太阳能光伏发电系统设计和优化分析

论文摘要

当前,能源枯竭和环境污染的日益严重使可再生能源和各种绿色能源得到越来越多的重视,已经成为人类实现可持续性发展的必由之路。近年来,随着电力电子技术和太阳能电池技术的日臻完善,太阳能光伏发电技术水平得到了快速的发展与提高,是最具发展前景的发电技术,也是太阳能和新能源开发利用的重要形式之一。当前,光伏发电技术正朝着高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展,而太阳能应用于发电的主要途径即为并网发电系统。一般太阳能光伏发电系统基本由电池板、逆变器、控制器与蓄电池(组)四个部分构成。本研究首先对太阳能光伏发电系统的组成进行了简单的分析,进而介绍了太阳能光伏发电技术在国内开发应用现状,同时对其分类进行了简单的划分;进而从开发成本、运行效率和可靠性三个角度,对太阳能光伏并网发电技术效率的提升进行了针对性探讨,并对其整体结构体系进行了设计;最后,对光伏并网发电系统的逆变器进行了优化,对其中具有典型代表性的逆变器结构进行了比较研究,通过归纳总结设计提出了一种前级电压匹配、后级全桥逆变的双重Boost拓扑主电路结构。最后,通过天津地区的太阳能发电系统的效率分析,验证本课题设计并建立的太阳能发电系统的发电效率。运行数据表明,本研究所进行的设计和优化,能够有效提升太阳能光伏并网发电系统的效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的与意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的目的
• 1.1.3 课题研究的意义
• 1.2 太阳能光伏发电系统的历史、国内外发展现状
• 1.3 本课题的研究对象和研究方法
• 1.4 本论文的研究构架
• 1.5 本章小结
• 第二章 太阳能光伏发电系统及相关概念
• 2.1 系统的组成
• 2.2 系统的分类
• 2.3 系统的应用
• 2.4 本章小结
• 第三章 光伏并网发电系统逆变器的优化设计
• 3.1 用于光伏并网发电系统的逆变器设计
• 3.1.1 市政电网对逆变器的要求
• 3.1.2 光伏阵列对逆变器的要求
• 3.1.3 用电客户对逆变器的要求
• 3.1.4 光伏发电逆变器的主要性能指标
• 3.2 光伏发电并网逆变器结构的比较
• 3.2.1 高频链结构
• 3.2.2 直流链结构
• 3.2.3 结构对比及选择
• 3.3 并网逆变器结构的优化设计
• 3.3.1 DC-AC 逆变器
• 3.3.2 与光伏阵列组连接的DC-DC 变换器
• 3.4 本章小结
• 第四章 光伏并网发电系统设计及分析
• 4.1 总体设计
• 4.2 最大功率点追踪MPPT 控制器的设计
• 4.3 并网逆变器的分析研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 光伏发电系统的设计及性能测试分析
• 5.1 光伏发电与建筑一体化
• 5.2 系统搭建及数据采集
• 5.3 光伏电站的逆变器发电数据分析
• 5.3.1 功耗分析
• 5.3.2 数据分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 参加科研情况
• 致谢