离网型风力发电

2024-06-30

离网型风力发电（精选4篇）

离网型风力发电篇1

摘要：论述了离网型风力发电机电能参数监测装置的设计, 并在对仪器数字采样理论分析的基础上, 进行了电能参数监测装置的软硬件设计与调试。

关键词：风力发电,单片机,电能参数监测,实时采样

1 监测装置设计的主要工作

(1) 研究电能参数与风参数的监测方法。

(2) 设计电能参数监测装置的软硬件系统, 硬件设计需具有总线式、模块化功能, 软件设计需实现模块化, 便于调试。

(3) 实现对离网型风力发电机输出电压、电流、有功功率、功率因数及风速、风向等参数的实时监测。

(4) 具有良好的人机接口。

2 基本参数的测量

2.1 电气参数的测量

要实现对电气量的精确测量[1], 必须要保证有足够的采样频率。在本装置中, 采样频率定为每个工频周期内采用128点。按照误差计算公式:

可以得到128点采样的截断误差为:

即R (128) ≤0.000 98。

采用数字化方法, 就要对电气量进行离散化采样, 一般是进行等间隔采样, 得到离散化序列{uk}、{ik}, 则各个参数的计算式为

式中, uk为第k个时间间隔的电压采样瞬间值;ik为第k个时间间隔的电流采样瞬间值;N为一个周期内的采样点数。

视在功率:S=UABIA+UBCIC。

2.2 风速、风向的测量

风速[2]是单位时间内空气在水平风向上所移动的距离, 风速的测量可以旋转式风速计。风速和风杯转速的关系可用风洞试验得出:

式中, a为由阻力矩所决定的常数, 数值上等于起动风速v0, 通常为0.5～1.2 m/s;b为风速表系数, 它与风杯的结构和大小有关;c为一个很小的系数, c/b≈10-4, 表明风速与风杯并不成严格的线性关系;N为单位时间内风杯的转数。

风向测量则用风向标测量, 风向的测量是把风向的位置转换为开关量, 从而测得风向。

3 方案比较与电路的选择

整个硬件装置采用易于扩展的总线式结构, 共有CPU主板、A/D转换板、12路脉冲采集板、开关量输入板、液晶显示驱动板、键盘等电路板组成。大部分电路板安装在8槽的STD标准机箱内。整个电路的安装调试均非常方便, 由电流、电压传感器输出的模拟量信号经低通滤波及A/D转换电路后, 变成相应的数字信号, CPU主板控制A/D转换板定时采集各路信号, 控制脉冲采集板采集风速信号, 控制开关量输入板采集风向信号, 并进行数据处理、保存和实时显示等工作。

3.1 STD总线的采用

STD总线[3]于1987年被美国电子工程师协会列为IEEE P961标准, 并有STDMG (STD制造厂家集团) 推广为国际性的测控总线规范。由于电能参数监测装置数据结构比较简单, 采用8位总线结构就足够, 由于STD总线结构较其他总线比较简单, 非常适用于电能参数监测装置的设计。

3.2 装置的硬件结构

装置的硬件结构采用STD总线结构, 把硬件结构分为CPU主板、A/D转换板、12路脉冲板、开关量输入板4个功能模块。

CPU主板以AT89S52单片机为核心, 由32 K外部数据存储器、实时时钟电路、64 K地址空间范围的全译码电路、键盘接口电路、数据总线、地址总线驱动电路及预留的远程通讯电路接口等组成。

A/D转换板由A/D转换芯片MAX125、低通滤波电路、地址译码电路等组成, 其中A/D转换芯片MAX125内含采样保持电路、模拟开关电路。

12路脉冲采集电路由脉冲采集电路芯片82C53、光电隔离电路、施密特整形电路、地址译码电路等组成。

开关量输入板由开关量输入电路、光电隔离电路、地址数据总线驱动电路等组成。

3.3 各部分的电路设计与选择

3.3.1 传感器选择

电量传感器选择了四川绵阳维博电子有限公司生产的型号为WBI411D47的卫星交流电流传感器和型号为WBV411D07的微型交流电压传感器。

风速风向传感器选用了长春气象仪研究所生产的型号为FC-1型风速风向传感器, 风速传感器用三杯旋转架作为感应元件, 一个多齿转盘和光电断器用来将转子转速转换为与风速成正比的频率电信号。风向传感器的感应元件为单板风标, 由它驱动格雷码盘、发光二极管和光敏三极管组件用来将风标的角位移转换成相应的格雷码。

