能源發(fā)電中的逆變電源技術(shù)-全文預(yù)覽
【正文】 電系統(tǒng)中的應(yīng)用 逆變電源技術(shù)在風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用 4 煤炭59%石油3%水能37%天然氣1%煤炭石油水能天然氣80％煤炭在山西、陜西、內(nèi)蒙古和新疆 60%水能在西部 大部分天然氣在西部 缺乏石油、天然氣資源 探明總資源量 8230億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，探明剩余可采總儲(chǔ)量 1390億噸標(biāo)準(zhǔn)煤 1. 新能源發(fā)電興起的背景 5 ? 2022年，一次能源消費(fèi)總量為 C o m p o s i t i o n o f E n e r g y C o n s u m p t i o n ( 2 0 0 3 )能源消費(fèi)構(gòu)成（2 0 0 3 年）2 2 . 7 0 %2 . 8 0 %7 . 4 0 %6 7 . 1 0 %c o a l （煤炭）o i l （石油）natural gas（ 天然氣）hydropower and other（水電及其他）6 ? 太陽能 ? 理論資源儲(chǔ)量每年 17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤 ? 2/3的陸地年日照小時(shí)超過 2200，每平方米年接受太陽輻射能 5000兆焦 7 小水電： ， 65% 在西部 風(fēng)能 Wind 陸地： 海面： 8 新興工業(yè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展： 1）中國(guó)、印度、東南亞人口大國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，紛紛從能源出口國(guó)變?yōu)檫M(jìn)口國(guó)； 2）我國(guó)經(jīng)濟(jì)的能源彈性系數(shù)快速攀升，重工業(yè)化趨勢(shì)明顯； 3）石油、天然氣和煤炭等化石燃料消耗加速，市場(chǎng)價(jià)格居高不下，成為制約國(guó)家經(jīng)濟(jì)與安全的關(guān)鍵因素； 4）現(xiàn)有的能源供給模式已不能保證經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 日本： 7%，已簽署。 10 2. 逆變電源技術(shù) 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用 11 ? 獨(dú)立供電系統(tǒng) ? － PV組件 ? －蓄電池 ? －充放電控制器 ? － DC負(fù)載（或 AC負(fù)載） ? 并網(wǎng)系統(tǒng) ? － PV組件 ? －逆變器 ? －電網(wǎng) ? － AC負(fù)載 12 ? 目前常用的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以按照系統(tǒng)功能分為 ? 兩類 ： ? 不含蓄電池環(huán)節(jié)的“不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)”； ? 含有蓄電池組的“可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)”。 ? 其它時(shí)間，特別是夜間，當(dāng)本地負(fù)載大于光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的交流電能時(shí)，電網(wǎng)自動(dòng)向負(fù)載提供補(bǔ)充電能。 ? 可調(diào)度系統(tǒng)不僅能向電網(wǎng)饋送同頻同相的正弦波電能，而且還可作為電網(wǎng)終端的 有源功率調(diào)節(jié)器用于補(bǔ)償電網(wǎng)終端缺乏的無功分量以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，同時(shí)亦可抵消有害的高次諧波分量。