高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)研究

才青林（大唐山東清潔能源開發(fā)有限公司，山東 青島 266061）

高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)研究

才青林
（大唐山東清潔能源開發(fā)有限公司，山東 青島 266061）

隨著社會發(fā)展，各種新型環(huán)保能源技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，給我國的環(huán)保能源事業(yè)做出了極大的貢獻(xiàn)，尤其是我國太陽能資源豐富，且具有清潔無污染等特點(diǎn)，需要我們進(jìn)行大力推廣。目前，我國建筑屋頂對于太陽能資源的利用開發(fā)程度較低，借此，本文就高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了簡單剖析，其中針對屋頂光伏發(fā)電及并網(wǎng)在建設(shè)與運(yùn)營中的問題以及電力變換器進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面和原理方面的介紹，對其最大功率跟蹤和單位功率并網(wǎng)問題進(jìn)行相關(guān)探討，希望給相關(guān)人士一些參考。

高效；屋頂光伏發(fā)電；并網(wǎng)系統(tǒng)；研究

0　引言

隨著不可再生資源的消耗，人們對于能源危機(jī)的關(guān)注度越來越高，因此人們迫切的需要一種環(huán)保可再生能源作為人們?nèi)粘Ｉ钆c工作消耗能源，光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，使得太陽能資源的利用與開發(fā)有了實(shí)際上的意義，是目前緩解能源稀缺和保護(hù)環(huán)境的有效方法，但是，就目前而言，光伏發(fā)電的效率普遍較低，而且光伏發(fā)電由于隨天氣變化而變化的不穩(wěn)定性使得在并入電網(wǎng)時難度系數(shù)較大，需要我們對其進(jìn)行相關(guān)技術(shù)方面的優(yōu)化工作，實(shí)現(xiàn)高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)的在實(shí)際中的應(yīng)用。

1　光伏發(fā)電系統(tǒng)在建設(shè)與運(yùn)營中存在的問題

就目前而言，我國并沒有進(jìn)行大面積的展開屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)，只是在部分高校和單位展開了光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究工作，現(xiàn)今光伏發(fā)電系統(tǒng)存在造價(jià)較高，發(fā)電效率偏低，并網(wǎng)難度系數(shù)大的特點(diǎn)，需要我們對其進(jìn)行逐步的研究，將其中存在的問題進(jìn)行清楚地認(rèn)識，并對其進(jìn)行逐步的解決。目前，在光伏發(fā)電中應(yīng)用最廣為MPPT技術(shù)，其中包含了固定電壓法、擾動觀察法等技術(shù)，而將固定電壓法與擾動觀察法相融合來對不同光照條件下其光伏發(fā)電功率變化跟蹤有著較好的效果。其次，對于光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)整照射版的角度而實(shí)現(xiàn)最大輻射量的自動調(diào)節(jié)裝置可以有效提高光伏電池的發(fā)電效率，但在實(shí)際的實(shí)施工作中具有較大的難度。光伏發(fā)電由于利用太陽能發(fā)電，對天氣變化具有較高的敏感度，一旦天氣出現(xiàn)變化，光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率會隨之發(fā)生波動，這種不穩(wěn)定性使得光伏發(fā)電系統(tǒng)在并入電網(wǎng)時存在很大的難度，這種光伏發(fā)電間歇性發(fā)電的特點(diǎn)會給電網(wǎng)造成電壓波動，使得電網(wǎng)在穩(wěn)定裕度方面大大減少，而不穩(wěn)定的輸出功率很容易造成電壓閃變問題，在三相逆變控制過程中所采用的PI控制器在一定程度上引入了電壓前饋而增加了整個電力系統(tǒng)的動態(tài)性，但是由于光伏發(fā)電并沒有準(zhǔn)確的積分功能，導(dǎo)致其在穩(wěn)定誤差方面仍然存在很大的缺陷。利用D-Q軸同步的旋轉(zhuǎn)式坐標(biāo)系包含電壓前饋的PI聯(lián)比例控制電路的提出對其進(jìn)行了很好的解決，實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)過程中電流的實(shí)時跟蹤，對于特定諧波分量有著明顯的控制效果。