3.3.2 CPU的选择

对本设计涉及的高精度多路电压、电流进行测量, 运用单片机的主要目的是构成一个具有一定判断、运算能力以及具有存储、显示、通信等功能的智能测量仪表, 它处理的信息量由于是电压、电流、风速、风向等基本参数, 因而用8位机已经足够了。

工业测控场合运用较多的是ATMEL公司的AT89系列, AT89系列的AT89S52较AT89系列的其他芯片增加了许多功能, 如看门狗定时器、掉电后中断可唤醒、掉电标识符、全双工UART串行通道等, AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器, 具有8 K可编程Flash存储器, 使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。因此本设计最终选择选用ATMEL最新的8位单片机AT89S52作为本系统的CPU。

3.3.3 A/D转换器的选择

对于A/D转换来说, 最重要的2个技术指标是转换速度和转换精度。由于本系统测量对象要求高精度, 而测量范围为0～300 V, 因此必须选择12位以上的A/D转换器, MAX125是美国MAXTM公司生产的一种8通道14位模数转换器件, 是一个同步采样数据获得系统。MAX125广泛地应用在多相位马达控制、电网同步、电力系数监控、数字信号处理、振动与波形分析等领域。因此本设计选用MAX125芯片。

3.3.4 其他电路的选择

存储器和看门狗电路的选择, 考虑到设计结构简单, 节省单片机的数据口, 本系统采用串行方式的EEPROM, 选择了X5045, 用于系统监控, 防止程序跑飞, 并提供512字节EEPROM来保护重要的系统控制参数, 提高了单元控制器的抗干扰能力。时钟电路方面选用了美国Dallas公司的数字时钟芯片DS12887。通信接口的设计, 本系统采用CAN总线, CAN总线控制器选用82C200, CAN总线收发器选用82C250, 控制CAN总线的数据交换。

4 系统的软件设计

本设计中软件编制采用了C51语言。C51语言是一种用于8051系列单片机的结构化高级语言。可以与汇编混合编程, 满足特殊场合的需要。

整个软件部分利用汇编及C51语言进行开发, 主要由系统初始化程序、主程序、参数设置程序、定时中断采样程序、数据计算程序、人机接口程序等组成。

5 抗干扰处理

装置从硬件和软件2方面对装置的干扰进行抑制, 使装置能正常可靠工作。

5.1 装置硬件抗干扰方法

抗干扰设计的基本原则是:抑制干扰源、切断干扰传播途径和提高敏感元件的抗干扰性能。本装置在供电系统、过程通道、电路板制作和看门狗等方面进行抗硬件干扰处理。主要使用了高频性能较好的开关电源来供电、改善电路板设计、过程通道用光电隔离、外接硬件看门狗等方法。

5.2 装置软件抗干扰方法

软件抗干扰是隶属单片机系统的自身防御行为。采用软件抗干扰的前提条件是系统中抗干扰软件不会因干扰而损坏。本装置从数据采集误差、控制失常、死机方面进行软件抗干扰设计, 主要采用了数字滤波技术、设置软件陷阱、启动单片机的内部看门狗等方法。

6 结语

本文设计论述了离网型风力发电机电能参数监测装置的设计, 并在对仪器数字采样理论分析的基础上, 进行了电能参数监测装置的软硬件设计与调试。

如何在硬件和软件上进一步提高系统的稳定性和可靠性是系统改善的关键。若需进一步提高系统的精度, 除了需要更换某些芯片以提高精度之外, 还需考虑软件设计中的某些算法以及增强系统的抗干扰能力, 提高装置的监测性能。

参考文献

[1]陈隆道.工频信号取样方法分析[J].电测与仪表, 1994 (5)

