电单元.打个单元分为34个全液用电板.好个光伏并网发电单元的九伏纲件乘用事并联（194：16井）的方式娘成多个光伏出件阵则,经过防俯H泡小流SW:流、接人I1.ift1.tft.通过国产并网光伏逆变器完成D（到AC）蛀推.采用分块发电.就近并网.史中监忏的方案,新系统分成多个光伏井M发电值元,分加接人各个安装埴所住的机东及附建楼配电空内，实现将整个光伏并网系统接入机库380V低压交Jft电网边打并M发电的方案，4.1.3 耒统级或方案本项目所建设的大型建筑光伏并网发电系统主要由光伏阵列（主要由太阳电池坦件
12、、光伏1宙汇源希、光伏防常配电柜.电控等构成）、并网逆变（主要由井网逆变器构或）,低压输配电（主要由低压交溢配电相、低压交流电笠等构成）.监控（主要由光伏系统厩拧部分构成等能分构成.用户何并网皇太阳能光伏电站利用光伏组件将太阳能转换成“流电能，PJiSiiiS将人流电逆殳成50Hz,23（T400V的：相交流电.逆交翳的瑜出珞通过Iy电柜井人机降的低HA!电网.光伏并同发电站所发的电主要供给m户自己使用.黄余的电K送人电网.本电站无蓄电池依健议备.当夜晚或遒阳光较差时.电冏给你钱供电.光伏格太阳能箱豺能地转映为“而电能,通过汇流箱（直流配电箱）传送到与之相连接的逆支；a的推输入物I逆攵代采用M
13、PPT（此大功率跟踪技术使光伏Q冽保NAHMSt出状态,HBjft”泣电传拱成为，电网短率和相位均相同的攵流电能,德合电网并网发电的要求：逆变H发出的交流电能径过（&压电电就近接入建筑物用电同光伏并网逆变密儿!带仃数据采塞印通讯功能,可以Ifi泅光伏苏丹的电任、电流等直流依运行期Si.电M的电IX.斑率、逆变器珀田电荒.功率、功率因数等交汲忸运行警政,以及太阳锚射、I心速、丛皮等环境冬效,将光伏电站中的逆变器通讯接口Met据.他我连接.逆变器运行故我通过配套的购控设笛的汇划和存砧,内传送到IfiJfiI算机匕到过配套的专用源测状件提供给光伏电M1：作人公使用.1.2MW光伏电站光伏发电系统图（
14、象个机库）如网1所示，图11.2MWP光伏电站光试发电系统（地个机库）424关健殳备送型关设欢令的选型遵循Jb效性、QJHt、成熟性和也定性的Ift划.主要设;均选用通过中IH金太阳认证客求的产Aft.。）品,体储组件.本1：程是用国产高效率单晶薜例化版娟层JE光伏生件，具体多数详见最大输出功牢F*181)Wr最佳工作电压MV燃住工作电流I-4.93A开路电压V品442V短路电流1.5.1J工作温吱-40-+85T昆大系统电压IWH)V0.99允许电刚电压范！X（；相）32QMOvAC股大功率962允许电网皴率更岗47-51Ik粕间门耗电尺寸（宽XmXHDQOW（EOmnixIS仙小77。MI
15、KOOkJ!噪60dK防护绑级1P20KSIti5r太M(PRs-20-+40Xt6J跻光伏济则具有我管叨反保护功能I配有光伏专用MJk防出抬,正极负极那具备防需功能.叵流防鞫汇浙箱卷致详见表3.磔3U2.u.rii1.yj.200IIMM)Vde16IOAI1.*65-25-60-99%70(1niniZ5.0nut1.x180mm光伏阵列电犯他幻最大光伏阵列并联输入路数W邦光伏阵列报大电流输入珊子大小用护筹淡环境湖度环境瓜度宽X舟*:深Si11425做角设it及阵列间即糊角从气软M科到的资料均为水平面上的太阳能W偌安模0成光伏阵列假斜面的他射Ift才能遂行发电!It的计算.对于某F角定安装
16、的光伏阵列，所接受的太R1.辐射舱与假用ffX.较简便的辐肘量计算经5公式为：RBSsin(仪%)/sinaID式中，R.为蟆斜尢伏浒刻曲上太阳能公知时家：S为水平血上太用rI接辐射KhD为做smw:为中午时分的太阳高慢角：B为光伏阵列用角.经计。井结合现场情况进行合理优化,光伏阵列铀用为2577.(2)阵歹U何足巨为避免阵列之间达阴光伏电池组件阵列向加段不小于D:D=0.707H/tanarcsin(0648cos0399sn)式中，为当地地理纬版.北半球为正.南华球为例：H为阵Hrt(J持母离点与后推纲H设任位置的育度差Cit-WW1D=919,501(11根据现场情况及线胫,取光伏电池组
17、件前H扑冰列间距为0.95m.太阳能光伏阵列布置见图2五三相光伏发电系统并网仿真模型光伏发电系统结构电图如图1所示.系统可分为3个部分；光伏电池阵河(PV).功率交换器物并网拴IH格.本文恻计对这三部分在MAT1.A仿。环境中让立仿人模型.PV功率变换器电人K流恒交流fW电Hi、电流并网控制器I电压电流比伏发电并冏系统结构5.1光伏电池外列模型当储光伏冏列(PV)的彷。建枪也方行2种方法，职光伏卢升物理机IW和外特性的ItHJ方法.木坳支:E要基于PV物理机制的数学方程玷合共笥炊电路特.点:构址光伏Q：刖的伪亶模梨的个光伏电池苏效电路KJSt图2（八）所示，虻过的依电路变换,国可得任意NpxN
