并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真-展示頁(yè)
2025-07-09 00:08本頁(yè)面
【正文】 (23)其中VD為等效二極管的端電壓Ish=VDRsh (24)I0代表光伏電池內(nèi)部等效二極管PN結(jié)反向飽和電流；q為電子電荷，q=1019C；K 為波爾茲曼常量，K=1023JK；A是常數(shù)因子(正偏電壓大時(shí)A值為1，正偏電壓小時(shí)A值為2)；T為絕對(duì)溫度。當(dāng)光伏電池接入一定負(fù)載后，負(fù)載便有電流通過(guò)，其值為光伏電池輸出的負(fù)載電流Iph，當(dāng)負(fù)載被短路時(shí)，光伏電池輸出的短路電流為IL，為在1000 wm2光源的照射下，光伏電池輸出端開(kāi)路時(shí)所測(cè)得的輸出電壓值。圖24 光伏電池等效的電路Iph為光生電流，其值與光伏電池的面積及太陽(yáng)光照強(qiáng)度成正比；ID為二極管的暗電流，反映了光伏電池PN結(jié)的擴(kuò)散電流大小；Rsh為旁路電阻，反映電阻損耗，RS為串聯(lián)電阻，反映漏電流損耗。圖22 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)三相兩級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖23所示，光伏陣列的直流電壓經(jīng)過(guò)DC/DC升壓，DC/AC逆變器，RL濾波器與電網(wǎng)相連。不帶有蓄電池環(huán)節(jié)的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)化為和電網(wǎng)電壓同頻、同相的交流電能。目前常用的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)具有兩種結(jié)構(gòu)形式，其不同之處在于是否帶有蓄電池作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。由于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽(yáng)能是唯一的能量來(lái)源，為了保證系統(tǒng)的正常工作，系統(tǒng)中必定存在一個(gè)儲(chǔ)能環(huán)節(jié)來(lái)儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的能量。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是指與電網(wǎng)系統(tǒng)相連的光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)一般分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)兩大類?？扇我饨M合光伏系統(tǒng)的容量，分散使用最佳，可作為大電廠、大電網(wǎng)集中式供能的重要補(bǔ)充，也是新一代能源體系的重要組成部分。開(kāi)展并網(wǎng)光伏發(fā)電的研究，對(duì)于緩解能源和環(huán)境問(wèn)題，研究高性能光伏發(fā)電系統(tǒng)，合理正確利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電，不僅具有理論意義同樣也具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)光伏發(fā)電正在由邊遠(yuǎn)農(nóng)牧區(qū)和特殊場(chǎng)合應(yīng)用向并網(wǎng)發(fā)電規(guī)?；较虬l(fā)展，由補(bǔ)充能源向替代能源方向過(guò)渡。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析與仿真 緒論在能源形勢(shì)日益嚴(yán)峻和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，開(kāi)發(fā)利用綠色可再生能源以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是人類必須采取的措施，分布式發(fā)電成為世界各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的熱點(diǎn)，其中太陽(yáng)能無(wú)疑是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理想的綠色能源。隨著太陽(yáng)能電池研究進(jìn)程的加快和轉(zhuǎn)換效率的不斷提升，光伏發(fā)電成本呈現(xiàn)出快速下降趨勢(shì)，社會(huì)普遍認(rèn)同光伏發(fā)電作為可再生能源的作用與應(yīng)用前景，開(kāi)展光伏發(fā)電（Photovoltaic（PV））的應(yīng)用推廣也更具有現(xiàn)實(shí)意義。光伏并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為太陽(yáng)能光伏利用的主要方式之一。光伏發(fā)電作為分布式發(fā)電的一種，其工作特點(diǎn)是利用并網(wǎng)逆變器將太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)要求的交流電并入公共電網(wǎng)，光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能除供給交流負(fù)載外，將剩余電能反饋給電網(wǎng)。 光伏系統(tǒng)介紹及陣列輸出特性分析光伏發(fā)電系統(tǒng)通常由光伏陣列、能量?jī)?yōu)化控制器、儲(chǔ)能組件及逆變器等部分組成。獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)是指供用戶單獨(dú)使用的光伏發(fā)電系統(tǒng)，如在邊遠(yuǎn)地區(qū)使用的家用光伏電源等。不與電網(wǎng)相連的光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，如圖21所示。圖21 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖22所示，光伏發(fā)電系統(tǒng)直接與電網(wǎng)連接，其中逆變器起很重要的作用，要求具有與電網(wǎng)連接的功能。帶有蓄電池環(huán)節(jié)的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，由于此系統(tǒng)中逆變器配有主開(kāi)關(guān)和重要負(fù)載開(kāi)關(guān)，使得系統(tǒng)具有不間斷電源的作用，這對(duì)于一些重要負(fù)荷甚至某些家庭用戶來(lái)說(shuō)具有重要意義；此外，該系統(tǒng)還可以充當(dāng)功率調(diào)節(jié)器的作用，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、抵消有害的高次諧波分量從而提高電能質(zhì)量。當(dāng)主電網(wǎng)斷電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止向電網(wǎng)供電；當(dāng)有日照照射、光伏系統(tǒng)所產(chǎn)生的交流電能超過(guò)負(fù)載所需時(shí)，多余的部分將送往電網(wǎng)；夜間當(dāng)負(fù)載所需電能超過(guò)光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的交流電能時(shí)，電網(wǎng)自動(dòng)向負(fù)載補(bǔ)充電能。圖23光伏系統(tǒng)模型實(shí)際使用的光伏電池等效電路的形式如圖24所示。因此理想光伏電池的等效電路只相當(dāng)于一個(gè)電流為Iph，的電流源和一個(gè)二極管并聯(lián)。為了尋找光伏電池輸出電流的物理表達(dá)式，列出以下方程。將式(23)、(24)代入(21)中，得出光伏電池輸出電流IL的表達(dá)式：IL=IphI0eqVL+ILRSAKT1(VL+ILRS)Rsh (25)單個(gè)光伏電池輸出功率只有1W2W，無(wú)法滿足并網(wǎng)發(fā)電的需求，通過(guò)光伏電池到光伏模板到光伏陣列的組合方式，可以保證較大的直流電流和電壓輸出，達(dá)到并網(wǎng)的條件要求。建立光伏陣列的數(shù)學(xué)模型，采用SUNFECH公司的ST
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