[2]王承煦, 张源.风力发电[M].北京:中国电力出版社, 2002

[3]杨廷善.计算机和测控系统总线手册[M].北京:人民邮电出版社, 1993

离网型小功率光伏发电逆变器设计篇2

1 离网型光伏逆变系统组成

本文所研究的离网型光伏逆变系统, 其结构主要包括:单片机控制器、太阳能电池板、铅酸蓄电池、蓄电池充/放电电路、两级直流升压电路、逆变电路、检测电路等[2]。

离网型光伏发电系统硬件结构见图1。

当有足够强的光照时, 太阳能电池首先通过DC/DC电路 (含MPPT) 控制得到最大功率输出。此时若没有带载, 系统会通过充电电路向蓄电池充电;在交流轻载的情况下, 系统则会将蓄电池切除, 通过后级功率变换电路向负载供电;当负载较大时, 系统则会将蓄电池接入主电路中。当没有阳光或阳光不充足时, 系统则会通过蓄电池向负载供电, 从而保证了系统供电的连续性与稳定性。输出的交流电压通过检测电路反馈给主控制器, 使得主控制器能够实现对输出电压的闭环控制。通过人机交互界面实时的显示系统工作状态。

本系统主控芯片采用PIC16F877单片机, 具有高速度、低电压、低功耗、大电流LCD驱动能力和低价位OTP技术等优势。

由于功率器件并不是理想器件, 开关特性不能和理想特性完全一致。故为了保证逆变器的正常工作, 而不产生直通现象, 需要加入死区时间。本系统中使用的单片机可以输出两路频率相同PWM信号, 但不能得到互补信号。针对以上情况设计出既能够将一路PWM信号分成两路互补信号且具有死区时间的硬件电路。

蓄电池充电的过程实际上是对太阳能电池板输出电压和电流的调节与控制的过程。控制器通过不断采集蓄电池充电电压和电流并与设定值进行比较后, 输出PWM波, 通过控制开关管的导通与关闭, 实现对充电电压和电流的调节。

2 开关器件的选取[3,4,5,6]

2.1 MOSFET参数

本系统功率不是很大, 而且MOSFET在高频、低压中的使用具有优势, 因此选用MOSFET管为BUCK电路的开关管。BUCK电路中开关管的工作频率设定为10 k HZ, 工作频率的提高可以减小L、C的值, 选择IRF540。

2.2 续流二极管参数

在本设计中, 最大承受电压为21.6 V, 工作频率为10 k HZ, 可选用MUR1660, 其反向峰值电压为400 V, 最大反向恢复时间为60 ns, 正向平均电流为16 A, 最大反向峰值电流为30μA, 可以满足系统要求。

2.3 主电路电感参数

电感的选取必须保证即使在最小输出电流时电感电流也能连续。通常取最小负载电流为额定电流的1/10, 当最小负载电流为电感电流斜坡峰—峰值IH—IL一半时, 对应临界连续。本设计中取BUCK变换器输入电压为21.6 V, 输出电压12 V, 开关频率10 k HZ, 额定电流为0.5 A, 则有:

式中IMIN为最小负载电流。根据电感的电压, 电流特性可知:

根据输入输出电压可知, BUCK变换器的占空比为D=VO/Vi=12/21.6, 而由开关频率为10 k HZ, 可知开关周期为10-4s, 则开关管导通时间为 (12/21.6) ×0.0 001, 根据式 (2) 可计算得出L=5.33 m H。因此要使电感电流处于连续状态, 必须选择大于5.33 m H的电感。

2.4 输出滤波电容参数

在BUCK电路设计中, 滤波电容的选择必须满足输出纹波的要求。电路中有两个分别有由C和RC决定的纹波分量。由C决定的纹波分量与流过C的电流的积分成正比, 由RC决定的纹波分量与电感电流斜坡电流峰—峰值成正比。为了估算这些纹波分量, 并选择电容, 就必须要知道RC的值, 通常取RC×C的值为常数5×10-5~8×10-5。本设计中BUCK变换器输入电压为21.6 V, 输出电压12 V, 开关频率10 k HZ, 额定电流为0.5 A, 斜坡峰—峰值IH-IL=0.2×IOC=0.1 A。根据纹波要求来确定滤波电容, 设定阻性纹波电压峰—峰值为0.05 V, 则有0.05= (IH-IL) ×RC=0.1 RC, 得RC=0.5Ω。取RC×C=5×10-5, 得C= (5×10-5) /0.5=100μF。