18、s个光伏电.并联所构成的光伏阵列(PV)的电路或里，如图2(b)所示.（八）取个光伏电池的效电路模生(b)事、并敢所构成的光伏阵外图2光伏阵列力的在模生(PV)的电路根皋一斤讥(哪行籍小式中:光伏电池模块的出特性力程，为光伏电池的输出电iftI1.为PN空电波I10为反向饱和电ifbV为输出电IK1.T为笫对A(K):g是单位电荷,具位为1.6x1d19C;k通城可鼓熨州放.其他为1.38x10-23JK：A为极管理物苗救,其值常在I-2之间变化，np,ns分别为光伏内列模块中光伏电池并联卬串联的个tki光伏电池处于开路状志时1=0：V=VoC,代入式2.1)可得反向性和电流的表达式为.冷门口
19、的(总备卜11式中：VOC为光伏电池的开路电Hi；，jt伏电池的开珞电压粗度泰敌.i光伏阵列模块1：作在显大功率点M.由式(2.1)可求得Rs畔5驾尹X光伏电池外特性是近似由恒治iSH1.ft11KM特性纲合而成,两行支界点次出M大功率点.AFn述的数学模型,在MAT1.ABSiEU1.ink环境下建在光伏电池阵列的通用仿典模型.其内部结构如图3所示.创建子系统并代及内时装Im.Vm,1.sc.VcC兮等虬这些警(可由厂家给定产乩Utt中茯和.仿11时,可以方怅的对不同的光伏电池咫列进行设JU.本文仿衣参数设置Voc=330V,1.sc=180A.1.m=120A.Vm=250V.IGBT.如
20、图4所示.本文仿“号数光伏电池区丹的仿克模IW功率变换器采用傍电邛H逆变裳玷构.功率开关忏；S川C-45O0uf电抗器1.-1mh,R-5nQ5.35网控初卷2站耳并网功率变换戕鳍构并网控制器为三环控制.小内层是交流电泡田环拽制.交流电Et.-.,;T控制并M电流,要求响应速皮处快;其次是之泣电压闭环拄制,也定太川电池板电压,最外层是功率鬼踪控网,晌应遵度酸,其中电压环采H1.PI按刎JS.控川结构如图5所示。电函1.n.taut汽融耳故电压给定位并M控制器”构5.4电流内环控制模型在三相静止对秋坐标点数学模取中.逆变器交SfcOR均为时变土讨访3困而不利1；拄IW系线役计.Hit.可以通过坐
21、标变换转换成与电网步波城率同步St转的(d.q)坐体系这样.经坐标轨技变换后,三相对林静止坐标系中的展波正弦敏将转化成同步加转坐标系中的Hift变敏.从而蓟化了控制疾统设计，由三电平逆变器在两福同步就转坐标系下的Ik学族K，可联得到dq两相电流微分方程为：didj=Sa-Ue-Rid1.iq式中、*-三相逆变卦交流的出利某浓相电压合成欠St的dMidiqnt:U.S-三郴电网电压合成欠nt的d轴和q制分收；UJ一一三相井网电薄合成矢量的d轴和q轴分绘；由式(2.41可知.d、q州电流旗受控制货“、Z的影晌外.还爱到之父瑞台电BiB1.jdZ卬电网电压2、”的扰动因此，需要对d.q油电it”独行
22、斛糊并引入电Iq电压的馍进行更好的控M,同时，电网电压IWtfi的引入布利于或诙的动态性能却到进一步提四，由此,可以将系统电流内环设计ri(t为：JK；Sd=(Kp4j)id.ia)+Us-B1.ie,IK,Sa=(Kp1.-)(q)Ua1.io1.s根据上述分析,构造如图6所示的展统控制伪在校生图6电泡环控制仿立模型5.5 功率跟踪控制模型由r太阳低电池的电区与电薄并不是我性的关系,H在不同的火气条件下.WI1.1Jft弗度不同题个工作萌慢都不一样.林一个工作曲规均盯一个不同的AQ大功率点（PmaX）此即为太即能电池的必佳I：作力.为了提A；太川能发电系统的效率并充分的垢用太川能电池.M5一
23、控制法则来使太阳健电池的时操作在最大功率点.此即献大功率点汨踪法MPPTI.最大功率点飘湿的过程实肘上是一个寻优过程.即通过抄划太阳能电池漏电压来控制最大功率的h.常用的方法行：ItUkf1.i踩法cv）,It动观（法、将纳微分法.K中找动双焉同援法五避免r扰动猊渊法判断失谟的可能性.乂以其算法简明，襦果卷数少而优于导纲微分法.太阳能电池给出功率的利用电af到很大我高.图7足算法流理.MaUabeSimUhnk现行的Kt块婴实现该灯法比收唱盘,本文通过端巧相应的代他.以S函段划装形式来完成速算法模块功能.S由攻提供一个代码卬SimuIinkf1.iiAZfiiIMtgP.用来实现对镜块的编程.
