太阳能光伏发电系统的优化设计与控制策略

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1、太阳能光伏发电系统的优化设计与控制策略　　摘要：近些年太阳能光伏发电技术不断发展完善，在实际中得到广泛应用，作为典型的清洁能源有着广阔发展前景。本文中笔者结合实际工作经验，查阅众多文献资料分析太阳能光伏发电系统设计要点，研究中首先阐述太阳能光伏发电系统特点与基本构成，从设计角度展开论述，希望为行业技术水平提高贡献力量，为类似项目提供经验借鉴。　　关键词：太阳能光伏发电；系统特点；设计要点　　引言　　社会经济发展促进物质生活水平提高，大量家用电器出现在人们生活中，加上工业用电量大幅度增加，原有的发电模式已不能有效满足实际用电需求，急需开发新

2、的发电方式。在这样的背景下太阳能光伏发电技术出现在人们视野中，我国大部分地区光照充足，这给太阳能光伏发电技术发展提供充足条件。　　1、太阳能光伏发电系统特点及组成　　1.1系统特点　　相比于传统发电方式太阳能光伏发电有着明显不同，可以从优势与不足两方面展开分析：　　①6优势分析：太阳能光伏发电基本上不用考虑能源枯竭问题，整个发电过程不存在环境污染问题，发电安全可靠；发电过程受到交通条件限制较小，基本上能看见太阳的地方都可以应用该技术；建设周期较短，可以将发电系统设置在用电地方，供电系统运行中安全可靠。　　②缺点分析：受到太阳光照影响，当照

3、射能量分布密度偏小时，整体发电量偏低。也就是说获取能源过程中容易受到自然环境因素，当出现阴雨天气时，直接影响到发电量；再者就是光伏发电系统造价较高，很多时候受到成本限制，在实际推广中存在一定难度[1]。　　1.2系统主要组成　　太阳能光伏发电系统由不同的部件构成，大致分成五部分。　　①光伏电池组　　光伏发电系统中光伏电池组件是基本构成单元，太阳光照射电池组件，电池吸收光能后，在光伏效应作用下将其转化成直流电能，可以说光伏电池组件是整个系统的基础。　　②逆变器　　逆变器主要用于将直流电转化成负载需要的交流电，光伏发电系统中光伏电池组件与蓄电

4、池中均为直流电，逆变器实现电能性质的转变[2]。　　③DC-DC变换装置　　变换装置保证大范围变化情况下输出的高压直流电稳定，通过控制回路中的功率器件，实现直流电升压成为高压直流电。　　2、太阳能光伏发电系统设计要点分析　　太阳能光伏发电系统设计相对复杂，可以分成硬件与容量两大部分，硬件设计相对简单前文中也有一定论述，本部分笔者主要分析容量设计要点。　　2.1基本数据收集分析6　　光伏发电系统设计前考察安装地点，全面了解安装现场经纬度、日照强度、年平均日照、平均气温及降水量等。做好基本数据收集工作后，综合分析数据资料，为后学设计做好铺垫。

5、　　2.2依据容量设置太阳能电池　　2.2.1离网式系统　　①无蓄电池的离网式系统选择太阳能电池组件时，考虑用电设备启动与过载性能，太阳组件输出电流必须满足启动电流所需。实际中太阳能电池组件过载能力不是很强，通常短路电流超过额定电流的1.2倍就会烧毁组件，一般选择大容量的电池板；②有蓄电池的离网式系统选择太阳能电池组件时，可以只考虑正常工作状态下用电设备的功率与使用时间要求[3]。也就是太阳能板发电能力应在一天光照时间内的发电量可以满足用电设备的能量消耗。蓄电池放电电流既要满足用电设备启动要求，还要满足整天无光照时设备用电需求。　　基本要

6、求：太阳能组件容量保证白天有阳光时间内收集到全天设备能量。6　　这是因为太阳运行以24h为一个周期，可以将一天作为计算太阳能组件容量的依据。有效的太阳照射时间内，确保用电设备的全部用电需求外，还要保证蓄电池在有效时间内充电到额定容量。蓄电池容量应该保证在一天内没有光照的时间中满足设备用电需求。选择太阳能电池组件容量时，按照标准测试条件下平均每天5h日照时间进行计算。比如：当用电设备功率为1x104kW，24h用电量为240kWh，经过计算太阳能电池容量为48kW。按照相关标准蓄电池容量满足每天5h日照外设备用电容量需求190kWh。如果蓄

7、电池端电压为额定电压220v，蓄电池容量为900Ah。上面计算出的数据仅是理想情况下结果，实际中需要考虑阴雨天、维护系数及余量等。　　2.2.2并网式系统　　①并网式无蓄电池系统的太阳能组件，可以只考虑白天日照条件下满足用电设备各项需求。电力网络可以提供设备启动电流与没有日照的其他用电；②并网式有蓄电池系统，太阳能板只需考虑白天日照条件下如何满足用电设备的功率与使用时间要求。确定蓄电池容量时只考虑规定时间的应急用电容量，电力网络提高时间内供电。　　2.3考虑场地实际安装条件　　假设将太阳能光伏发电用作辅助能源，为提高太阳能利用效率，一般根

8、据场地安装条件配置太阳能电池并网运行。某地区处于北纬39.9°，东经116°；倾斜面年总辐射量约为6300MJ/m2=1750kWh/m2；太阳年平均利用时间为1750h[4]。　　气象部门给