太阳能光伏发电及其并网技术.docx

太阳能光伏发电及其并网技术1.光伏电池板的开路特性和短路特性光伏电路板的U/I和P/U输出外特性曲线走向如下图所示:不同光强下或不同温度下曲线也会有所变化，下图是不同光强下或不同温度下太阳能电池输出的I-U和P・U曲线:I II曲銭T・2XC6 4 2 OQ—5- ICDO—■-S-OCC■ ■-S-2CD・ S=7C0三三跚10 20 30 40voitage(V)不同光照强度的I-U曲线不同光照强度的I-U曲线ooS=1 OODW/T1210 0 3D 40 50VottsaeiVi6 5 4 3 2525 Vvota^ecvi不同温度下的l-u曲线不同温度下的I-U曲线由以上曲线图可以看出：1）太阳能电池的输出特性近似为矩形，即低压段近似为恒流源，接近开路电压时近似为恒压源;2） 开路电压近似同温度成反比，短路电流近似同日照强度成正比；太阳能电池 板的输出功率随着光强和温度成非线性变化3） 输出功率在某一点达到最大值，该点即为太阳能电池板的最大功率点（MPP, Maximum Power Point）,且随着外界环境的变化而变化2. MPP特性的描述和认识由P-U特性可以看出，当U为某定值时，P达到最大值，该点即为太阳能电池板 的最大功率点（MPP, Maximum Power Point）,且随着外界环境的变化而变化，因 此为使得光伏组件获得最高的效率，需要釆取措施使得在环境发生变化时光伏组 件可以最短时间内运行在功率的峰值点（MPP）处，这个过程即通常所说的最大 功率点跟踪（MPPT）。

3. 最大功率点跟踪MPPT的控制方法和稳定性MPPT控制的方法很多，常用的有恒压法、扰动观察法、电导增量法、曲线 拟合法等其中扰动观察法与电导增量法转换效率高、实现方法简单、环境适应 性强，且无需知道特性曲线参数，是目前的主流方案1）扰动观察法扰动观察法是指在每一个小的控制周期内，在当前太阳能电池输出电压的基 础上施加一个小的扰动步长扰动步长本身是一个正的常数，可以在原电压的基 础上增加步长或减小步长然后比较扰动前后输出功率的变化情况，可能存在的 变化有两种一种是扰动后的功率输出大于扰动前的功率输出，表明在该扰动方 向下输出功率增大，则下一步扰动仍保持相同方向比如上一次是增加一个固定 步长导致输出功率增大，则下次扰动仍然增加该步长另一种是扰动后的功率输出小于等于扰动前的功率输出，则下一步扰动变为相反方向具体的流程如下图 所示2)电导增量法太阳能电池功率曲线为一个单峰值的连续曲线，各点导数均存在在最大功 率点导数dP/dV为零；在最大功率点左侧区域，该导数的值恒大于零；在最大功 率点右侧区域，该导数的值恒小于零因此只需要在导数大于零的位置增大输出 电压，在导数小于零的位置减小输出电压，即可找到或接近最大功率点，此时导 数等于零或接近于零。

我们知道P = VXI将P对V取导，当dV工0时dP d(V X I) didv = _d^ = I + Vxdv即将dP/dV的判断转换为I + VX磐正负号的判断1) I + VX^=O,达到最大功率点，维持电压不变2) I + VX^>O,在最大功率点左侧，增加光伏电池的输出电压3) I + VX^VO,在最大功率点右侧，减小光伏电池的输出电压而当dV = O时，则根据di的变化来判断电压的变化方向，原理与上面相同，不再 赘述电导增量法的流程图详见下图4. 近似最大功率的简化控制方法：恒电压控制CVC方法的描述和认识当不考虑温度影响时，光伏电池的伏瓦特性为抛物线，而最大功率点儿乎落 在同一根垂直线的两侧邻近，这就有可能把最大功率点的轨迹线近似地看成某一 电压的一根垂直线，如果在电池和负载之间加一个控制器使输出电压恒定在这一 电压值上，则电池基本上工作在最大功率点附近，这种方法叫恒定电压控制法 (CVC)o恒定电压跟踪法是太阳电池最大功率点跟踪方法中较早期的策略之一，它是 众多MP叮方法中最简单的一种这种控制方法将光伏阵列的输出电压保持在一 个恒定的电压值，使用这种方法，人们只需从生产厂商获得最大功率点输出对应 的电压数据，并使电池的输出电压控制在此电压附近即可，实际上是把MP叮控 制简化为稳压控制，这就构成了 CVCT式的MP叮控制。

但是当外界环境改变时， 它不能自动跟踪到新的最大功率点处，因此不是真正的MP叮控制方法恒压法 控制简单，容易实现，可靠性也比较高，但是控制精度较差（尤其是对于早晚和 四季温差变化剧烈的地区）此外，这种方法忽略了温度对光伏电池开路电压的 影响，缺乏准确性。