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如何对太阳能发电系统进行优化?

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如何对太阳能发电系统进行优化?

发布日期:2019-01-14 作者:客服 点击:

  优化系统是每个光伏EPC工程商都关心的问题,优化系统首先就先优化光伏组件上的微型逆变器,因为每块光伏组件配备的单独微型逆变器使得系统能够适应不断变化的负荷及不同的天气条件,进而为单块组件乃至整个系统提供最佳的缓缓效率。

  

  微型逆变器还可以简化布线,也是说可以有着更低的安装成本。优化的最终目的是将太阳能发电系统变得更有效率,整个系统收回投资的时间达到更短。

  

  太阳能发电系统

  

  电源逆变器是太阳能发电系统的关键电子组件。在商业应用中,这些组件连接光伏(PV)面板、储存电能的电池以及本地电力分配系统或公用事业电网。

  

  在一个典型的太阳能采集系统中,多个太阳能板并联到一个逆变器,该逆变器将来自多个光伏电池的可变直流输出转换成干净的50Hz 或60Hz 正弦波逆变电源。

  

  设计的主要目标是尽可能提高转换效率。这是一个复杂且需反复的过程,它涉及最大功率点跟踪算法(MPPT)以及执行相关算法的实时控制器。

  

  1.最大化电源转换效率

  

  未采用MPPT 算法的逆变器简单地将光伏模块与电池直接连接起来,迫使光伏模块工作在电池电压。几乎无一例外的是,电池电压不是采集最多可用太阳能的理想值。

  

内蒙古太阳能发电


  实线表示的是电压与电流(PV AMPS)之比。

  

  但采用MPPT 算法后,情况发生了根本变化。在本例中,模块能实现最大输出功率的电压是17V。因此,MPPT 算法的职责是使模块工作在17V,这样一来,无论电池电压是多少,都能从模块获取全部75W 的功率。

  

  高效DC/DC 电源转换器将控制器输入端的17V 电压转换为输出端的电池电压。由于DC/DC 转换器将电压从17V 降至12V,本例中,支持MPPT 功能的系统内电池充电电流是:

  

  (VMODULE/VBATTERY)×IMODULE,或(17V/12V)×4.45A =6.30A。

  

  假设DC/DC 转换器的转换效率是100%,则充电电流将增加1.85A(或42%)。

  

  虽然本例假设逆变器处理的是来自单个太阳能面板的能量,但传统系统通常是一个逆变器连接多个面板。取决于应用的不同,这种拓扑既有优点又有缺点。

  

  2.MPPT 算法

  

  主要有三种类型的MPPT 算法:扰动-观察法、电导增量法和恒定电压法。前两种方法通常称为“爬山”法,因为它们基于如下事实:

  

  在MPP 的左侧,曲线呈上升趋势(dP/dV》0),而在MPP 右侧,曲线下降(dP/dV 《0)。

  

  扰动-观察(P&O)法是最常用的。该算法按给定方向扰动工作电压并采样dP/dV。如果dP/dV 为正,算法就“明白”它刚才是在朝着MPP调整电压。然后,它将一直朝这个方向调整电压,直到dP/dV 变负。

  

  P&O 算法很容易实现,但在稳态运行中,它们有时会在MPP 附近产生振荡。而且它们的响应速度也慢,甚至在迅速变化的气候条件下还有可能把方向搞反。

  

  电导增量(INC)法使用光伏阵列的电导增量dI/dV 来计算dP/dV的正负。INC 能比P&O 更准确地跟踪迅速变化的光辐照状况。但与P&O 一样,它也可能产生振荡并被迅速变化的大气条件所“蒙骗”。其另一个缺点是,增加的复杂性会延长计算时间并降低采样频率。

  

  第三种方法“ 恒压法” 则基于如下事实: 一般来说,VMPP/VOC0.76。该方法的问题来源于它需要瞬间把光伏阵列的电流调为0 以测量阵列的开路电压。然后,再将阵列的工作电压设置为该测定值的76%。但在阵列断开期间,可用能量被浪费掉了。人们还发现,虽然开路电压的76%是个很好的近似值,但也并非总是与MPP 一致。

  

  由于没有一个MPPT 算法可以成功地满足所有常见的使用环境要求,许多设计工程师会让系统先*估环境条件再选择最适合当时环境条件的算法。事实上,有许多MPPT 算法可用,太阳能面板制造商提供他们自己算法的情况也屡见不鲜。

  

  对廉价控制器来说,除了MCU 本份的正常控制功能外,执行MPPT 算法绝非易事,该算法需要这些控制器具有高超的计算能力。

  

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