2.5 直流电流采集电路

常规测量电流的方法存在测量范围小、测量误差大等缺点。本系统使用的集成电路MAX471克服了常规方法的缺点, 实现了电流的高精度测量[7]。MAX471具有一个电流输出端, 可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流/电压的转换。MAX471的电流增益比已预设为500μA/A, 由于2kΩ的输出电阻 (ROUT) 可产生1 V/A的转换, 因此±3 A时的满度值为3 V。用不同的ROUT电阻可设置不同的满度电压。本系统中电流检测使用在蓄电池充电电路中, 实验时使用的太阳能电池板的工作电流最大值为0.57 A, 仅需检测一个方向的电流。

为保证系统精度, 本系统中ROUT使用阻值为10kΩ的精密电阻。

3 系统软件的整体设计

控制系统通过采样光伏阵列、蓄电池以及负载的电压电流信号, 通过控制算法确定系统的不同运行状态, 完成不同运行模式之间的切换, 总体分为充电工作模式和放电工作模式, 当系统工作于充电工作模式时, 系统又可以分为两种模式, 即无负载, 光伏阵列只给蓄电池充电;以及有负载, 但光伏阵列输出功率大于负载功率, 此时多余的电能给蓄电池充电, 同时使能最大功率跟踪。当系统工作于放电模式时分为光伏阵列输出功率小于负载需求, 中间的差值由蓄电池补充, 同时使能最大功率跟踪;以及由蓄电池向负载供电, 光伏阵列无输出。另外, 当蓄电池处于过充电状态时, 表示蓄电池已经充满, 不再吸收功率, 此时太阳能电池不进行最大功率跟踪而是工作在升压模式, 保持母线电压的恒定;当蓄电池处于过放状态时, 表示蓄电池已经无法再提供功率且太阳能电池输出功率已经控制在最大功率。此时整个系统无法满足负载所需功率, 所以关掉系统, 停止提供功率给负载。

整个程序的设计采用一个主程序外加若干个子程序的方式, 各个子程序分别完成不同的功能, 比如实现最大功能跟踪的子程序以及蓄电池充放电控制子程序, 通过调用供主程序使用。

系统中的电流电压采样使用PIC16F877单片机自带的具有10位数字量精度逐次逼近型AD转换器, 系统中共采集三路信号即太阳能电池板输出电压、蓄电池端电压和充电电流。为使充电过程更加直观, 系统中加入了图形液晶显示屏LCD12864来显示系统运行的基本参数。其实时显示系统充电的状态、太阳能电池板的输出电压、蓄电池的端电压以及充电电流。

本系统充电控制软件流程的设计为:初始化程序后, 采样蓄电池的端电压VB和充电电流IB, 随后将VB与预设的充电截止电压VOC进行比较, 如果VB

4 MPPT控制软件

最大功率点跟踪控制是通过调节BUCK降压斩波电路的占空比来实现。其本质为完成阻抗匹配, 改变太阳能电池输出的工作电压, 使输出功率最大。在本应用中, 由于负载是蓄电池, 为实现太阳能的高效利用, 缩短充电时间, 采用了软件MPPT技术, 为了使太阳能电池板的输出功率最大, 可看成给电池的充电功率最大。本设计采用闭环控制的手段, 在运行时不断检测充电电流, 确保光伏板输出电流最大, 不断动态调节MOSFET占空比, 从而实现最大功率下的恒流充电。另外, 为了减小在寻找最优占空比中的不必要损耗, 必须设法提高寻优速度。本设计采用变步长的方案, 先采用三点登山法, 迅速锁定最优占空比的大致范围, 然后再不断缩小寻优步长来找到最优占空比, 并通过电流闭环反馈不断实现动态调节。电流采集采用的是MAXIM公司的MAX471, 电流增益比为5 V/A。由于采用PIC内部的10位AD转换, 使电路得以优化, 无需外接ADC模块, 控制更加方便[8,9,10]。

5 恒压充电控制

当在MPPT下蓄电池电压升高到15 V后, 为了提高电池的使用寿命, 采用恒压限流的方式充电。通过不断采样太阳能电池板输出电压, 来调节MOSFET占空比, 使太阳能电池板输出电压恒定不变 (大约在15 V附近) 。电池在涓涓细流充电的过程中, 电池内阻不断减小, 电池两端电压进一步上升, 从而使充电电流进一步减小, 当充电电流小于50 m A时认为蓄电池已基本充电完毕, 并通过LCD12864显示运行参数。

