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【优秀毕业论文】微电网光伏发电动态特性研究 【优秀毕业论文】微电网光伏发电动态特性研究

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这迫切的需要我们寻找替代能源,而且替代能源必须是清洁能源,所以近些年来人们积极开发对于风能太阳能地热能等形式的发电技术,由此分布式发电发技术得以快速的发展,而且毫无疑问,这是走上可持续发展的必经之路。在这些清洁型能源中,尤其是以太阳能最为优越,其具有可再生,无污染而且分布广泛等优点,已经被社会公认为传统能源的可替代品。现在大型电力系统的电能生产输送和分配主要有集中发电远距离输电和大电网互联三种形式,其也存在些不利的因素,包括不能灵活的跟踪负荷的变化,还有在大型互联系统中,旦发生局部事故,其极易扩散影响整个系统的安全性。这两方面也暴漏出来电网的脆弱性。对于分布式发电,其具有安装灵活污染少利用率高等优点,但是如果大量接入电网又会引发新的系列问题,所以近些年来出现了微网的概念,微网是由分布式电源负荷储能装置和控制装置构成的个系统,其中分布式电源是由带电力电子装置的小型发电系统,其包括风力发电机光伏发电微型燃气轮机等装置。对于微网的发展,可以简单介绍如下现在很多国家特别是发达国家都在积极研究微电网的发展,然而,每个国家的国情不同,制定的目标和研究方向也就不同。微电网最早的个概念是由美国电气可靠性技术解决方案协会提出的,至今也是众多定义中比较权威的个,微电网是由微型电源小于等和负荷共同构成与外部大电网相的单的受控单元,它向用户提供电能和热量的同时满足用户对电能质量和供电安全可靠等要求微电源的能量转换和控制是通过电力电子器件来完成的。美国的微电网能够灵活智能控制并自治运行的重要支撑是电力电子技术,建立在此技术基础上微电网的显著特性为即插即用和对等。即插即用意味着在主电网的任何点任何个微电网可以在任何时候接入,而并不会对电网的控制和保护系统造成影响对等是指在微电网中所有的器件和设备都是完全平等的,任何个负荷或微电源退出运行都不会对微电网产生影响。这有利于以较高的比重接入微电网系统。日本是电价比较高的国家,其大部分工业都是靠自己进行发电,自给自足。所以日本研究的微电网包含了以传统供电形式运行的电力系统。例如在日本三菱公司,微电网按照规模大小被分为三类小规模,发电容量左右,燃料为可再生能源,应石油,应用于工业园大规模,发电容量在左右,燃料为石油和煤,应用于工业区。此外灵活交流输电系统装置也被引入了配电网,通过控制器快速灵活的特性达到配电网的资源优化的目的。现在,日本已经建立起来了多个微电网工程。在欧州,从电力市场需求及电能安全供给等角度出发,在年欧洲提出了聪明电并从工程方面考虑对数学模型进行了简化,最终建立了光伏电池的仿真模型,并通过仿真模型研究了光伏电池的动态特性,仿真分别研究了光伏电池在不同光照强度下和在不同温度条件下的和变化曲线特性,首先在定的光照强度和温度条件下,变化曲线呈现个非线性关系,开始时电流随电压变化不大,基本为个恒定的电流源,超过定的范围,电流随着电压微小的变化而下降的比较快,又呈现出了个恒压源的特性,变化曲线是随着电压的在升高输出功率先增大后减小,这说明在每个确定的光照强度和温度下,光伏电池都对应有个最大功率值。不同光照强度下的仿真分析中发现光照强度越高,光伏电池的输出电流越高,且基本呈个正比例关系,输出功率也越大,在不同的温度条件下,短路电流随着温度的升高而略有升高,而开路电压随着温度的升高而减小,最大功率点略有下降,但下降并不明显,可见并不是温度越高越好。仿真同时也验证了模型的正确性,然后分析介绍了最大跟踪功率控制的几种方法,并通过采用扰动观察法原理建立了仿真模型,并结合升压斩波电路按照最大功率传输原理来对进行调整和控制,从而最终达到在定光照强度和温度下输出最大功率的目的,升压斩波电路同时还起到了个升压的作用。对于建立起的带有最大功功率跟踪控制的光伏电池仿真模型,对其进行了动态分析,分别分析了光伏电池在标况下即光照强度和温度都定的情况下光伏电池温度变化的情况下光照强度变化的情况下,光伏电池输出电流电压功率及升压斩波电路的波形变化情况,发现在标准情况下光伏电池在很短的时间内便达到了最大功率输出,且输出功率比较稳定,此也验证了模型的正确性,当光伏电池温度变化时,光伏电池输出最大功率也在变化,但其找到最大功率的时间很快,能在较短时间内达到新的最大功率点,温度升高,光伏电池输出最大功率会减小,这是由于输出最大电流减小的缘故,当光强度变化时,光伏电池经过较短的时间便能达到个新的最大功率点,当光照强度降低时,输出最大功率也会减小,光照强度升高时,输出的最大功率也会变大,这是由于输出最大电流和最大电压都变大的缘故。从图中也可以看出升压斩波电路的输出电压比光伏输出电压高,说明其还可以提高输出电压的作用。