并网型光伏发电系统控制技术探究

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1、并网型光伏发电系统控制技术探究摘要：随着全球石油、煤炭等矿产资源的日益减少，人们对太阳能这一取之不尽用之不竭的清洁能源的利用越来越重视。以传统的独立太阳能光伏发电技术为基础，研究和设计了并网型太阳光伏发电控制系统。关键词：太阳能；光伏发电；并网；逆变器作者简介：熊巍(1983-),男，湖北红安人，长江工程职业技术学院电力工程系，讲师；周海波(1972-),男，湖北武汉人，长江工程职业技术学院电力工程系，讲师。(湖北武汉430212)基金项目：本文系2011年度湖北省教育厅科学技术研究项目(项目编号：B20116501)的阶段性

2、成果。中图分类号：TM615 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079(2012)09-0137-02随着全球人口的增长、经济的发展，人类对能源的需求越来越大，从而导致了石油、煤矿等不可再生能源的迅速减少，我们正面临着能源枯竭与环境恶化的双重压力。开发利用可再生能源是增加能源持续供给能力、改善能源结构、保障能源安全、逐步恢复生态环境的重要措施。[1]众所周知，太阳能清洁环保，利用价值高，并

3、且有着取之不尽用之不竭的特性，这就决定了其在能源更替中不可取代的地位。高效率低成本利用太阳能对建设资源节约、生态稳定型社会，实现全球经济全面协调可持续发展意义深远。本文设计的并网型光伏发电系统已在长江工程职业技术学院实验环境下进行了安装与调试，并成功与本校供电系统实现了内部并网。一、太阳能光伏发电系统简介太阳能是指太阳光照所辐射的能量。目前太阳能的利用主要有光热转换、光电转换和光化转换三种形式。太阳能光电转换又分为光热发电和光伏发电两种，通常说的太阳能发电主要是指太阳能光伏发电。太阳能光伏发电系统是利用半导体的光生伏特效应进行

4、光电转换的发电系统，其应用基本形式主要分为独立发电系统（如图1所示）和并网发电系统（如图2所示）两大类。应用领域主要集中在航空航天、通信系统、微波中继站、无电缺电地区用户供电和市政照明工程等。通常，太阳能光伏发电系统由光伏组件方阵、控制器、蓄电池和逆变器四大部分组成。1•光伏组件方阵即太阳能电池组件方阵，由太阳能电池板按系统需求串、并联而成。它是太阳能发电系统中的核心部件，其作用就是将太阳的辐射能量转换成电能输送到蓄电池中储存或者驱动负载工作。2.控制器它主要对蓄电池的充、放电进行控制，同时对蓄电池起到过充电保护和过放电保护的

5、作用。3.蓄电池将光伏阵列组件产生的电能储存起来，当光照强度过低或负载需求过大时，将储存的能量释放出来满足负载的能量需求。一般为铅酸电池，有的微型系统也使用鎳氢电池、镰镉电池或锂电池。4.逆变器在我国实际应用中，负载的额定电源通常为交流220V,而光伏阵列组件产生的电能通常为直流，因此需要通过逆变器将其转换成负载所需的交流电能，故要使用逆变器。目前，欧美、日韩等发达国家和地区正在大规模推广光伏并网发电系统，一方面以取代正在急剧减少的常规化石能源；另一方面减少废气排放对环境造成的污染。为推动西部大开发，我国也正在进行大西部地区的

6、太阳能发电工程建设，以改善西部生产条件和投资环境，促进我国西部地区的经济发展。同时也将太阳能光伏发电技术大规模的应用和推广到市政照明工程上。二、并网型太阳能光伏发电控制系统设计1.并网型太阳能光伏发电控制系统简介如图2所示，并网型太阳能光伏发电系统最大的特点就是光伏组件方阵产生的直流电（一般为12VDC、24VDC、48VDC）经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电后直接接入公共电网。当光照充足时，系统产生的电力除了供给负载外，剩余的电力反馈给公共电网；在白天或夜晚，系统产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。该系统主

7、要由光伏组件方阵（即太阳能电池板）、光源跟踪控制系统、并网逆变器等组成，与独立光伏发电系统相比，因并网型光伏发电系统直接将电能输入电网，也可直接利用电网电能，所以免除了配置控制器和蓄电池，但是系统中的逆变器必须使用专用的并网逆变器。2•模拟光源跟踪控制系统因地球自转，对于同一地点而言，不同季节不同时间点,太阳光的照射角度是不一样的，只有让太阳能电池方阵时刻正对着太阳才能保证光照强度最高，因此要设计光源跟踪系统，使太阳能的利用率达到最大化。本系统的模拟光源跟踪控制系统主要由3盏日光灯（模拟早、中、晚三个时间点的日照）、太阳能模拟

8、追日跟踪传感器、太阳能板水平和俯仰传动机构、直流电动机（配减速箱）、三菱FX2N可编程控制器、按钮和继电器等组成。通过太阳能模拟追日跟踪传感器接收到的光线强度信号，利用PLC内设计程序进行比较，调整太阳能电池板的左右位置及仰角。模拟光源跟踪PLC控制系统I/O分配如表1所示。