论文部分内容阅读
【摘 要】光伏电网发电系统是最近几年刚刚出现的一种新型的发电系统，这种系统在使用的便捷性和系统自身的功能上都有着十分大的优势，能够很好的减少发电工作中电力的损失，也就减少了能源的消耗，所以该系统也日益受到了人们的关注和青睐。本文主要对该系统进行简要的分析和概述。
【关键词】光伏并网；最大功率点跟踪；孤岛效应
在我国的电力发展中，光伏发电是一种新型的发电技术，它能够在工作中将太阳能直接转化为电能，这项技术是在上个世纪80年代才在我国开始使用的，到了90年代明显有了飞快的发展，同时随着我国市场经济的出现和发展，该系统也逐渐走上了商品化的道路，最近几年，我国的市场经济更是有了突飞猛进的发展，所以这种发电系统和发电技术也拥有了更大的发展空间。
1.发电原理
太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于P-N结势垒区产生了较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场的作用下，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类，一类是并网发电系统，即和公用电网通过标准接口相连接，像一个小型的发电厂；另一类是独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路。并网发电系统通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。而独立式发电系统光伏数组首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中。
2.光伏并网发电系统的基本构成
光伏发电系统是利用太阳能进行电力的生产，按照该系统和电网运行的关系，可以将其分成两大类，一类是独立系统，一类是并网系统，前者经常被用在电力生产条件较差的偏远地区。而在并网系统中，光伏发电系统能够非常有效的提供有用功率，同时还能将生产的电能反馈给整个电网，在系统的运行中要按照运行的需要加入一定数量的蓄电池，这样就能够保证在光照不是十分充足的时候，电池能够继续保证其照明电力的供应，但是该系统在运行的过程中会受到很多来自于外界的干扰，为了保证系统能够持续的按照额定功率维持电能的输出，一般情况下都需要添加控制器来对电压进行适当的调节，以保证系统的正常运行，所以该系统通常要由四个部分组成，首先是光伏电池，其次是变换器，再次是蓄电池，最后是控制器。在系统运行的过程中变换器将系统发出的直流电进行一定的处理之后变成正弦交流电，同时还要使用相应的连接装置将其并入到整个电网当中，控制器在运行的过程中对控制系统的最大功率点、逆变器输出电压的波形和功率进行适当的调节和控制，在控制器的制作中主要的部件就是芯片，根据其芯片的不同可以将其分为两种形式，一种是单片机，一种数字信号处理芯片。
3.最大功率点跟踪
在光伏并网发电系统中，架设光照强度和温度都已经确定的前提下，电池阵列可以在不同的电压下运行，但是在这些电压中只有在一个电压下，电池阵列才能发挥出最好的效果，也就是我们通常所说的输出最大的功率，这个点就被人们称作最大功率点（MPP）但是在实际的应用中光伏电池还会受到很多因素的影响，电池阵列在运行的过程中电流市场会发生很大的变动，这样就会对阵列输出的功率产生一定的负面影响从而系统功能的发挥也会受到严重的影响。
所以，在实际的工作中，应该采取相应的措施不断调整光伏阵列的最大功率点，这样就能够更好的保证其能够在运行的过程中保持最大的输出功率，从而也有效的提高了系统的工作效率。
最大功率点跟踪是光伏发电的关键技术之一，各种算法已有许多文献都进行了讨论。目前比较常见的方法有：固定电压法、实际测量法、直线近似法、扰动观察法和电导增量法等。下面选择其中讨论较多的电导增量法分析其跟踪实现原理与流程设计。
电导增量法是通过调整系统的工作电压。使之逐渐接近最大功率点电压来实现最大功率点的跟踪方法。是基于P—U特性曲线性质的自寻优的过程。它能够判断出工作点电压与最大功率点电压之间的关系。光伏电池阵列的功率电压曲线是一个单峰线，在输出功率最大点，功率对电压的导数为零，要寻找最大功率点，只要在功率对电压的导数大于零的区域增加电压，在功率对电压的导数小于零的区域减小电压，在导数等于零或非常接近于零的时候，电压保持不变；当电压不变，电流增加时，增加工作电压；在电压不变，电流减小时，减小工作电压。