6 实验与结论

由于实验条件所限, 设计的逆变电路电压等级比较低, 使用12 V蓄电池作为直流电源, 根据实验所设参数计算输出电压有效值为7.57 V。

根据全桥逆变电路原理图, 设计制作出全桥逆变电路实验板, 其中输出滤波电路采用LC型 (L=10 m H, C=3μF) 。

实验进行了逆变桥输出不加滤波器实验和输出加入滤波器实验 (试验中均未加入负载) , 并分别测得逆变桥输出信号的波形。

由实验可知, 加入滤波器时滤波效果较好, 但是输出频率与理想频率有较大差距, 可以对程序中周期寄存器做出调整, 以达到理想效果。本系统中显示所需的电压电流数据是通过AD口检测出的电压 (电流) 经过相应的转换而得到实际电压 (电流) 值。

在对BUCK电路进行的测试中, 主要检验BUCK输出电路电压的连续性和不同占空比下输出电压的变化。分别使用占空比为30%、50%和70%频率均为10 k HZ的PWM波进行实验。功率电压由12 V蓄电池提供, 经测量测试时蓄电池电压为12.3 V。而且BUCK输出电路的电压十分平直, 可以认为是直流电, 这说明输出滤波器的滤波效果非常好。经计算理论上占空比为30%、50%和70%时输出电压分别为3.7 V、6.2 V和8.6 V, 与实验波形中的电压相吻合, 可以说明整个BUCK电路是能够正常工作, 基本达到设计要求。

综上所述, 所设计的独立小功率光伏发电逆变器系统达到了预期的效果。

参考文献

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离网型风力发电篇3

离网型光伏发电系统广泛应用于偏僻山区、无电区等场所。本系统主要用于某项目保障临时设施照明及用电要求较高设备正常用电, 设计占地长约10 m, 宽为4 m, 安装容量5.1 k W, 平均每日计划供电约15 k Wh。太阳光伏电池组件至少可连续使用25年, 使用方便维护简单, 具有很大发展前景, 值得推广应用。

2 系统原理

系统由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能充放电控制器、蓄电池组、离网型逆变器、直流负载和交流负载等构成。在无光照时, 通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电, 同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电, 通过独立逆变器逆变成交流电, 给交流负载供电。应用于户用电源系统、太阳能照明灯具等。线路原理图见图1。

3 配置方案及施工技术要点

3.1 配置要求

系统总功率:5.1 k W, 日均发电量:15 k Wh, 蓄电池容量:96 V/200 Ah, 适用使用地区:山西, 系统日均最大供电约13 k Wh。

根据上述要求, 本项目需安装20块255 Wp太阳能电池板5.1 k W, 占地面积约40 m2;配置蓄电池96 V 200 Ah, 占地宽4 m, 长10 m, 高约3.5 m。

3.2 技术要点

1) 支架安装。首先按照图纸将水泥基础做好, 并将U形螺栓预埋到指定位置, 然后再按照以下步骤开始依次组装支架。a.前后立柱的安装, 将前后立柱放置在对应水泥墩上, 和预埋螺栓锁紧。b.以第一列为参照, 依次向同一方向安装固定立柱, 左右间距为3.1 m一根, 共计6根。c.在前后立柱上安装铰连接件。d.斜梁安装, 把斜梁安放在前后立柱上, 斜梁前端离开前立柱560 mm的位置上安装螺栓, 并在斜梁的4个孔位上各穿4颗螺栓。此4颗螺栓可全部拧紧 (每单个支架配1根斜梁, 4套M10×30螺栓) 。e.斜撑安装, 把斜支撑安放在斜支撑连接件上, 斜支撑安放在斜梁上, 并在斜支撑, 斜梁的上下两个孔位上拴上螺栓与连接件, 连接斜梁。此2颗螺栓不可拧紧, 方便调节 (每单个支架配1根斜支撑, 2套M10×30螺栓) 。把抱箍放置于离水泥墩高度2 244 mm处, 与斜支撑用M10×70 mm螺丝锁紧。f.檩条安装, 从斜梁下方开始安装, 檩条长度安装顺序为:第一根4.15 m, 第二根4.15 m。开口向下按顺序往下安装。在两根檩条连接处放置1个檩条连接件。檩条连接件居中安装。檩条与斜梁的固定安装:在檩条与斜梁的连接处安装1套M10×30外六角螺栓。g.压块安装, 组件以横放布置。在檩条的最左边85 mm处开始安装边压块, 依次往下安装中压块, 在檩条的最右边的孔位也安装边压块, 此时压块的螺栓不得拧紧, 方便电池板的安装, 在压块安装完成后可安装电池板。电池板往后安装时电池板的底边一定要与前一块电池板的底边在一条直线上。用压块压住电池板后才可以把螺栓拧紧。

