对于局部阴影情况下光伏阵列的最大功率点的研究

【摘要】：近年来,太阳能作为一种新型的绿色能源,越来越受到人们的重视,因为其具有充足性、安全性、广泛性、清洁性无污染等特点,光伏发电是太阳能光伏发电系统的简称,可以将太阳能直接转换为电能,但是目前光伏电池板的造价较高,并且工作效率也并不是很理想,因此为了能够更加充分的利用太阳能,该论文对光伏发电系统的最大功率点的研究就已然成为必要。 光伏发电系统的最大功率点是光伏阵列可以输出的最大功率。本文主要针对温度和光照强度两个条件的变化,来研究当外界条件变化时,光伏阵列的最大功率点的变化的动态运动轨迹,从而可以更好的找出最大功率点,尽可能使光伏阵列保持最大功率的输出。 本文分析了带旁路二极管的光伏组件运行状态,在此基础上建立了光伏阵列的约束隐互补问题模型,对其原理进行了分析,并提出了基于效用函数的光伏阵列输出特性求解算法,仿真计算了阴影条件下光伏阵列最大功率点动态轨迹,主要内容如下： 首先,介绍了本文的研究背景、意义和主要研究目标； 其次,介绍了光伏发电系统的定义和分类,以及光伏组件的结构构成。分析了单块光伏电池元的工作原理,给出了光伏阵列的隐互补问题模型,并且通过matlab仿真得到了其输出特性曲线,验证了光伏电池的输出特性曲线在不同温度、日照强度下也是不同的。介绍了常用的直流-直流变换器的工作原理,简单介绍了逆变器和储能装置的相关内容； 然后,提出了基于效用函数的光伏阵列I.U特性求解算法,经过结果的验证可以证明此模型试用于任意阴影条件下的大型光伏阵列建模仿真分析； 再次,分析了最大功率点跟踪的原理,并详细介绍了扰动观测法、恒定电压法、电导增量法、Kalman估计法,从原理、流程图角度对其逐一分析,并将几种方法的优缺点进行了比较。对龙源格尔木光伏电站进行了仿真分析,得出光伏阵列的最大功率点在一天当中、四季变化、阴影移动时的动态运动轨迹。 最后,进行了本文的总结以及对未来研究方向的展望。 【关键词】：光伏系统仿真 光伏阵列 阴影遮挡 最大功率点变化轨迹
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及其意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国内光伏发电的现状11-12
• 1.2.2 国外光伏发电的现状12-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 光伏发电系统的构成15-32
• 2.1 光伏发电系统的介绍15-16
• 2.1.1 光伏发电系统的种类15
• 2.1.2 并网型光伏发电系统的构成15-16
• 2.2 光伏电池的研究16-23
• 2.2.1 光伏电池分类16-17
• 2.2.2 光伏电池的工作原理17-18
• 2.2.3 光伏电池的等效模型18-20
• 2.2.4 光伏电池的输出特性曲线20-23
• 2.3 光伏系统主要装置介绍23-25
• 2.3.1 直流-直流变换器23
• 2.3.2 并网逆变器23-24
• 2.3.3 储能装置24-25
• 2.4 带旁路二极管光伏组件模型25-28
• 2.5 光伏阵列的约束隐互补问题模型28-31
• 2.5.1 光伏阵列结构28
• 2.5.2 光伏电池的串并联分析28-30
• 2.5.3 光伏阵列的约束隐互补问题模型30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 光伏阵列Ⅰ-Ⅴ特性求解算法32-38
• 3.1 基于效用函数的光伏组件串隐互补问题模型求解算法32-33
• 3.1.1 初值的设定32-33
• 3.1.2 修正方向33
• 3.1.3 修正步长的选取33
• 3.2 算法的详细步骤33-35
• 3.3 算例分析35-37
• 3.3.1 算例简介35
• 3.3.2 复杂阴影条件下的输出特性仿真35-36
• 3.3.3 算法计算精度、速度比较36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 部分阴影情况下光伏阵列MPPT的研究38-58
• 4.1 最大功率点跟踪的定义38-40
• 4.2 最大功率点跟踪的原理40-41
• 4.3 几种最大功率点跟踪算法的介绍41-47
• 4.3.1 扰动观测法41-42
• 4.3.2 恒定电压法42-43
• 4.3.3 电导增量法43-45
• 4.3.4 Kalman估计法45-47
• 4.4 阴影情况下光伏阵列的输出特性曲线47-51
• 4.4.1 阴影的分析47-49
• 4.4.2 阴影遮蔽时光伏阵列的输出特性曲线49-51
• 4.5 龙源格尔木光伏电站的分析51-57
• 4.5.1 龙源格尔木光伏电站的简单介绍51-52
• 4.5.2 曲线拟合方法的介绍52-53
• 4.5.3 一天的最大功率点变化53
• 4.5.4 季节不同时的最大功率点变化53-55
• 4.5.5 阴影移动时的最大功率点变化55-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第5章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果64-65
• 攻读硕士学位期间参加的科研情况65-66
• 致谢66

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