并网光伏发电系统数学模型研究与分析.pdf

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1、第38卷第10期电力系统保护与控制、，01．38NO．102010年5月l6日PowerSystemProtectionandControlMay16，2010并网光伏发电系统数学模型研究与分析徐维(常州工学院电子信息与电气工程学院，江苏常州213002)摘要：提出了考虑跟踪闭锁角与步进跟踪方式的自动跟踪式光伏阵列模型，并验证该模型是准确的。运用仿真软件分析了跟踪式光伏阵列运行特性、跟踪闭锁现象及步进跟踪控制方式对光伏阵列工作特性的影响。给出了并网光伏发电系统整体模型，验证了该模型是准确的。关键词：并网光伏发电系统；数学模型；太阳辐射Researchandanaly

2、sisonthemathematicmodelofGCPVgenerationsystemXUWei(ChangzhouInstituteofTechnology，Changzhou213002，China)Abstract：Thispaperputsforwardanauto—trackingphotovoltaicarraymodel，whichconsidersthetrackerlockingangleandstep—trackapproach，andthenverifiesitsaccuacy．Itusesthesimulationsoftwaretoan

3、alyzethecharacteristicofthetrackingphotovoltaic(PV)arrayandtheinfluencetothePVaraybythethetrackerlockingandstep—trackapproach．Intheend，itgivesthesystemmodelofgrid—connectedphotovoltaicsystemandvalidatesitsaccuracy．Keywords：photovoltaicgenerationsystem；mathematicmodel；solarirradiance中图分

4、类号：TM74文献标识码：A文章编号：1674—3415(2010)10—0017-05式中：0为太阳直射光与光伏阵列采光面法线方向0引言的夹角，即太阳入射角；。[为太阳高度角，指太阳并网光伏发电系统的核心元件主要有光伏阵列到观测点的连线与地平面的夹角：为太阳方位角，和并网逆变器。光伏阵列按是否跟踪太阳运动，可指太阳到观测点连线在地面的投影与正北方向的夹分为固定式和跟踪式两种类型。依据跟踪形式的不角；为光伏阵列倾角；)，为光伏阵列方位角，指倾同，跟踪式光伏阵列主要有水平单轴跟踪、倾斜单斜面法线在地平面的投影与正北方向的夹角。轴跟踪和双轴跟踪等形式。光伏并网逆变器实现

5、光水平单轴跟踪光伏阵列模型：伏阵列直流电向交流电的转换，它是保证光伏发电系统输出电能质量和发电效率的核心设备之一。1跟踪式光伏阵列模型光伏阵列采光面的朝向是影响光伏阵列吸收太式中：yr为跟踪轴方位角，指水平跟踪轴与正北方阳辐射量的主要因素。固定式光伏阵列的倾角和方向的夹角；P为跟踪角，指跟踪轴相对于基准线转位角固定，难以最大效率地吸收太阳辐射。跟踪式过的角度。光伏阵列通过实时跟踪太阳运动，使太阳直射光线倾斜单轴跟踪光伏阵列模型：到光伏阵列采光面的入射角达到最小，从而增加光cos0：：√1一{cos一)一COS／~rcos~[1一cos(A一)])伏阵列吸收的有效太阳

6、辐射，提高光伏发电系统发l电量。Itanp·=cosc~sin(A—)1．1传统光伏阵列模型sin(一)+sincoso~[1一cos(A—)]固定式光伏阵列模型：(3)COS0=sinOeCOS+COSsin／~cos(，，一A)(1)式中：为跟踪轴相对于地平面的倾角，当0时，．18一电力系统保护与控制倾斜单轴跟踪式阵列模型就退化为水平单轴跟踪式光伏阵列模型。双轴跟踪光伏阵列模型：=0(4)2光伏阵列改进模型2．1跟踪式光伏阵列改进模型水平单轴跟踪光伏阵列的太阳入射角0、跟踪角p、光伏阵列倾角和方位角y可按下式计算：cos8=√l—cosO~"COS(7r—A)!

7、二tanD：‘tan=IPI=+90。，P>0=7r一90。，P<0(5)图1跟踪式光伏阵列控制流程图倾斜单轴跟踪光伏阵列的太阳入射角0、跟踪Fig．1Controlflowgraphofauto—trackingphotovoltaicarray角P、光伏阵列倾角和方位角)，可按下式计算：3跟踪式光伏阵列模型验证与仿真研究cos=3．1跟踪式光伏阵列模型验证与分析～协．c0so~sin(A一)我国首座高压并网光伏电站～lOOkWp高压并网光伏电站位于东经90。30，，北纬3O。5r，海拔cosfl=COS6t·COSp4350m。本节用2008年l1月19日现