独立光伏发电系统储能技术及放电管理的研究

【摘要】：光伏发电在当今的新能源应用领域中愈发显得突出，储能环节是光伏发电系统中的重要组成部分，储能部件的寿命直接影响整个独立光伏发电系统的使用时长；而放电深度、环境温度、充电电压等主要因素影响系统中储能部件的正常工作。本文对比研究了光伏系统的储能技术并做了模型分析，进一步分析设计了独立光伏发电系统放电管理模块。 首先，本文在查阅大量相关文献的基础上，综述了光伏发电系统的研究背景和意义。文中描述了独立光伏发电系统的整体结构及各个部件的应用原理，并对光伏系统蓄电池放电模块的必要性做了理论分析。 其次，在分析了各部件的工作原理之后，对光伏系统的储能技术做了深入研究：重点讨论了蓄电池的储能原理及蓄电池的建模方法和原则，介绍了常用的几种蓄电池模型；研究了超级电容器的储能原理及模型，并对蓄电池—超级电容器的混合供电模型做了分析；探究了太阳能光伏制氢储能—燃料电池发电系统的构成、系统运行原理及应用前景。 最后，本文放电管理模块的设计主要分为三个方面：放电深度控制电路的研究与设计、温度补偿电路的设计、两组蓄电池交替充放电控制的研究与设计，分别对所设计电路进行了仿真及实验验证。结果表明：所做的电路设计在蓄电池放电深度控制及减小外界环境温度干扰方面有较好的效果。 【关键词】：独立光伏发电系统 储能技术 模型分析 放电深度控制 温度补偿 交替充放电控制
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状分析12-15
• 1.2.1 国内外光伏产业的现状分析12-13
• 1.2.2 国内外储能及蓄电池管理的研究现状13-15
• 1.3 课题研究的目的和意义15
• 1.4 本文组织结构15-17
• 第2章 独立光伏发电系统研究17-29
• 2.1 独立光伏发电系统的整体结构设计17
• 2.2 光伏电池的工作原理及等效电路17-20
• 2.2.1 光伏电池的工作原理17-18
• 2.2.2 光伏电池的等效电路18-19
• 2.2.3 光伏电池的种类19-20
• 2.3 太阳能充电控制器分析20-21
• 2.3.1 控制器的结构分析20
• 2.3.2 控制器的应用原理20-21
• 2.4 蓄电池的工作原理与特性分析21-27
• 2.4.1 蓄电池的工作原理22
• 2.4.2 蓄电池的电特性及相互关系22-24
• 2.4.3 影响蓄电池输出容量的因素24-25
• 2.4.4 蓄电池寿命的影响因素25-27
• 2.5 蓄电池放电模块的电路设计27
• 2.6 蓄电池放电模块必要性分析27-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第3章 独立光伏系统储能技术及模型分析29-43
• 3.1 蓄电池的建模及储能分析29-35
• 3.1.1 蓄电池的建模方法与原则29-30
• 3.1.2 常用蓄电池模型30-32
• 3.1.3 蓄电池储能分析32-35
• 3.2 蓄电池--超级电容器建模及储能分析35-40
• 3.2.1 超级电容器介绍及原理分析35-36
• 3.2.2 超级电容器结构及等效模型36-37
• 3.2.3 蓄电池-超级电容器建模分析37-39
• 3.2.4 混合储能供电系统39-40
• 3.3 光伏制氢储能—燃料电池发电系统40-42
• 3.3.1 系统构成40-41
• 3.3.2 系统运行原理41
• 3.3.3 光伏制氢储能系统的应用前景41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 放电控制及温度补偿研究设计43-53
• 4.1 DOD 控制电路43-45
• 4.1.1 DoD 理论分析43-44
• 4.1.2 DoD 控制电路设计44-45
• 4.2 温度补偿电路的分析与设计45-49
• 4.2.1 采用温度补偿电路的必要性46-47
• 4.2.2 温度补偿电路设计47-48
• 4.2.3 温度补偿在放电控制中的工作原理48-49
• 4.3 实验数据及分析49-51
• 4.3.1 DoD 控制电路实验数据及分析49-50
• 4.3.2 温度补偿电路实验数据及分析50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第5章 交替充放电电路的研究与设计53-65
• 5.1 交替充放电设计理论基础53-55
• 5.1.1 容量的基本计算方法53
• 5.1.2 蓄电池剩余容量的数学模型分析53-55
• 5.2 交替充放电电路设计55-60
• 5.2.1 电路设计方案55-56
• 5.2.2 电路设计原理56-58
• 5.2.3 仿真分析58-59
• 5.2.4 实验分析59-60
• 5.3 实验问题分析60-63
• 5.3.1 竞争现象的分析60
• 5.3.2 电磁兼容问题分析60-62
• 5.3.3 功耗问题分析62-63
• 5.4 本章小结63-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果71-72
• 致谢72-73
• 作者简介73

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