光伏并网发电系统关键技术的研究

论文摘要

随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重,开发和利用清洁的可再生能源势在必行。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。因此,太阳能的利用越来越受到人们的重视,而太阳能光伏发电技术是当前世界上最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一。太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势,已成为世界各国研究的重点,必将得到快速的发展。本文以光伏并网发电系统为研究对象,对光伏并网发电系统中的最大功率点跟踪控制、孤岛效应的检测进行了研究。首先,介绍了太阳能的开发和利用,太阳能光伏发电系统的组成,目前国内外太阳能光伏发电技术的应用,并在此基础上介绍了课题研究的背景意义,并根据不同场合的需要,对太阳能光伏发电系统进行了分类。其次,详细介绍了太阳能电池的工作原理,给出了等效电路模型,分析了光伏阵列的I-V、P-V输出特性,及外界因素对输出特性的影响,建立了数学模型,在此基础上对不同环境及不同日照强度下的太阳能电池输出特性进行了建模、仿真。再次,分析了最大功率点跟踪原理,比较了几种常用的最大功率点跟踪方法,采用PSIM软件搭建最大功率点跟踪仿真平台,在干扰观测法与电导增量法基础上提出根据跟踪阶段的不同,选取不同步长的方法,仿真结果表明了此方法的可行性。最后,介绍了孤岛效应的定义及其对电网系统安全运行带来的危害,分析了孤岛状态产生的原因,介绍了国际国内通用的孤岛检测标准,对几种常见的孤岛检测方法进行了分析与介绍,并对欠电压孤岛检测方法进行了PSIM仿真验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 全球能源危机与环境问题
• 1.1.2 太阳能的开发与利用
• 1.1.3 国内外光伏发电现状
• 1.1.4 光伏发电发展的新趋势
• 1.2 课题主要研究内容
• 1.3 本章小结
• 2 太阳能光伏发电系统介绍
• 2.1 太阳能光伏发电系统组成
• 2.2 太阳能光伏发电系统分类
• 2.2.1 光伏发电系统总体分类
• 2.2.2 光伏发电系统详细分类
• 2.3 本章小结
• 3 太阳能电池的原理、建模及仿真
• 3.1 太阳能电池的基本原理及构造
• 3.2 光伏电池分类
• 3.3 光伏电池等效模型
• 3.4 光伏电池的输出特性
• 3.5 光伏电池仿真
• 3.6 本章小结
• 4 光伏阵列最大功率点跟踪方法研究
• 4.1 最大功率点跟踪方法仿真平台
• 4.2 最大功率点跟踪方法
• 4.2.1 定电压跟踪法（Constant Voltage Tracking,CVT）
• 4.2.2 干扰观测法（perturb and observer algorithms,P&O）
• 4.2.3 电导增量法（Incremental Conductance）
• 4.2.4 其它几种MPPT方法
• 4.3 本章小结
• 5 孤岛效应检测方法的研究
• 5.1 孤岛效应概念
• 5.2 孤岛效应检测的标准
• 5.3 孤岛检测系统等效模型
• 5.4 孤岛检测方法比较
• 5.4.1 被动式
• 5.4.2 主动式
• 5.4.3 其它方法
• 5.5 过/欠电压设计仿真
• 5.5.1 过/欠电压原理
• 5.5.2 欠电压仿真
• 5.6 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献