2　新型技術(shù)在高效屋頂光伏發(fā)電及并網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)營的應(yīng)用

在光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)營過程中需要運(yùn)用到許多新型技術(shù)，下面就具體的新型技術(shù)的具體應(yīng)用做出簡單介紹。雙級變換器在屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)中具有較多的應(yīng)用。

通過上圖我們可以看出雙級電力轉(zhuǎn)換器是由光伏電池，升降壓斬波電路，單位功率因數(shù)逆變電路，蓄能電池，家用負(fù)載以及配電網(wǎng)等部分組成，一般而言，升降壓斬波電路是采用BOOST-BUCK型結(jié)構(gòu)，可以給蓄能電池進(jìn)行蓄能，圖中的C1與C2是為了穩(wěn)定圖中電壓而設(shè)置的穩(wěn)定電容。單位功率因數(shù)逆變器是三相半橋式電路。在光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，通過上述雙級電力轉(zhuǎn)換器可以將其電力優(yōu)先供應(yīng)家庭負(fù)載，剩余的額外電力可以存儲在蓄能電池中也可以將電力反饋給電網(wǎng)系統(tǒng)。其次，在外界光照條件不是很好的情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)不足以支撐家庭負(fù)載的用電要求時，蓄電池內(nèi)的電力砸在經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換后為家庭負(fù)載供電，當(dāng)電池內(nèi)的電量存在不足時就要由電網(wǎng)進(jìn)行供電，當(dāng)電池電量過低時，電網(wǎng)會給電池進(jìn)行供電，將滿足充電要求后在進(jìn)行電網(wǎng)給家庭負(fù)載供電，已免在電網(wǎng)停電后家庭沒有備用電源進(jìn)行供電。

在該系統(tǒng)的運(yùn)營過程中，電網(wǎng)的穩(wěn)定性是關(guān)鍵，而屋頂光伏電系統(tǒng)在發(fā)電系統(tǒng)中具有不均衡的特點(diǎn)，隨著光照條件變換其發(fā)電功率也存在不同，為了將發(fā)電系統(tǒng)在每一個時間階段獲得最大的發(fā)電功率，采用雙環(huán)最大功率跟蹤技術(shù)（DL-MPPT）是比較有效的解決方案。

在雙環(huán)最大功率跟蹤技術(shù)中，內(nèi)環(huán)采用爬山比較法，通過對不同角度的發(fā)電功率的比較來推動步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，以滿足于尋找最大發(fā)電功率所適合的角度，其次，通過齒輪結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行光伏電池板的傾斜角度的調(diào)整。在外環(huán)控制中主要通過計(jì)算公式進(jìn)行各個階段的發(fā)電量比較，采取更有效的采光角度。最大功率的保持可以在并網(wǎng)中起到較好的穩(wěn)定作用。

3　結(jié)語

通過對上述觀點(diǎn)的分析，我們可以了解到，我國是一個能源消耗大國，隨著不可再生能源的消耗，將不可避免的出現(xiàn)能源危機(jī)，而利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展剛好可以解決該問題，但是由于技術(shù)的不成熟化需要我們對其進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化與發(fā)展，其中，本文提出的太陽光最大輻射量自動跟蹤裝置可以將太陽能最大程度上的利用，利用DL-MPPT控制器，將光伏屋頂發(fā)電系統(tǒng)在不同時間點(diǎn)的發(fā)電功率得到進(jìn)行一步的提升，而雙向逆變器的可以有效解決光伏發(fā)電并網(wǎng)與電池儲電的問題，將該發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的提升，是光伏發(fā)電在其建設(shè)與運(yùn)營中得到更多的發(fā)展。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.160