24、凡中S肉Bi的代四可以用Mauab诺在编巧.也可以肥C,C+、Ada.Fortran.7用大功率跟踪流程图图中.I：尢伏电池。冽堵山的电茬：U:光伏电池阡列箱出也依：P:九伏电池0冽物出功率:UrH*大功率W器输出的电IK整ffi：U:电压扰动值.5.6 仿式结果与分析设仿血时问为0.18S,在的0.1$动率跖控耐器输出电压给定值低于*大功率点电压，后008s电IE蛤定值大于垃大功率点电压.图8是ABe相并网电Jk与电海液形图。第一个尚朋由于仿人坏埴采用不笥小K伪n.第一个附期点数比皎多.所以显处时间比较长.其实就咫一个短彼,这是给电容充电阶段，位体上谈电而与电压是同相的，表明本文设巩的并网控
25、M器是有效的（8）A相电压月电彼泄影（意体为电泣波形;B相电IHD电瓶浓形（JH体为电流流形）;Cft1.电Hi与电流波形（繁体为电流波彩图9电在渝端电压、电谜液形Rh在前0.15,电选浓动明显，现因在于该时段蛀大功率来踪拓猿出的电IIi给定位低于取大功率点电.此时星统工d在电池阵列的忸Stai特性区域,使科衲第调节电通.向源何电JK的变化就比校大.加之电流内环也存在一定的动态询节时何，电渝浓动也就特别明显.昭008sJiM流忸电压给定值过大于仆火功率点电压，耒统妫线工件在光伏电池两列的忸IKai特性区域,所以比海储电压波动比皎小.从直试荆光伏电池修出电流波形可以Utth在it接电M新路僚合I
26、:之IIt电流坯本上就是电容的充电电磕，可以Ii出，初始冲击电流还是比牧大的.如刎用低初始充电电流对电容的冲击，在工程设计时应当注jfi.共次可以G出.谖电该波形足个曲冲液形,对电i沱建沿篓求比较高。图9“波侧电压与电询俄影（aU诳何电压波形：（b）在汲俏电波浓形raw是并网过程中电。阵珊ft出动期，交渣用并网功率与形图.从图中可以行也.光伏电池输出功率与交谊忸井网功率并不平衡,除囚在于电抗据、以及功率开关管,并网变压器均在无功率损耗.其次可以希出，并网动车前芈段时何并网功率波衲比较明&,炭因在于*t时段.光伏电池阵列I：作在何而特性区域使得梢微消埼直淹偏电淹.导致“而何电伍的变化就比我大.加
27、之电流内环也存在一定的动态调卡时间.并阳电St波动也就特即明腿.反之，在后半段时段,光伏电池I4列工作在忸IK特性区域,Hiftff1.（电也变化不大.电内环的电汲参考减变化不大，文流他并网功率就比较恒定,因此，为了减小并网功率的波动，技以电池效能的坡大利用光伏电池阵列推件I：作在接近城大功率点的恒乐特忤K城.图10光伏电池外列输出功率，井刖功率六总结本文建立的三相光伏并网发电仿“模型及其控制方M能较如胞模拟三相光伏井网发电情况,为太阳能光伏并网发电桑统的议ih优化提供了有效的手段或饯控IW模型采用燃火功率限踪坏、电压环与电液内环的三环结构，功率JM踪主要仆用使太阳能电池M1.时擢作在JS定功
28、率点；电压环主要作用呈控制三相逆变器Hift储电压，使11流俯电KJHMi指定电Hu电流内环采用Itttf1.第糊的电流闭环控制.仿典衣明1戈挖IW方法货使文i电港很好地跟靠女流电冏电jk实现r逆变Ii标通过:相光伏井啊发电仿人,光伏电池降到可以工作在恒流特性j%IU型井掰交St电1波动比较大.为了M小并网功率的彼动，光伏电池阵列推存工作在接近&人功率点的恒压特性区域.在光伏发电并网之前,并联在光伏电池阵列的电容在充?介段,初蛤冲心电注是比较大的.工程谀计时能与虑抑IW初始充电电流对电容冲击的影响.光伏危机是杆时的健祝危机是长期的让就天杵代双这是全人英的纱!，让我10期付这一纱超能尽快在中M的上地上成为现实!