最后本文建立了个简单的微电网仿真模型,首先仿真了当微电网直接并网时对为微电网频率造成的影响,发现如果微电网单独运行时频率达到稳定的时间比直接接入微电网时需要时间长,且变化幅度也略大点,直接接入大电网有利于微网频率的快速稳定接着仿真了当微网并网稳定运行时将微网断开时对配电网频率变化的影响,发现对于配电网的频率会产生定的波动,但波动幅度非常小,且很快就达到稳定,对于配电网的电压几乎没有影响,总体来说,微网断开对配电网的频率和电压造成的影响可以忽略不计。最后仿真了微网由并网转为孤岛时在不加储能系统和加上储能系统的情况下对微电网频率造成的影响,发现在微网断开那刻加上储能系统之后可以明显减小振荡幅度,并且可以在较短的时间内频率达到稳定,说明加上储能系统对微网断开时频率变化可以起到个缓冲作用。本文建立的仿真模型,也存在定的缺陷,首先采用扰动观察法建立的最大功率跟踪控制输出电压的波形会有振荡幅度不大的波动,还有在步长的选择上要注意,既不能过大,也不能过小,过大会使电压波动较大,过小会使其检测变慢,响应变慢。其次,在建立的微电网模型中忽略了在微电网并网或断开时应该加的起很大辅助调节作用的控制部分,本文仅仅是考虑依靠电网本身或储能系统的自我调节作用来分析,最后,本文建立的微电网模型比较简单,只考虑光伏电池的种分布式电源,多种分布式电源联合运行方式并没有考虑。参考文献王长贵新能源和可再生能源的现状与展望太阳能光伏产业发展论坛论文集程明新能源与分布式电源系统上电力需求侧管理梁才浩,段献忠分布式发电及其对电力系统的影响电力系统自动化鲁宗相,王彩霞,阂勇,等微电网研究综述电力系统自动化,,盛鹍,孔力,齐智平,等新型电网微电网研究综述继电器张义斌,胡学浩,等微网动态特性研究中国国际供电会议北京王飞,余世杰,苏建徽,等太阳能光伏并网发电系统的研究电工技术学报梁雪峰,曾国宏光伏并网逆变器硬件设计电力电子技术,致谢不知不觉,大学四年的时光马上就要过去,在此我非常感谢这四年来曾经帮助过我的老师和同学。在这篇论文的完成的过程中,我的指导老师郗忠梅教授给了我很多的建议和指导,郗老师是个非常认真,而且很平易近人的人。在这里,对于老师对我的帮助和指导,我想由衷的说声谢谢。大学四年生活就这样悄然而过,回顾这四年,有过拼搏的汗水,也有过放肆的玩耍,人生总要跨过这步,希望自己在未来的日子里继续奋斗,以更优异的成绩来回报曾经帮助过我的老师和同学。魏庆亮年月号附录仿真模型的示波器图像导入的图像进行显示的部分程序附录光伏电池在不同光照强度和温度下的图像显示程序附录二带有的光伏电池在不同情况下的输出电流电压功率及升压斩波电路的输出电压的图像显示程序毕业论文微电网光伏发电动态特性研究院部机械与电子工程学院专业班级电气工程及其自动化班届次届学生姓名二О五年六月五日装订线目录摘要绪论光伏发电原理及控制引言光伏发电工作原理光伏电池的数学模型光伏电池的仿真模型光伏电池动态特性的仿真分析光伏发电最大功率跟踪控制模式引言仿真模型的建立仿真模型升压斩波电路模型脉冲宽度调制仿真模型仿真分析简单微网模型的建立与仿真引言微电网模型的建立配电网模型的仿真蓄电池模块的仿真微电网并网微电网由并网变为孤岛时的仿真结论参考文献致谢附录微电网光伏发电动态特性研究魏庆亮山东农业大学机械与电子工程学院泰安摘要随着科学技术和现代工业的发展,工业用电量越来越来大,能源利用越来越紧张,环境污染越来越严重,分布式发电技术无疑是种很有前景的发展方向,其本身具有污染少能源利用效率高安装地点灵活等多方面的优点,但如果大量接入分布式电源又会引起许多不利的影响,于是便出现了微网技术,由于建立微网系统受限于其复杂性和条件的限制,所以只能是基于软件来建立微网的模型进行研究。微电网系统包括分布式电源负荷储能装置和控制装置。微电源的种类也有很多,比如光伏风能燃料电池等,光伏电池具有无污染可再生且安装方便等优点,直是人们重点研究的对象,在未来很有可能成为替代能源。本文主要研究光伏电池模型的建立及以光伏为主要电源建立的个微网并网的简单模型。主要内容如下首先根据光伏电池的发电特性和数学模型建立了个通用的光伏电池模型,通过仿真研究了光伏电池的发电特性,采用了扰动观察法实现了最大功率跟踪控制,介绍了扰动观察法的工作原理和算法模型,接着建立了个由光伏电池为主要电源的简单的微网,且分析了微网直接并网时对微电网频率的影响,及并网稳定运行时微网断开对配电网电压和频率的影响,最后分析了并网运行时由于故障等原因微网突然断开时在不加储能系统和加上储能系统的情况下对微网电压和频率的影响。关键词光伏电池最大功率跟踪微电网,绪论现在世界范围内绝大多数国家仍是以石油煤天然气为主要的能源,而且这些资源都是不可再生的,经过百多年的工业发展和能源的开采,如今这些不可再生能源正在面临枯竭,毫无疑问,在未来世界经济的发展中,对于能源的利用更是源源不断,而且使用量
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