其應(yīng)用規(guī)模當(dāng)前還很難與不可調(diào)度式相比較，因?yàn)椋? ? ： 目前免維護(hù)蓄電池在良好環(huán)境下的工作壽命通常估計(jì)為 5年，而光伏陣列穩(wěn)定工作的壽命則在 25～ 30年左右 ? ； ? ，需占用較大空間，如有漏液，則會(huì)泄漏出腐蝕性液體；此外報(bào)廢的蓄電池必須進(jìn)行后處理，否則將會(huì) ? 造成“鉛污染”； ? ，其 安裝和調(diào)試相對(duì)方便，可靠性也高。如果逆變器的輸出采用電流控制，則只需 控制逆變器的輸出電流以跟蹤市電電壓 ，即可達(dá)到并聯(lián)運(yùn)行的目的。 采用滯環(huán)比較器的瞬時(shí)值比較方式 滯環(huán)控制的電流瞬時(shí)值比較方式的特點(diǎn)： 22 定時(shí)控制的電流瞬時(shí)值比較控制方式 不用滯環(huán)比較器，而是設(shè)置一個(gè)固定的時(shí)鐘 ,以固定采樣周期對(duì)指令信號(hào)和被控制變量進(jìn)行采樣，根據(jù)偏差的極性來控制開關(guān)器件通斷在時(shí)鐘信號(hào)到來的時(shí)刻， 如 i i*， V1通， V2斷，使 i增大 如 i i*， V1斷， V2通，使 i減小 每個(gè)采樣時(shí)刻的控制作用都使實(shí)際電流與指令電流的誤差減小 23 ? 該方式可以避免器件開關(guān)頻率過高的情況發(fā)生 。 定時(shí)控制的電流瞬時(shí)值比較方式 定時(shí)控制的電流 瞬時(shí)值比較控制方式的特點(diǎn)： 24 跟蹤實(shí)時(shí)電流的三角波比較方式 圖6 2 7負(fù)載+iUi*U+iVi*V+iWi*WUdC+C+C+三相三角波發(fā)生電路AAA該控制方式原理如圖所示，它將指令電流 ic*和并網(wǎng)電流ic的實(shí)時(shí)值進(jìn)行比較，兩者的偏差 Δic經(jīng)放大器 A后與三角波進(jìn)行比較，以輸出 PWM信號(hào)。 27 太陽電池的原理與構(gòu)造 太陽能電池的基本特性和二極管類似，可用簡(jiǎn)單的 PN結(jié)來說明。 shssL RIRVA K TIRVqIII ???????? ??????? ??? 1)(ex p0太陽電池的原理與構(gòu)造 29 mImVocVscI mP電流功率)( WP)( VU)( AI00 . 511 . 522 . 533 . 50 5 10 15 20 2540102030405060太陽能電池陣列的 IV特性是并網(wǎng)逆變系統(tǒng)進(jìn)行分析的最重要的技術(shù)數(shù)據(jù) 之一，如圖所示，它具有非線性特質(zhì)。 32 幾種常用的 MPPT算法 由 PV特性曲線可以看出： 在最大功率點(diǎn)電壓的左側(cè)，光伏陣列電池率隨其工作點(diǎn)電壓的增加而增加； 在最大功率點(diǎn)電壓的右側(cè)，光伏陣列電池輸出功率隨其工作點(diǎn)電壓的增加而減小。 34 定電壓跟蹤法 (CVT) 不同照度下的 PV特性曲線 在日照強(qiáng)度較高時(shí)，諸曲線的 最大功率點(diǎn)幾乎分布于一條垂直線的兩側(cè) ，這說明當(dāng)溫度一定時(shí)，陣列的最大功率輸出點(diǎn)大致對(duì)應(yīng)于某個(gè)恒定電壓，這就大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng) MPPT的控制設(shè)計(jì)，即人們僅需從生產(chǎn)廠商處獲得 Vmax數(shù)據(jù)并使陣列的輸出電壓鉗位于 Vmax值即可。 定電壓跟蹤法 (CVT)的特點(diǎn) 36 擾動(dòng)觀察法基本原理 擾動(dòng)觀察法是目前實(shí)現(xiàn) MPPT的常用方法之一。 擾動(dòng)觀察法的特點(diǎn) 39 擾動(dòng)觀察法的誤判 假設(shè)日照下降，則對(duì)應(yīng) Vb的輸出功率可能為 PcPa ，系統(tǒng)會(huì)誤判電壓擾動(dòng)方向錯(cuò)誤，從而控制工作電壓往左移動(dòng)回到 Va點(diǎn)。 40 電導(dǎo)增量法 IVP ??m a x0???? dVdIVIdVdPVIdVdI ??電導(dǎo)增量法 (Incremental Conductance Algorithm) 也是 MPPT控制常用的算法之一。 電導(dǎo)增量法的特點(diǎn) 43 間歇
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