电力控制系统设计--分布式太阳能并网研究

1、电力控制系统设计-分布式太阳能发电并网研究摘 要太阳是人类最大的宝藏，谁能掌握太阳，谁就能拥有未来。本文对分布式光伏电站自动化系统和并网过程进行了简单的概括，本文的主要内容均来自MATLAB仿真和光伏电站现场建设和运营数据。本文对科普光伏电站自动化技术，提高系统应用水平，提高光伏电站企业运营维护人员技术水平和业务素质，保障电网安全稳定运行有着积极的促进作用。本文包括光伏电站发电量预测技术、光伏最大功率跟踪（MPPT）技术、逆变器并网控制技术等内容。第一部分简要介绍了光伏产业情况，光伏电站现状与发展趋势，描述了光伏电站系统的结构，并对行业前景进行了简要概述；第二部分主要介绍了光伏电站能量转化模型，提出光伏电站平均发电量曲线可以代表光电能量转化效率，并对光伏电站发电量基于时间序列的算法预测研究；第三部分是构建光伏发电并网系统，着重实现MPPT技术在光伏发电系统的作用。第四部分是以15KW的光伏电站为案例，研究分布式光伏太阳能并网发电系统推广的可行性。随着国家新能源开发和布局，以太阳能为代表的新能源发电必将迎来新的快速发展时期，光伏发电正在步入前途光明的大道上。关键词：光伏,发电预测,时间序

2、列模型,MATLABDesign of power control system-Research on grid connection of distributed solar power generationAbstractThe sun is the greatest treasure of mankind. Whoever can control the sun will have a future.This article gives a brief overview of the distributed photovoltaic power plant automation system and the grid connection process. The main content of this article comes from MATLAB simulation and photovoltaic power plant site construction and operation data. This article has a positive role i

3、n promoting the popularization of science photovoltaic power plant automation technology, improving the system application level, improving the technical level and business quality of the operation and maintenance personnel of photovoltaic power plant enterprises, and ensuring the safe and stable operation of the power grid.This article includes photovoltaic power generation forecasting technology, photovoltaic maximum power tracking (MPPT) technology, inverter grid-connected control technology,

4、 etc. The first part briefly introduces the situation of the photovoltaic industry, the status and development trend of photovoltaic power plants, describes the structure of photovoltaic power plant systems, and gives a brief overview of the industry prospects; the second part mainly introduces the energy conversion model of photovoltaic power plants, and proposes the average power generation of photovoltaic power plants The quantity curve can represent the photoelectric energy conversion effici

5、ency, and research on the algorithm prediction of photovoltaic power generation based on time series; the third part is to build a photovoltaic power generation grid system, focusing on the role of MPPT technology in photovoltaic power generation system. The fourth part takes the 15KW photovoltaic power station as a case to study the feasibility of the promotion of distributed photovoltaic solar power generation system.With the development and layout of new energy in the country, new energy powe

6、r generation represented by solar energy is bound to usher in a new period of rapid development, and photovoltaic power generation is entering a bright future.Keywords: Photovoltaic,Solar power generation, Time series model, MATLAB目录1前言21.1光伏发电产业概况1.1.1装机容量概况1.1.2应用类型概况1.2中国光伏发电前景2光伏发电技术现状62.1太阳能电池前沿技术2.2太阳能发电控制技术2.2.1并网逆变器2.2.2智能电网与能源互联网2.3总结3光伏电站发电量预测93.1光伏电站能量转化模型（1）光伏组件出厂标准功率曲线（2）光伏系统监控软件统计功率曲线（3）光伏阵列历史数据功率曲线（4）光伏电站平均发电量曲线3.2预测方法3.3预测算法及模型仿真3.3.1指数平滑法3.3.2 ARIMA模型3.3.3 SARIMA模型3.3.4 LSTM模型3.

