智能光伏組件設(shè)計及其監(jiān)測技術(shù)研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染已成為21世紀(jì)最值得關(guān)注的問題之一,大力發(fā)展可再生能源已經(jīng)迫在眉睫且意義重大。降低光伏系統(tǒng)每度電實(shí)際成本一直受到研究人員關(guān)注,近年來光伏組件及系統(tǒng)部件的成本已經(jīng)大幅降低,然而在日常運(yùn)行和維護(hù)中的成本依然很高,因而對光伏電站的監(jiān)測和智能診斷顯得越來越重要。智能光伏組件不僅能對單體組件進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,還能使光伏系統(tǒng)產(chǎn)生更多的電能,市場前景廣闊。通過對光伏系統(tǒng)可靠性及發(fā)電性能的深入研究,特別是研究了失配對光伏系統(tǒng)輸出的影響,對

2、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)原理、光伏可靠性以及集成了監(jiān)測模塊的智能光伏組件的設(shè)計做了詳細(xì)闡述,并對該智能光伏組件進(jìn)行了軟件模擬、室內(nèi)模擬測試和室外實(shí)際工作性能測試。
　　 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)是提高光伏系統(tǒng)發(fā)電量的一個重要技術(shù),本文對定電壓法,擾動觀測法,開路電壓法,增量電導(dǎo)法這四種最常用的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)原理進(jìn)行了分析,并分析了buck降壓型,boost升壓型和buck-boost變壓型這三種DC/DC變換電路原理。智能光伏組

3、件的設(shè)計除優(yōu)化器外,其他部分與普通組件基本一樣,本文重點(diǎn)研究了智能光伏組件在陰影遮擋條件下的性能,組件長邊遮擋和短邊遮擋差異較大,其中短邊遮擋對功率損失的影響最大。戶外發(fā)電量試驗(yàn)中所采用的三款智能組件均采用buck-boost型擾動觀測法MPPT優(yōu)化器,其最大優(yōu)勢為可根據(jù)輸入輸出參數(shù)的變化,自動在buck降壓模式、boost升壓模式和臨界模式三種情況,在電源仿真失配試驗(yàn)中表現(xiàn)出優(yōu)良的性能。
　　 光伏電站需要長期穩(wěn)定的工作在戶外

4、,當(dāng)光伏組件發(fā)電性能出現(xiàn)異常如污垢聚集在組件表面、云層或建筑遮擋住組件、旁通二極管燒毀等,嚴(yán)重時會造成組件完全損壞。各區(qū)域氣候十分復(fù)雜,一般對可靠性影響最為重要的幾個因子是光、熱、濕度與風(fēng)雪,集成了監(jiān)測模塊的智能光伏組件需要具備在各種復(fù)雜氣候條件下穩(wěn)定運(yùn)行的能力,并能記錄瞬時發(fā)電信息和存儲歷史運(yùn)行信息,當(dāng)光伏組件經(jīng)受不住環(huán)境的考驗(yàn)而出現(xiàn)異常時,光伏組件中的智能模塊要能及時發(fā)現(xiàn)和鑒別故障,因而智能模塊也必須具備戶外長期可靠性。結(jié)合光伏系統(tǒng)

5、的特點(diǎn),對智能光伏組件在熱循環(huán)、濕熱、濕冷等三種條件下的性能做了研究和測試。
　　 在戶外的光伏系統(tǒng)測試平臺上測試比較了3種智能光伏組件在不同陰影遮擋調(diào)節(jié)下的性能,結(jié)果顯示在沒有失配情況發(fā)生時,智能光伏組件發(fā)電性能比普通光伏組件差,有陰影遮擋時情況相反;另外不同廠家生產(chǎn)的優(yōu)化器模塊在不同類型陰影遮擋的表現(xiàn)情況不同。對于光伏陣列的監(jiān)控,業(yè)內(nèi)通常采用在逆變器中集成采集存儲模塊來對各陣列的發(fā)電性能實(shí)時監(jiān)控。而單體組件的監(jiān)控能實(shí)時獲取最