2) 组件安装。本系统组件安装条件:环境温度:-20℃~+40℃;使用温度:-45℃~+85℃;环境湿度:≤85RH%;组件表面最大负荷:5 400 Pa。a.安全措施:每个组件在阳光直射下可产生30 V以上的直流电压, 接触电压达到30 V或更高是很危险的。为了防止电击, 工作环境、组件以及安装工具应该保持干燥状态, 潮湿状态易产生漏电。安装或维护光伏系统时, 不要穿戴金属戒指、手表、耳环或其他的金属配饰, 禁止利器与组件玻璃表面接触。在阳光下对组件动作时, 请使用绝缘工具, 同时佩戴橡胶手套。b.压块压住组件的尺寸不得超过12.5 mm。组件产品带有相应的电缆线和连接器。这些设计便于组件间的串联。每一组件有两根单独连接到接线盒内的导线, 一个正极, 一个负极。通过把一个组件导线另一端的正极接口插入相邻组件的负极导线的插口, 就可以把两个组件串联。

3) 线路安装。a.组件线路:组件安装就位后, 将接线盒出线的正负极按照线路原理图进行串并联连接。每四块串联一组, 一共五组, 通过防火桥架分别进入直流防雷汇流箱对应的正负极, 然后再将汇流箱的16平方直流电缆接入逆控一体机的组件输入端。b.储能线路:本系统的储能单元采用了16块12 V 100 Ah免维护胶体铅酸蓄电池, 每八块串联一组, 最后两组并联为96 V 200 Ah单元。先将蓄电池柜的底板和侧板安置就位, 接着放入四块蓄电池, 串联后安装隔板, 再放入另外四块, 全部串联, 留出正负极的引出线。然后依次安装另外一组的八块蓄电池。将两组正负极导线接到电池箱端子排的输入端, 再从输出端对应的正负极引出16平方电缆接到逆控一体机的蓄电池输入端。c.交流线路:将市电220 V通过交流配电柜内的独立32 A空开引入逆控一体机的市电旁路输入端, 再从一体机的交流输出端引出6平方电缆至交流配电柜总控32 A空开, 然后再从对应的分控空开上引出LED显示屏电源线和临时设施照明电源线。d.接地线路:汇流箱的接地端子直接就近连到支架前立柱抱箍上, 再从支架引一路4平方地线至交流配电箱的接地端子排, 然后连接到逆控一体机的地线端子上。

3.3 系统调试

系统整体安装完成后, 专业技术人员需要对系统进行外观及电气性能的调试与测试, 主要有以下几个部分:

1) 外观检查:包括支架、组件、汇流箱、电池柜、逆控一体机及配电箱等各个设备的牢固程度和表面整洁程度, 以及线路的整齐和牢靠程度。2) 电气性能:技术人员需采用万用表分别测量汇流箱内五路组件的电压、总输出电压和电池柜输出电压。根据光照强度不同, 每串组件开路电压和汇流箱总输出电压在150 V左右。电压正常, 则可进行下一步检查, 否则检查电压异常的组串, 逐项排查线路和组件。

本系统电池柜的工作电压为96 V, 浮充电压为108 V, 均充电压为113.6 V, 出厂时电压为饱和状态, 故检测电压正常状态为100 V左右, 否则检查电压异常的电池串, 逐项排查线路和蓄电池。

汇流箱输出电压与蓄电池电压都正常, 则依次打开电池柜空开、汇流箱空开、逆控一体机空开, 观察设备指示灯。~/=灯闪烁表示蓄电池为充电状态, 灯灭表示一体机工作在逆变模式, =/~灯亮表示逆变输出电压正常, 灯灭表示电池电压正常。

长按逆控一体机控制面板的F1按钮, 进入“系统设置”界面, 将电池容量设置为200 Ah。按“RST”键回到首页, 进入“实时数据”界面。

4 实施效果

4.1 光伏电投资经济性分析

光伏电投资经济性分析主要反映在项目投资回收期、投资收益率等几个重要参数上。经过对多个光伏项目进行电价、发电量的经济分析, 就成本费用而言 (包括折旧费、维修费、摊销等) 投资少, 收益多, 从光伏电投资组成中可知, 要减少投资, 重点要减少设备购置费, 此项费用占据总投资的百分比约为91%, 而这项费用需要分别在采购过程中和施工过程中进行控制。

