蘇建歡 藍(lán)良生 鄭述星

摘 要：本文通過研究農(nóng)村分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，擬設(shè)計(jì)減少小功率分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)的污染，提高農(nóng)村分布式發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性。建設(shè)一個(gè)合理的農(nóng)村分布式發(fā)電的微電網(wǎng)系統(tǒng)，減少電能污染，提高分布式發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量和發(fā)電效率，同時(shí)可以提高農(nóng)戶的收入，降低農(nóng)戶用電成本，使分布式發(fā)電系統(tǒng)可以更廣泛地推廣使用。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村光伏 分布式發(fā)電 MPPT

中圖分類號(hào)：F42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）02（a）-0073-02

能源作為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的基石，當(dāng)今社會(huì)能源主要來自于化石能源。潔凈的能源一直是人們研究的方向特別是太陽能，大型光伏發(fā)電站的缺點(diǎn)是占用面積大且發(fā)電效益不高成本投入過大，要研究一種成本較低且能大面積推廣的分布式發(fā)電系統(tǒng)。

農(nóng)村太陽能能源利用率一直很低，建設(shè)一種合理的發(fā)電儲(chǔ)存及利用一體化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要基本滿足農(nóng)戶本身的日常用電并能在發(fā)電高峰期把電能輸送到電網(wǎng)中同時(shí)減少對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的污染。

1 系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì)原理

系統(tǒng)光伏組是由每個(gè)用戶按照家中可鋪設(shè)的太陽能光伏電池板的面積決定，有利于擁有較廣面積的農(nóng)戶可以鋪設(shè)更多的光伏矩陣得到較多的電能，通過升壓電路把電壓升至400V輸送到直流高壓母線中并通過農(nóng)戶各自安裝逆變器把高壓母線的電能逆變?yōu)槭须娞峁┙o農(nóng)戶使用，這樣有利于在配電網(wǎng)斷電時(shí)或者本區(qū)域發(fā)電量能夠滿足本區(qū)域用電時(shí)達(dá)到自產(chǎn)自銷的合理使用；在發(fā)電量不足時(shí)通過配電網(wǎng)補(bǔ)充，形成雙電源供電提高電能穩(wěn)定性。在發(fā)電高峰期通過高性能的逆變器把直流高壓母線電能逆變成為高質(zhì)量電能輸送到配電網(wǎng)，這樣有利于減少小型分布式發(fā)電系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)的電能的污染。高質(zhì)量的逆變器可以使用歐洲標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量逆變器例如西門子SINVERT PVS系列的逆變器。

2 光伏電池板仿真模型

由常用的光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型計(jì)算公式

其中，變化量取通用參考值是參考光照強(qiáng)度常用取值為（1000W/）是實(shí)際電池板溫度和參考溫度的差值是實(shí)際光照強(qiáng)度與參考值的差值是光伏電池在光照強(qiáng)度R與電池溫度T時(shí)的短路電流（A）是光伏電池在光照強(qiáng)度R時(shí)的開路電壓（U）；a、b、c為常數(shù)它們的典型值分別為0.0025/℃、0.5/℃、0.00288/℃基于以上公式利用MATLAB/SIMULINK建立光伏板的MPPT仿真模型。

模型是通過電壓電流檢測(cè)反饋回來的電壓電流值來與上個(gè)時(shí)刻采樣回來的電壓電流值經(jīng)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果傳遞到PI控制器繼而得到一個(gè)控制器的輸出的占空比D并把傳遞到PWM控制模塊。根據(jù)傳遞過來的占空比D與三角波經(jīng)行比較從而生成PWM來控制輸出電壓。

3 逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

一個(gè)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選取會(huì)影響到逆變器的效率損耗及安全性，要選取一個(gè)合適的符合實(shí)際應(yīng)用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是必須的。根據(jù)農(nóng)村的天氣多元化空間小、使用安全性及成本低來選取一個(gè)合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)已知常用的控制方式有：電壓源電壓控制方式，電壓源電流控制方式，電流源電壓控制方式，電流源電流控制方式這幾類以電流源為輸入的逆變器，在直流側(cè)需要串聯(lián)一大電感作為提供比較穩(wěn)定的直流電流輸入，但是由于這個(gè)大電感往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，因此并網(wǎng)逆變器采用以電壓源輸入這樣也符合光伏板經(jīng)過MPPT控制輸出時(shí)的電壓輸出。微電網(wǎng)是一個(gè)類似電流源的系統(tǒng)所以為了簡單并聯(lián)運(yùn)行控制，所以選取電壓源電流控制方式。在實(shí)際應(yīng)用中以電壓型控制為主電路可以實(shí)現(xiàn)有源濾波和無功補(bǔ)償?shù)目刂?，這樣的控制方式在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用，并且可以最大化進(jìn)行光伏發(fā)電和提高供電質(zhì)量減少功率的損耗、減少設(shè)備的成本價(jià)格。

主電路選取全橋式結(jié)構(gòu)，全橋結(jié)構(gòu)開關(guān)管承受的電壓要比推挽式結(jié)構(gòu)承受的電壓要小，推挽式開關(guān)管承受電壓為直流輸入的兩倍，半橋式需要輸出雙極性的SPWM，全橋式只需要輸出單極性的SPWM就可以采用硬件設(shè)置可以驅(qū)動(dòng)全橋式電路。由于直接逆變存在較高漏電風(fēng)險(xiǎn)不合適在農(nóng)村地區(qū)使用，工頻隔離效率低下價(jià)格較高也不合適，所以選取高頻隔離式系統(tǒng)且是兩級(jí)隔離DC-DC/DC-AC結(jié)構(gòu)從經(jīng)濟(jì)和安全及功率大小都適合。

4 微網(wǎng)結(jié)構(gòu)及效率

南方農(nóng)村每戶的平房面積都不是很大，大約在100～150m2之間。造成每個(gè)單元的功率不大，所以需要把這些單元的電能經(jīng)行整合，通過升壓器把電壓升至400V輸送到高壓直流母線中并由高壓直流母線進(jìn)行逆變并網(wǎng)，這樣有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性減少向電網(wǎng)輸入較多的諧波和不必要的干擾。高壓直流母線逆變到用戶負(fù)荷中，可以滿足人們?nèi)粘５碾娔苄枨?，在發(fā)電高峰期時(shí)把電能逆變到電網(wǎng)中去，如高壓直流母線的電能不足時(shí)由電網(wǎng)補(bǔ)充用戶負(fù)荷，這樣滿足了用戶負(fù)荷的多樣性，也提高發(fā)電的使用率，減少用戶的用電成本，提高供電電壓的穩(wěn)定性。對(duì)于有能力安裝儲(chǔ)能設(shè)備的單元可以直接進(jìn)行儲(chǔ)能充電，在夜間也可以進(jìn)行供電。

5 結(jié)語

對(duì)于農(nóng)村的微網(wǎng)建設(shè)要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于農(nóng)村的光伏發(fā)電功率不大，所以要先進(jìn)行一次整合再進(jìn)行與電網(wǎng)的并網(wǎng)，這樣有利于減少對(duì)電網(wǎng)的干擾，減少對(duì)電網(wǎng)的危害，只有在保證對(duì)配電網(wǎng)污染最小的情況下進(jìn)行并網(wǎng)才是農(nóng)村分布式發(fā)電的發(fā)展方向。農(nóng)村分布式發(fā)電要與當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)相互進(jìn)行協(xié)調(diào)，在保證當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的電能質(zhì)量及電能的安全可靠性的前提下，建設(shè)一個(gè)符合農(nóng)村的分布式發(fā)電系統(tǒng)。

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