分布式光伏發(fā)電微電網(wǎng)供能系統(tǒng)研究.pdf

1、以太陽能、風(fēng)能等可再生能源為主的新能源大規(guī)模應(yīng)用具有可持續(xù)性，逐步發(fā)展成為化石能源的主要替代能源。光伏發(fā)電技術(shù)是有效利用太陽能的主要方式之一，具有許多優(yōu)點而得以廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了眾多容量、規(guī)模和運行方式各異的光伏發(fā)電系統(tǒng)，按與公共電網(wǎng)的相互關(guān)系，分為獨立型和并網(wǎng)型兩大類。獨立型系統(tǒng)與公共電網(wǎng)沒有任何聯(lián)系，主要安裝在無電和公共電網(wǎng)覆蓋薄弱地區(qū)，用于滿足人們的基本電能需求，可靠性低；并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)一般安裝在城市或農(nóng)村村落等容易獲得公共電網(wǎng)

2、支撐的地區(qū)，克服了光伏電池出力不穩(wěn)等缺點，提高了系統(tǒng)供電可靠性。近年來，在環(huán)境保護(hù)和能源危機頻發(fā)雙重壓力下，并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)得到較快發(fā)展并成為當(dāng)今光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主要方向，其典型應(yīng)用之一有在中心城鎮(zhèn)實施的光伏屋頂和分布式光伏發(fā)電微電網(wǎng)。
　　 分布式發(fā)電和微電網(wǎng)技術(shù)的提出和應(yīng)用，適用于太陽能等可再生能源地域分散的特點，充分利用了分布式可再生能源發(fā)電緊靠本地負(fù)荷中心和無污染的優(yōu)點。光伏發(fā)電微電網(wǎng)內(nèi)多光伏電源之間、光伏電源與儲能

3、裝置之間的協(xié)同供電，克服了光伏電源出力不穩(wěn)的缺點。
　　 光伏電源具有直流電源特性，傳統(tǒng)交流供電方式需要并網(wǎng)逆變器連接電源與電網(wǎng)，效率低，成本高。采用光伏電源直接直流供電模式能提高電能綜合利用效率，降低系統(tǒng)成本；直流微電網(wǎng)可以通過直流變換電路簡單高效地接納分布式光伏電源，以及高效率地為本地直流負(fù)荷提供電能。
　　 本文以分布式光伏發(fā)電微電網(wǎng)供能系統(tǒng)的高效應(yīng)用為出發(fā)點，結(jié)合光伏電源、儲能裝置和負(fù)荷的供、用電特性，研究了獨立

4、型光伏發(fā)電系統(tǒng)和分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的新型控制策略，分布式光伏發(fā)電直流型微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制策略以及分布式光伏發(fā)電交直流型微電網(wǎng)控制策略，基于中心城鎮(zhèn)辦公樓宇供電特點，建設(shè)了一套分布式光伏發(fā)電微電網(wǎng)實驗平臺，可獲得微電網(wǎng)運營時的實際數(shù)據(jù)，驗證了分布式光伏發(fā)電直流微電網(wǎng)簡單高效接納分布式光伏電源，以及為直流負(fù)荷高效率提供電能。
　　 論文所做主要工作如下：
　　 (1)提出了一種對光伏電源實施最大功率追蹤的新方法。在直流

5、微電網(wǎng)中，光伏直流變換電路輸出電壓可保持穩(wěn)定。本文據(jù)此提出了一種把直流變換電路占空比和光伏電池電流一起作為輸入變量來實施最大功率追蹤的方法。
　　 (2)提出獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)一能量控制策略?；谀芰科胶庠恚鶕?jù)母線電壓變化，實現(xiàn)光伏電池輸出、蓄電池充放電和負(fù)荷供電的統(tǒng)一控制，實現(xiàn)了對光伏電源功率的平滑控制，省略了傳統(tǒng)控制下的工作模式轉(zhuǎn)換。
　　 (3)提出了一種分布式光伏發(fā)電直流型微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制策略。微電網(wǎng)

6、內(nèi)光伏電池陣列因地制宜分布式配置；設(shè)置電壓較低的直流分支母線，既方便光伏電池陣列高效接入，又方便供電電壓等級不高的直流負(fù)荷獲取電能；設(shè)置高壓直流主母線聯(lián)接各供電單元和儲能裝置，便于較遠(yuǎn)距離交換電能時降低電路損耗。
　　 (4)提出了一種可應(yīng)用于分布式光伏電源和光伏發(fā)電微電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電的兩級三相并網(wǎng)逆變器無直流鏈電壓傳感器控制策略。該控制策略在不降低逆變器整體性能的基礎(chǔ)上，取消了直流鏈電壓傳感器及其相關(guān)電路。
　　 (5)在

7、上述兩級并網(wǎng)逆變器無直流鏈電壓傳感器控制策略的基礎(chǔ)上，提出了一種可應(yīng)用于分布式光伏電源的直流側(cè)無電壓傳感器的兩級并網(wǎng)逆變器控制策略。該控制策略在上述兩級并網(wǎng)逆變器無直流鏈電壓傳感器控制策略保持直流鏈電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步取消了分布式光伏電源并網(wǎng)系統(tǒng)直流側(cè)所有電壓傳感器及其相關(guān)電路。
　　 (6)在分布式光伏發(fā)電交直流型微電網(wǎng)中，根據(jù)交直流型微電網(wǎng)和分布式光伏電源特點，提出一種交流微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下逆變器并聯(lián)控制策略。
　　

8、 (7)設(shè)計并開發(fā)了一套分布式光伏發(fā)電微電網(wǎng)實驗平臺。在對分布式光伏發(fā)電和微電網(wǎng)仿真研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)辦公樓宇供電現(xiàn)狀及特點，建立了一套含光伏電源、儲能裝置、本地交流和直流負(fù)荷的分布式光伏發(fā)電微電網(wǎng)實驗平臺，通過實驗獲取微電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，來研究和驗證分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)和微電網(wǎng)控制策略等。
　　 理論分析、仿真及實驗數(shù)據(jù)表明：相對傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，本文研究的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能簡化硬件配置，提高系統(tǒng)供電可靠性，降低系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)成