发电量因素, 需要根据太阳能地域分布情况在项目决策阶段对项目地址进行评估, 以及设计阶段对太阳能电池板、电缆线路、逆变器、变压器以及系统效率进行优化, 确保产量的最大化。

综合以上分析, 光伏电投资的经济性分析, 需要综合考虑电价、发电量、投资以及利率等因素进行分析, 确保各项经济参数处于最优, 经济效益最大化。

4.2 光伏电的社会效益

在受到越来越严重环境污染问题困扰的今天, 环保的重要性逐渐得到社会的认可和关注。光伏发电作为清洁可再生能源, 对全社会有着广泛而特别的作用。

首先, 光伏发电有利于节省不可再生资源, 平衡能源的单一供给情况。随着石油和煤炭的大量开发, 不可再生能源储量越来越少, 面临很大的能源枯竭压力, 因而新能源的开发已经提高到了战略高度。2005年2月28日通过的《中华人民共和国可再生能源法》明确提出“国家鼓励和支持风能、太阳能、水能、生物质能和海洋能等非化石能源并网发电”。太阳能的开发符合国家环保、节能政策, 光伏电的应用可有效减少资源的消耗, 保护生态环境。

其次, 光伏发电可以减少温室气体排放, 减少温室效应, 保护环境。火力发电每产生一度电能平均消耗标煤0.000 35 t, 而燃烧1 t标煤排放CO22.6 t, 如此, 一个装机容量为10 MWp, 首年发电量为1 891.7万度电的光伏电站, 首年节约标准煤6 621 t, 减排CO2为17 214 t, 整个光伏电寿命周期内共节约标准煤150 567 t, 总减排CO2为391 473 t。由此可见, 光伏电节能减排的意义对于企业、社会是非常重大的。

光伏产业的发展让未来世界变得更清洁、更安全, 能源利用更丰富。太阳能是一种清洁可再生能源, 具有独特的优势和巨大的发展潜力。充分利用太阳能对节能减排、保护环境和地方经济有着重大的意义, 同时为能源的可持续发展做出贡献。

光伏产业对于施工项目的应用目前处于初始发展阶段, 是一种新型应用。经济上, 光伏发电应用进入门槛较高, 技术要求高, 投资收益也高, 由于发电量受设备成本的影响, 因此必须通过技术优化设计、加强管理等方式来降低发电成本, 增加产量, 提高项目收益率。

摘要：介绍了离网型光伏发电系统的原理, 分析了该系统的配置方案, 从支架安装、组件安装、线路安装三方面, 论述了该发电系统的施工技术要点, 并给出了系统的测试方法, 指出光伏发电具有安全、节能、环保等优点。

关键词：离网型光伏发电,电池,电压,线路

参考文献

[1]国家计委能源所.能源基础数据汇编[G].1999.

[2]史立山.对我国能源及能源问题的思考[Z].

离网型风力发电篇4

随着风力发电装机容量不断增加, 风电场对风力发电机组的运行要求也随之严格, 如要求在电网故障下具有不间断运行的能力。对于目前风电机组不间断运行的能力一般不会超过秒级, 如果电力系统故障时间达到秒级, 风电机组脱离电网保护自己, 同时独立向负载供电。

风力分布式发电系统一般通过电力电子变换器与电网或负载相连。基于新能源的风力分布式发电系统结构框图如图1所示。分布式发电系统通过反向并联可控硅 (SCR) 构成的并网开关与电网相连。本地负载通过公共耦合点与电网相连。

基于新能源的风力分布式发电系统不仅需要具有并网运行的能力, 也需具有带独立负载离网运行的能力。为了实现上述功能, 风力分布式发电系统不仅要具备2种运行模式和控制策略, 还必须具有上述情况相互切换的功能, 且在运行模式切换瞬间还需确保电压幅值和频率的稳定, 满足负载对供电质量的运行要求。因此, 如何实现离网与并网运行之间的柔性切换, 保证本地负载的稳定运行是新能源风力分布式发电系统必须解决的关键问题之一。