4.孤岛效应与检测方法
孤岛效应对整个配电系统及用户端的影响主要包括下面几方面：
（1）光伏系统的单相供电而造成三相负载的欠相供电问题。
（2）孤岛区域的供电电压和频率不稳定，损坏用电设备。
（3）孤岛区域的线路仍然带电，危及输电线路上维修人员的人身安全。
（4）電网恢复供电时的相位不同步，干扰电网的正常合闸过程并损坏并网逆变器。
孤岛效应是光伏并网发电系统中一个普遍存在的问题.而随着光伏系统进一步的推广应用，这一问题也日益突出。因此，如何能及时准确地检测出孤岛效应.这是光伏并网发电系统设计中的一个关键性问题。在目前涉及光伏并网领域的国际通行标准中都有规定。逆变器直接并网。除了应具有基本的保护功能外。都必须具有孤岛检测保护的功能，并且详细规定了保护时间限制。
关于孤岛效应的检测方法现在已有相当多的研究讨论，综合起来说可以分为被动式和主动式两类。被动式是通过检测并网电压的幅值、频率和相位等参数越线作为孤岛检测的判据，如电压频率检测法、电压谐波检测法、相位偏移检测法等。这类方法容易实现，但是在本地负载和并网逆变器输出功率达到平衡时都会出现失效问题。因此。要达到IEEE标准中反孤岛功能的要求，就必须和主动式检测方法结合起来使用。在主动式检测方法中，光伏逆变器主动向电网发出一些较小的电流、频率或相位扰动信号，然后检测线路上检测点的电压、频率或相位。如果主电网未跳脱，在电网的等效无穷大电压源效应下，这些扰动是无效的。
5.结束语
光伏发电是我国新能源技术发展的一个非常重要的表现，经过了长时间的深入研究，相关人员发现，该技术在实际生产中发挥着越来越重要的作用，系统在运行的过程中会受到很多因素的影响，只有在研究中将这些因素予以充分的考虑，才能更加有效的提高系统自身的性能，从而也能够更好的为我国电力事业的发展贡献力量，同时，可再生能源的应用也十分有效的缓解了我国当前资源紧张的状况，促进了社会的可持续发展。
【参考文献】
[1]刘根凡，冯志力.利用VB制作PLC控制系统上位机监控软件[J].计算机工程与应用，2001（19）.
[2]蔡琳洁，陶然，王卫江.DSP与PC机串口的高速数据通信的实现[J].电讯技术，2001（04）.
[3]彭怡婷，张胜，申艳光.VisualBasic6.0中定时器控件的运用[J].电脑开发与应用，2001（07）.
【关键词】光伏并网；最大功率点跟踪；孤岛效应
在我国的电力发展中，光伏发电是一种新型的发电技术，它能够在工作中将太阳能直接转化为电能，这项技术是在上个世纪80年代才在我国开始使用的，到了90年代明显有了飞快的发展，同时随着我国市场经济的出现和发展，该系统也逐渐走上了商品化的道路，最近几年，我国的市场经济更是有了突飞猛进的发展，所以这种发电系统和发电技术也拥有了更大的发展空间。
1.发电原理
太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于P-N结势垒区产生了较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场的作用下，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类，一类是并网发电系统，即和公用电网通过标准接口相连接，像一个小型的发电厂；另一类是独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路。并网发电系统通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。而独立式发电系统光伏数组首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中。
2.光伏并网发电系统的基本构成
光伏发电系统是利用太阳能进行电力的生产，按照该系统和电网运行的关系，可以将其分成两大类，一类是独立系统，一类是并网系统，前者经常被用在电力生产条件较差的偏远地区。而在并网系统中，光伏发电系统能够非常有效的提供有用功率，同时还能将生产的电能反馈给整个电网，在系统的运行中要按照运行的需要加入一定数量的蓄电池，这样就能够保证在光照不是十分充足的时候，电池能够继续保证其照明电力的供应，但是该系统在运行的过程中会受到很多来自于外界的干扰，为了保证系统能够持续的按照额定功率维持电能的输出，一般情况下都需要添加控制器来对电压进行适当的调节，以保证系统的正常运行，所以该系统通常要由四个部分组成，首先是光伏电池，其次是变换器，再次是蓄电池，最后是控制器。在系统运行的过程中变换器将系统发出的直流电进行一定的处理之后变成正弦交流电，同时还要使用相应的连接装置将其并入到整个电网当中，控制器在运行的过程中对控制系统的最大功率点、逆变器输出电压的波形和功率进行适当的调节和控制，在控制器的制作中主要的部件就是芯片，根据其芯片的不同可以将其分为两种形式，一种是单片机，一种数字信号处理芯片。
