太阳能、光伏发电与控制技术.ppt

太阳能、光伏发电与控制技术; 太阳能、光伏发电与控制技术;4.1 太阳的辐射及太阳能简介 4.2 太阳能的转换与应用 4.3 太阳能电池与光伏发电原理 4.4 MPPT光伏变换与控制技术 4.5 光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略 4.6 光伏发电的制约因素与经济技术评价;4.1太阳的辐射及太阳能简介 太阳简介;图4-2 地球绕太阳运行示意图 ; 地面辐射的时空变化特点是：① 全年以赤道获得的辐射最多，极地最少。这种热量不均匀分布，必然导致地表各纬度的气温产生差异，在地球外表出现热带、温带和寒带气候；② 太阳辐射夏天大冬天小，它导致夏季温度高而冬季温度低。;地球上的能流;4.2 太阳能的转换与应用;4.2.1 太阳能应用的开展史;4.2.2 太阳能的技术应用;2．太阳能的转换;3．太阳能贮存;;5. 太阳能的利用;太阳能的利用;尚德大型太阳能发电幕墙;美国最大的光伏发电站-1;美国最大的光伏发电站-2;4.3 太阳能电池与光伏 发电原理;太阳能电池原理 太阳能电池的原理是基于半导体的光伏效应，将太阳辐射直接转换为电能。 所谓光电效应，就是指物体在吸收光能后，其内部能传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，由此产生出电流和电动势的效应。在气体、液体和固体中均可产生这种效应，而半导体光伏效应的效率最高。;1. 半导体的内部结构 ; 2. P型半导体的结构 ;3. N型半导体的结构 ;4. 太阳能电池晶片的组成 ;5. 太阳能晶片受光的物理过程 ;太阳能电池的分类 ;4.3.2 太阳能光伏发电原理 ;图4-10 典型的光伏发电系统 ;2 .系统组成;3. 光伏系统分类;〔2〕简单直流系统〔Simple DC〕 ;〔3〕大型太阳能供电系统〔Large DC〕 ; 该系统的特点是系统中同时含有直流负载和交流负载，整个系统结构比较复杂，整个系统的规模也比较大，同样需要配备较大的太阳能光伏阵列和较大的蓄电池组。如在一些同时具有交流和直流负载的通信基站或其他一些含有交流和直流负载的光伏电站中使用了这种类型的光伏系统。;;4.4.1 光伏阵列的组成与输出特性;;光伏电池的输出特性方程： ;光伏电池模型; 当负载RL从0变化到无穷大时，即可得到如下图太阳能电池输出特??曲线。调节负载电阻RL到某一值Rm时，在曲线上得到一点M，其对应的工作电压和工作电流之积最大，即Pm=Im*Vm，将此M点定义为最大功率输出点〔MPP〕。;; MPPT本质上是一个寻优过程。通过测量电压、电流和功率，比较它们之间的变化关系，决定当前工作点与峰值点的位置关系，然后控制电流〔或电压〕向当前工作点与峰值功率点移动，最后控制电流〔或电压〕在峰值功率点附近一定范围内来回摆动。 ; 在光伏系统中，通常要求光伏电池的输出功率保持在最大，也就是让光伏电池工作在最大功率点，从而提高光伏电池的转换效率。MPPT就是一个不断测量和不断调整以到达最优的过程，它不需要知道光伏阵列精确的数学模型，而是在运行过程中不断改变可控参数的整定值，使得当前工作点逐渐向峰值功率点靠近，使光伏系统运作在峰值功率点附近。;1.定电压跟踪法 2.扰动观察法 3.功率回授法 4.增量电导法 5.模糊逻辑控制 6.滞环比较法 7.神经元网络控制法 8.最优梯度法 ;4.4.2 MPPT光伏阵列的发电变换;光伏系统的逆变器;1.电压型逆变器 ;2.串联谐振电压型逆变器 ;3.电流型逆变器 ;4.并联谐振电流型逆变器 ;5.单相半桥逆变器 ;6.单相全桥逆变器 ;7.三相桥式逆变器 ;4.4.3 MPPT光伏阵列发电的控制技术;4.5 光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略; 光伏阵列并网逆变器的结构; 光伏阵列并网逆变器的结构; 光伏阵列并网逆变器的结构; 光伏阵列并网逆变器的结构; 光伏阵列并网逆变器的结构; 光伏阵列并网逆变器的结构;4.6 光伏发电的制约因素与经济技术评价; 年份 效率（%） 光伏电池 ;光伏阵列发电主要存在以下问题： １．光伏阵列发电效率低 ２．光伏阵列发电系统的造价本钱高 ３．光伏阵列发电系统的运行受气候环境因素影响大 ４．光伏电池组件的制造需要消耗大量能源; 目前大多数的风—光，风—光—柴油以及风—光—柴—蓄等脱离大电网的混合局部并网发电系统都具有独立和并网两种工作模式，因而以太阳能光伏发电与风力发电进行互补，综合天燃气燃机发电或柴油发电，而形成大型新能源综合发电是未来重要的开展方向。;小结;SUNNY BOY 700 ;SUNNY