目前, 科学家对并网运行时变流器的控制进行了研究。例如采用基于电网电压定向的矢量控制策略, 通过直流母线电压外环、电网输入电流内环的双环控制网侧变流器, 实现系统稳定运行控制;针对不平衡电网条件下网侧变流器的控制, 提出了正负序分离双PI电流控制策略, 其基本思想是将不平衡电压与电流分解成正、负序分量再分别实行同步坐标系下PI控制;在离网运行控制中, 在正转同步速旋转坐标系中通过比例-积分 (PI) 调节器实施电压外环和电流内环的精确控制, 实现三相对称线性负载下离网型风电、光伏等系统的输出电压控制。为了改善负载侧变换器在不平衡和非线性负载下的输出性能, 目前已对负载侧变换器在不平衡负载或非线性负载下的输出电压矫正技术进行了研究。提出了输电系统FACTS技术中用于电网不平衡条件下电压源型逆变器运行与控制的新方案, 其基本方法是将不对称系统分解成对称分量再实行d、q轴解耦控制。该方案采用1/4周期延时的最小时延正、负序分解技术, 最大限度地减小了对控制动态性能大有影响的分解时延影响。

本文提出一种电网故障条件下确保电压幅值和频率的稳定, 满足负载对供电质量的运行要求的离网/并网运行柔性切换技术。

2 并网与离网运行柔性切换技术

2.1 从离网运行切换至并网运行

假定由于电网发生故障, 风力分布式发电系统脱离电网, 处于离网模式独立带负载运行。此时, 变流器采用电压控制策略, 且并网开关为关断状态。当电网故障清除, 电网电压恢复后, PCC处电压的幅值和相位与电网电压的幅值和相位可能不一致。因此, 为了保证分布式发电系统运行模式切换前后本地负载电压的稳定, 且为了避免并网时产生较大的冲击电流, 要求在并网开关重合前, 必须调节负载侧变换器输出电压的幅值和相位, 使其跟踪电网电压。

变流器对电网电压幅值的跟踪, 可以通过逐渐增加或减少输出电压的幅值来实现;变流器对电网电压相位的跟踪则可以通过锁相环 (PLL) 来完成。但要保证相位一致, 需通过增加或减少负载侧变换器输出电压的频率实现。

根据电网导则规定, 电压频率波动范围需小于0.2Hz。为了缩短调频时间, 又保证频率变化率在负载可接受的范围内。为了避免当相位差接近π时, 频率变化率在+0.2Hz和-0.2Hz反复变化, 在π附近增加了一个小滞环来解决这个问题。分布式发电系统与电网同步调频示意如图2所示。

一旦公共耦合点处电压的幅值和相位与电网电压的幅值和相位一致时, 控制系统发出指令使并网开关闭合, 同时将变流器控制策略由电压控制策略切换至电流控制策略。其控制流程如图3 (a) 所示, 可简要归纳为以下主要步骤:

(1) 检测电网是否已经恢复;

(2) 调节公共耦合点处电压幅值和相位, 使之与电网电压幅值和相位一致;

(3) 一旦公共耦合点处电压和电网电压一致, 闭合并网开关, 变流器控制策略由电压控制模式切换至电流控制模式。

2.2 从并网运行切换至离网运行

假定分布式发电系统初始运行在并网模式。网侧变换器采用电流控制策略, 公共耦合点处电压由电网电压控制。当电网发生故障时, 分布式发电系统须迅速脱离电网, 切换至独立运行模式继续为本地负载供电。

当电网发生故障时, 公共耦合点处的电压跌落。当电压跌落到一定阈值时, 控制器发出指令, 关闭并网开关。同时, 变换器控制策略从电流控制策略切换至电压控制策略。

当变流器控制策略切换至电压控制策略时, 需保证变流器产生的电压的幅值和相位与脱网前一刻公共耦合点处电压的幅值和相位保持一致, 从而避免切换瞬间因负载电压突变而产生的冲击电流。

通过DSP实时采样公共耦合点处的电压, 将脱网前一刻采到的电压的幅值和相位作为电压控制策略下幅值和相位的参考值。电压幅值从脱网前一刻的电压幅值逐渐恢复负载电压额定值。其控制流程如图3 (b) 所示, 可简要归纳为以下主要步骤:

(1) 检测电网故障, 发并网开关关闭指令;