本文關(guān)鍵詞：校園屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： 屋頂光伏發(fā)電 優(yōu)化設(shè)計(jì) 最大功率跟蹤 混合儲(chǔ)能 分層控制

【摘要】：自然環(huán)境的惡化、世界范圍內(nèi)的化石能源供應(yīng)緊張,使得包括光伏在內(nèi)的可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源的發(fā)電方式成為全球能源發(fā)展的重要趨勢(shì)。光伏陣列輸出功率的大小主要受光照的影響,若使之時(shí)刻運(yùn)行在最大功率點(diǎn)需對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行尋優(yōu)控制。光伏電站可調(diào)可控性弱,光照的不可控性和不可預(yù)測(cè)性會(huì)導(dǎo)致光伏陣列輸出功率強(qiáng)烈波動(dòng),進(jìn)而引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓波動(dòng),破壞電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性,不利于維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。校園屋頂閑散面積大,遮擋少,是理想的光伏電站選址地點(diǎn),在充分利用閑置資源的同時(shí),減少了碳排放。本文對(duì)校園130kWp的屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,優(yōu)化主要包括兩方面:一是對(duì)光伏陣列進(jìn)行最大功率跟蹤控制,二是采用由超級(jí)電容和蓄電池組成的混合儲(chǔ)能來(lái)優(yōu)化分布式屋頂光伏電站輸出的波動(dòng)功率,減小其功率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。本論文主要有以下內(nèi)容:(1)分析本課題的研究背景、意義及研究現(xiàn)狀,研究光伏電池、與之相連的單相DC/DC變換器的工作原理,對(duì)比并分析了不同的最大功率跟蹤技術(shù)的特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)的擾動(dòng)觀察法來(lái)進(jìn)行光伏陣列的最大功率尋優(yōu),相比于傳統(tǒng)的擾動(dòng)觀察法跟蹤速度快、穩(wěn)定性高,通過(guò)Matlab/Simulink仿真驗(yàn)證其跟蹤效果。(2)對(duì)用于優(yōu)化光伏波動(dòng)出力的混合儲(chǔ)能單元進(jìn)行建模,研究了蓄電池和超級(jí)電容的工作原理、數(shù)學(xué)模型和充放電特性;對(duì)含有兩種儲(chǔ)能元件的混合儲(chǔ)能的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),研究了雙向DC/DC變換器的工作原理,對(duì)混合儲(chǔ)能的充放電控制進(jìn)行設(shè)計(jì),達(dá)到了既能穩(wěn)定直流母線的電壓穩(wěn)定又能獲得良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的目的(3)結(jié)合蓄電池和超級(jí)電容各自特點(diǎn),提出一種光伏陣列和混合儲(chǔ)能共母線連接方式下的對(duì)混合儲(chǔ)能的分層控制策略,對(duì)光伏的波動(dòng)出力進(jìn)行削峰填谷,將平滑的功率送入并網(wǎng)逆變器。分層控制分為中央控制層和本地控制層,中央控制層采用了一種自適應(yīng)的低通濾波法獲取光伏電站的優(yōu)化目標(biāo),優(yōu)化目標(biāo)外功率即為混合儲(chǔ)能承擔(dān)的功率;本地控制層包括功率優(yōu)化分配模塊和二次分配模塊,功率優(yōu)化分配模塊對(duì)優(yōu)化目標(biāo)外功率采用模糊控制在超級(jí)電容和蓄電池之間進(jìn)行分配,二次分配環(huán)節(jié)對(duì)二者的充放電功率進(jìn)行限幅控制,避免損壞儲(chǔ)能元件,并在Matlab/Simulink中對(duì)典型日內(nèi)的光伏出力進(jìn)行優(yōu)化仿真。
【關(guān)鍵詞】：屋頂光伏發(fā)電 優(yōu)化設(shè)計(jì) 最大功率跟蹤 混合儲(chǔ)能 分層控制
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.2 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的概述及研究熱點(diǎn)10-14
• 1.2.1 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)12-14
• 1.3 用于分布式發(fā)電的儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3.1 儲(chǔ)能技術(shù)的分類14-15
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容15-16
• 第二章 校園屋頂光伏發(fā)電單元的建模與最大功率點(diǎn)跟蹤16-28
• 2.1 光伏電池的建模16-19
• 2.1.1 光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型16-18
• 2.1.2 光伏電池的輸出特性18-19
• 2.2 光伏發(fā)電單元的DC/DC變換器結(jié)構(gòu)及工作原理19-21
• 2.3 光伏陣列最大功率跟蹤技術(shù)的研究21-27
• 2.3.1 光伏陣列的最大功率點(diǎn)21
• 2.3.2 光伏陣列的MPPT控制技術(shù)21-24
• 2.3.3 一種改進(jìn)的擾動(dòng)觀察法24-25
• 2.3.4 最大功率點(diǎn)跟蹤控制仿真驗(yàn)證25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 用于優(yōu)化光伏波動(dòng)出力的混合儲(chǔ)能單元的建模28-39
• 3.1 鉛酸蓄電池單元的建模28-30
• 3.1.1 鉛酸蓄電池的工作原理28
• 3.1.2 鉛酸蓄電池的數(shù)學(xué)模型28
• 3.1.3 鉛酸蓄電池充放電特性28-30
• 3.2 超級(jí)電容單元的建模30-32
• 3.2.1 超級(jí)電容工作原理30
• 3.2.2 超級(jí)電容的數(shù)學(xué)模型30-32
• 3.2.3 超級(jí)電容充放電特性32
• 3.3 混合儲(chǔ)能單元的特性分析及結(jié)構(gòu)32-35
• 3.3.1 混合儲(chǔ)能的特性分析32-33
• 3.3.2 混合儲(chǔ)能單元的結(jié)構(gòu)33-35
• 3.4 混合儲(chǔ)能單元的控制35-38
• 3.4.1 混合儲(chǔ)能單元的控制結(jié)構(gòu)35
• 3.4.2 儲(chǔ)能元件的充放電控制35-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 用于優(yōu)化光伏波動(dòng)出力的混合儲(chǔ)能的分層控制策略39-62
• 4.1 混合儲(chǔ)能單元的控制目標(biāo)39-40
• 4.1.1 混合儲(chǔ)能運(yùn)行模式分析39
• 4.1.2 控制目標(biāo)39-40
• 4.2 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的分層控制40-43
• 4.2.1 混合儲(chǔ)能的功率模型40
• 4.2.2 混合儲(chǔ)能的分層控制結(jié)構(gòu)40-41
• 4.2.3 分層控制分析41-43
• 4.3 中央控制層控制策略43-46
• 4.3.1 中央控制層控制結(jié)構(gòu)及原理43
• 4.3.2 自適應(yīng)低通濾波環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)43-46
• 4.4 本地控制層控制策略46-53
• 4.4.1 本地控制層控制結(jié)構(gòu)及原理46-47
• 4.4.2 功率優(yōu)化分配設(shè)計(jì)47-52
• 4.4.3 二次分配設(shè)計(jì)52-53
• 4.5 算例分析53-60
• 4.5.1 仿真模型建立53-55
• 4.5.2 仿真結(jié)果與分析55-60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-67
• 在讀期間公開(kāi)發(fā)表的論文67

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6 記者 劉霞;美研制新式太陽(yáng)能熱光伏發(fā)電系統(tǒng)[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

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