3.最大功率点跟踪
在光伏并网发电系统中，架设光照强度和温度都已经确定的前提下，电池阵列可以在不同的电压下运行，但是在这些电压中只有在一个电压下，电池阵列才能发挥出最好的效果，也就是我们通常所说的输出最大的功率，这个点就被人们称作最大功率点（MPP）但是在实际的应用中光伏电池还会受到很多因素的影响，电池阵列在运行的过程中电流市场会发生很大的变动，这样就会对阵列输出的功率产生一定的负面影响从而系统功能的发挥也会受到严重的影响。
所以，在实际的工作中，应该采取相应的措施不断调整光伏阵列的最大功率点，这样就能够更好的保证其能够在运行的过程中保持最大的输出功率，从而也有效的提高了系统的工作效率。
最大功率点跟踪是光伏发电的关键技术之一，各种算法已有许多文献都进行了讨论。目前比较常见的方法有：固定电压法、实际测量法、直线近似法、扰动观察法和电导增量法等。下面选择其中讨论较多的电导增量法分析其跟踪实现原理与流程设计。
电导增量法是通过调整系统的工作电压。使之逐渐接近最大功率点电压来实现最大功率点的跟踪方法。是基于P—U特性曲线性质的自寻优的过程。它能够判断出工作点电压与最大功率点电压之间的关系。光伏电池阵列的功率电压曲线是一个单峰线，在输出功率最大点，功率对电压的导数为零，要寻找最大功率点，只要在功率对电压的导数大于零的区域增加电压，在功率对电压的导数小于零的区域减小电压，在导数等于零或非常接近于零的时候，电压保持不变；当电压不变，电流增加时，增加工作电压；在电压不变，电流减小时，减小工作电压。
4.孤岛效应与检测方法
孤岛效应对整个配电系统及用户端的影响主要包括下面几方面：
（1）光伏系统的单相供电而造成三相负载的欠相供电问题。
（2）孤岛区域的供电电压和频率不稳定，损坏用电设备。
（3）孤岛区域的线路仍然带电，危及输电线路上维修人员的人身安全。
（4）電网恢复供电时的相位不同步，干扰电网的正常合闸过程并损坏并网逆变器。
孤岛效应是光伏并网发电系统中一个普遍存在的问题.而随着光伏系统进一步的推广应用，这一问题也日益突出。因此，如何能及时准确地检测出孤岛效应.这是光伏并网发电系统设计中的一个关键性问题。在目前涉及光伏并网领域的国际通行标准中都有规定。逆变器直接并网。除了应具有基本的保护功能外。都必须具有孤岛检测保护的功能，并且详细规定了保护时间限制。
关于孤岛效应的检测方法现在已有相当多的研究讨论，综合起来说可以分为被动式和主动式两类。被动式是通过检测并网电压的幅值、频率和相位等参数越线作为孤岛检测的判据，如电压频率检测法、电压谐波检测法、相位偏移检测法等。这类方法容易实现，但是在本地负载和并网逆变器输出功率达到平衡时都会出现失效问题。因此。要达到IEEE标准中反孤岛功能的要求，就必须和主动式检测方法结合起来使用。在主动式检测方法中，光伏逆变器主动向电网发出一些较小的电流、频率或相位扰动信号，然后检测线路上检测点的电压、频率或相位。如果主电网未跳脱，在电网的等效无穷大电压源效应下，这些扰动是无效的。
5.结束语
光伏发电是我国新能源技术发展的一个非常重要的表现，经过了长时间的深入研究，相关人员发现，该技术在实际生产中发挥着越来越重要的作用，系统在运行的过程中会受到很多因素的影响，只有在研究中将这些因素予以充分的考虑，才能更加有效的提高系统自身的性能，从而也能够更好的为我国电力事业的发展贡献力量，同时，可再生能源的应用也十分有效的缓解了我国当前资源紧张的状况，促进了社会的可持续发展。
【参考文献】
[1]刘根凡，冯志力.利用VB制作PLC控制系统上位机监控软件[J].计算机工程与应用，2001（19）.
[2]蔡琳洁，陶然，王卫江.DSP与PC机串口的高速数据通信的实现[J].电讯技术，2001（04）.
[3]彭怡婷，张胜，申艳光.VisualBasic6.0中定时器控件的运用[J].电脑开发与应用，2001（07）.