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太阳能电池在太阳能光伏发电系统中的功能

随着社会的不断发展,电力需求的增加,能源使用的方式也越来越多样化,导致传统的电网结构无法满足用户的实际需求。随着天然气、太阳能、储能和风能技术的成熟,为能源利用的扩展提供了条件。微电网是大型电网结构的补充,其主要优点是安全、方便、灵活。因此,对太阳能光伏发电微电网技术的研究尤为重要。


太阳能光伏发电微电网中的控制技术


微电网的概念是由于现阶段需要消耗大量的分布式能源,国家一级迫切需要将分布式可再生能源的投资转化为经济回报。然而,将分布式电源直接连接到当前传统的交流电网系统将带来大量的谐波和频率偏移,并降低电网的惯性。对于这部分分布式电源,更合理的方法是建立交流或DC微电网系统。通过分布式发电技术和微电网,可以解决太阳能等可再生能源的分布和分散问题,实现多光伏电源和储能设备的系统供电,解决电力不稳定等问题。微电网的主要应用场合是低压侧配电网,由于电力电子设备耐压性的限制,暂时应用于高压侧。


光伏电源具有直流电源的优点,连接并网逆变器、电源和电网的成本相对较高。为了提高电能的综合利用效率,可以利用光伏电源直流电源模式为直流负荷提供电能。基于分布式光伏发电微电网功能系统的高效应用和储能设备、光伏电源和负荷的供电特点,研究了分布式和独立的发电并网系统。


太阳能光伏发电系统分布式电源电网研究


2.1分布式电源电网


分布式电源电网的结构详见图2。根据太阳能光伏接入电网的规定,国家电网将用户侧低压并网。分布式电源网络由生物发电、太阳能光伏发电系统和风力发电组成。如果直接与太阳能光伏发电系统和电网连接,会影响频率、电压等指标,扰动电网。为了避免这种情况,保护系统之间的设备,并在系统之间设置防逆流装置。


剩余电能存在时,不会在10kV高压配电系统中倒置,限制太阳能光伏发电容量,设置为上级变压器容量的四分之一。为了解决分布式电网运行中的问题,满足各支路负荷的用电需求,发电系统容量的增加仍不能解决系统对网络的依赖,导致资源浪费。


在太阳能光伏发电过程中,电流不能满足电网系统稳定性和可靠性的要求,运行方式不合理。


2.2太阳能光伏发电系统系统


基于分布式电网模型的改进,形成微电网,解决分布式电网的运行问题。太阳能光伏发电系统的结构见图3。利用分布式电源实现微电网系统结构的供电、电网负荷和电网平衡,微电网系统电源使变压器向低压支路转变。利用模拟分析,以无线、电力载波和以太网调度管理下微电网,以负荷需求控制电力系统的输出。通过经济调度、能源优化管理等方法,根据微电网中分布式电源的互补性,合理利用能源。


太阳能电池在太阳能光伏发电系统中的功能


3.1太阳能电池组合阵阵


太阳能单体工作电压相对较小,并联形成太阳能电池组件,此时功率可达数十瓦至数百瓦。电池组采用串并联组装,实现太阳能电池方阵的设计,通过多个太阳能电池方阵的组合,满足负载输出功率。


3.2储能电池


在光伏电站的使用过程中,如遇雨天会受到影响,需要设置储能电池,使直流电转化为化学能储存。在光伏发电系统中,需要设置电池来调节和储存电能。当太阳能更多时,它可以储存电能,并补充电能过少,以确保供电电压的稳定性。储蓄电池利用充电将电能储存在化学能中,使化学能转化为电能释放装置。目前,我国光伏发电系统采用铅酸电池设置。


3.3充放电控制器


要求有效控制电池的充放电,避免影响电池的使用寿命。控制器可实现电池电压值与最大负荷值的比较,判断是否实现充放电,设置开关,充放电时自动终止。在光伏发电系统容量增加的过程中,用户需求不断提高,合理性和安全性越来越重要。因此,在设计控制器时应设置检测和保护功能。


3.4光伏逆变设计


利用电压霍尔收集输出电压,将转换结果存储在DSP中,从而获得输出电压反馈信息。将取样的反馈信号与给定的正弦表数据进行比较,得到偏差信号。根据相应的控制算法计算偏差信号,得到脉冲宽度控制量。本文系统控制算法采用重复控制和PID控制方法。


通过这个控制量计算当前时刻SPMN波的比例,从而根据正弦规律发生变化,从而得到高频SPWM波。充分考虑全桥逆变器上下桥臂无法直接通过的情况,在DSP输出中设置死区,只需在软件编程过程中设置DSP内部死区寄存器,即可将PWM波添加到死区,并利用寄存器设置死区时间。


4微电网太阳能光伏发电系统的优点


太阳能光伏发电系统可应用于微电网,其主要优点是:


首先,太阳能是一种可持续的能源,不需要燃料消耗,也没有枯竭的风险,只需要太阳就能保证稳定的输出。当发生大规模电网崩溃或意外灾害时,太阳能光伏发电也可以稳定输出。微电网在孤网中切换独立运行,为用户不间断供电;


其次,太阳能是指清洁能源,无噪声,无污染排放,不受区域限制,太阳能微电网系统可根据建筑屋顶施工,成本相对较低;


三是微电网系统各单元能够平衡用电负荷功率,实现调度管理,与逆变器结合,实现逆变器功率输出控制。


5结束语


自然界中的太阳能是一种新型的清洁可再生能源,也是一种理想的新能源。然而,光伏发电会受到自然环境的影响,并会受到温度和光照范围的变化,从而影响光伏发电的效率。微电网控制技术可以解决太阳能光伏发电中的问题,在微电网控制技术不断创新发展的过程中,必然有效利用太阳能资源。


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