7、3.5组合预测法3.4结语4.分布式太阳能发电并网研究274.1并网逆变器拓扑结构4.2分布式太阳能发电系统仿真4.3并网研究与仿真4.4总结5分布式太阳能发电系统推广的可行性分析375.1 15KW家用光伏系统案例分析5.1.1项目介绍5.1.2发电量计算5.1.3收益计算5.2推广可行性分析5.3总结6结论41参考文献42致谢43附录44(一)算法部分1.指数平滑法matlab实现代码：2.三次指数平滑法平滑值与实际值对比matlab实现代码：3.ARIMA模型matlab实现代码：4.LSTM模型matlab实现代码：（二） 系统仿真部分1.前言太阳每时每刻都在向外辐射能量，它背后隐藏的能源更是支撑着整个太阳系的运行。在这过程中，地球拦截了大量的太阳能，17.3万兆瓦，那是地球人口使用功率的一万倍。那么有一天可能世界可以完全依靠太阳能吗？为了回答这个问题，我们首先需要研究太阳能电池板如何将太阳能转化为电能。太阳能光伏是一种把太阳光的能量变化为电能的这样一个器件，或者是叫做太阳能电池。它的作用是把太阳光的能量变成电能。太阳光伏属于可再生能源里面的一种。现在我们国家还有全世界都把光伏

8、可再生能源作为解决地球上能源问题、环境问题的措施之一。1.1光伏发电产业概况1.1.1装机容量概况2019年，2018年全球新增光伏装机量分别达到104GW，123GW，估计到2020年更是能达到140GW，同比增长超过10%。在全球光伏装机市场中，中国，欧洲，美国，印度跻身成为全球光伏装机数量“10GW俱乐部”的成员。图1.1 全球光伏年新增装机规模以及新增规模预测保守情况和乐观情况（单位：GW）2017年中国国内光伏新增装机量有53GW，数量上为历年最多。之前2011年到2016年，中国光伏市场一片欣欣向荣，上下游的配套产业链得到飞速发展。2018，2019年我国光伏新增装机量分别为44.2GW和30.1GW，从顶峰持续下滑，与国家产业政策和市场导向有很大的关系。不过，预计2020年中国光伏装机预计能会恢复到40GW的水平，并且以后逐年稳步增长。全球第一光伏装机市场的身份，中国未来将得到进一步巩固和加强。图1.2 国内光伏年度新增装机规模以及新增规模预测情况（单位：GW）1.1.2应用类型概况对于太阳能的应用，一般来说有五个方面：第一个方面是大规模的（光伏）电站，建造在沙漠里或者建

9、造在海滩边上；第二个方面就是分布式的，比如建造在屋顶上面、厂房里面的；第三个方面是农村电气化，常见于农村边远地区，如太阳能热水器、温室、地膜等；第四个方面，建筑光伏化，就是太阳能路灯、太阳能幕墙类似的应用；第五个方面就是用于移动工具，比如说太阳能自行车，甚至太阳能汽车等等。那么，是什么阻止了我们完全依靠太阳能呢？在这里，让我们几种讨论物理层面和技术层面的挑战。最明显的是，太阳能在地球上空间和时间分布不均。有些地区比其他地区阳光普照，这也是不一致的。其次，在阴天或晚上可用的太阳能较少。因此，完全依赖将需要从阳光明媚的地方到多云的地方供电的有效方法，并有效地存储能量。太阳能本身的效率也是一个挑战，如果阳光被反射而不是被吸收，或者如果被驱散的电子在通过电路之前就掉回了一个空穴，光子的能量就丢失了。迄今为止效率最高的太阳能电池，仍然只能将46%的可用阳光转化为电能，目前大多数商业应用的效率为15-20%。尽管有这些限制，实际上有可能用当今的太阳能技术为整个世界供电。我们需要自己来建设基础设施，还有大量空余的土地空间，合理的商用开发估计太阳能板电池的面积需要数万到数十万平方公里不等。能源分布式的利用能使其发挥更大的作用，以“西电东送”为例，像西北地区和青藏高原地区，太阳能资源充沛但能源需求小。因此光伏发电应用的成功，取决于根据特定区域的能源需求来调整人们的预期。一方面是区域能够接受的太阳能上限，另一方面是人口能源需求。在不能完全依赖太阳能的地方，将被鼓励寻求适应其资源条件允许的可再生能源。更重要的是，我们需要提出切实的方法来阻止电涌。这又被称为太阳能泄露，是在非高峰时段发生的，比如在白天某个时刻，此时太阳光最强烈但需求最低，但光伏发电供电与电网频繁切合交并，严重的甚至能引

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