大容量光伏并网系统相关问题研究

论文摘要

随着全球经济和社会的发展,能源危机和环境污染问题越来越突出。太阳能资源作为一种储量巨大、清洁无污染的可再生能源,在未来的能源结构和规划中占有举足轻重的地位。人类开发利用太阳能资源的方式有很多,光伏发电是其中非常重要且具有巨大开发潜力的一种。目前中小容量光伏发电的技术已经比较成熟,在可以预见的将来,光伏发电将逐步进入电力系统的规模应用,大容量光伏并网将成为光伏行业发展的一个重要趋势。基于此,本文就大容量光伏并网系统的几个关键问题进行了分析和研究。在大容量光伏并网电站中,光伏阵列的部分遮挡问题将会比较突出,前人的研究一般侧重于对同一光照条件下光伏阵列输出特性进行研究,然而在部分遮挡时,情况将会有很大的不同。本文第一部分重点对这个问题进行了分析和研究,通过MATLAB仿真,得到了部分遮挡情况下光伏阵列的输出特性曲线,并得到了一些有意义的结论。由上面一部分对部分遮挡情况下光伏阵列的输出特性的研究,我们发现此时阵列的P-V特性曲线上存在多个功率峰值,即最大功率点。在这种情况下,传统的最大功率点跟踪方法往往只能找到其中的某个局部最大功率点,而不是全局最大功率点,这将造成比较大的功率损失。所以,本文提出了一种新的最大功率点跟踪方法来适应这种情况,保证系统在任何光照条件都可以快速、有效地找到全局最大功率点。为了增大并网容量,一般采取的方法是多逆变器并联,可是这将带来严重的环流问题,其运行稳定性和效率都存在问题。本文提出了一种基于方波逆变的变压器多重叠加方案,在系统效率和环流问题上都有较大改善,通过分析和仿真,该方案能取得比较好的效果,有较大的发展前景。对光伏逆变器的参数测量、性能评估、优化设计以及资格认证都需要准确有效的测试平台,针对大容量逆变器的测试需求,我们提出了一种基于三相高频PWM整流的光伏逆变器综合性能测试系统技术新方案。通过仿真验证了该测试方案的可行性和准确性,并搭建了一个这样的测试平台。利用该测试平台,对光伏并网电抗器相关参数进行了全面准确的测量,为电抗器的优化设计和逆变器其它性能参数的测试打下了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 太阳能和光伏发电的意义
• 1.2 国内外光伏发展现状及展望
• 1.3 课题研究内容
• 2 光伏阵列在部分遮挡工况下的特性分析
• 2.1 光伏电池特性分析与建模
• 2.2 光伏阵列部分遮挡问题及建模
• 2.3 本章小结
• 3 适用于部分遮挡的改进最大功率点跟踪方法
• 3.1 跟踪方案分析
• 3.2 扰动观察法
• 3.3 适用于部分遮挡的最大功率点跟踪方法
• 3.4 基于MATLAB S-function 的跟踪方法仿真
• 3.5 本章小结
• 4 一种基于多重化技术的光伏并网系统研究
• 4.1 方案优点分析
• 4.2 系统技术指标及关键技术问题分析
• 4.3 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 大容量光伏并网测试系统研究
• 5.1 基于高频整流器结构的光伏阵列模拟器研究
• 5.2 光伏并网电抗器有功损耗测试
• 5.3 电抗器有功损耗分析
• 5.4 小结
• 6 全文总结及后续工作展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献