第3章 节 太阳能发电及其控制--《可再生能源发电》电子课件.pptVIP

第3章 太阳能发电及其控制;3.1 太阳能及其利用 3.2 太阳能光伏发电基本原理 3.3 太阳能光伏电池 3.4 太阳能光伏电池最大功率点跟踪控制 3.5 太阳能光伏发电系统应用分类与设计实例 3.6 太阳能热发电 3.7 风光互补发电系统;3.1 太阳能及其利用;图3-2 地球绕太阳运行示意图;3.1.2 太阳能的转换与利用;3）聚光集热器;2.太阳能的转换;2）太阳能—电能转换;3）太阳能—氢能转换;4）太阳能—生物质能转换;5）太阳能—机械能转换;3.太阳能的储存;2）电能储存;3）氢能储存;4.太阳能的利用 ;3.2 太阳能光伏发电基本原理;3.2.1 太阳能光伏发电的原理;图3-5 一般的半导体结构;图3-6 P型半导体;图3-8 太阳电池晶片;图3-9 太阳电池晶片受光的物理过程;3.2.2 光伏发电系统的构成与分类;2.光伏发电系统的分类;图3-12 简单直流供电系统;图3-13 大型太阳能供电系统;图3-14 交流、直流混合供电系统;图3-15 并网发电系统;图3-16 混合供电系统;图3-17 并网混合供电系统;3.3 太阳能光伏电池;3.3.1 太阳电池的分类 ;图3-19 晶体硅太阳电池;图3-20 非晶硅薄膜太阳电池;3.3.2 太阳电池的基本电学特性 ;1.太阳电池的伏安（I-U）特性曲线;2.短路电流;4.填充因子FF;5.短路电流温度系数;8.太阳电池的转换效率;10.热斑问题 ; 解决热斑效应问题的通常做法，是在太阳电池组件上加装旁路二极管。 ;3.3.3 太阳电池的等效电路 ; 在图3-27中，若太阳电池输出电压为U，考虑到并联电阻的影响，可以得到其输出电流I的表达式;为进一步简化计算，通常可以不考虑并联电阻;3.4 太阳能光伏电池最大功率点跟踪控制;3.4.1 光伏电池最大功率点 ; 最大功率点跟踪（Maximum Power Point Trackers,MPPT）控制是实时监测光伏阵列的输出功率，采用一定的控制算法预测当前工作状态下光伏阵列可能的最大功率输出，通过改变当前的阻抗来满足最大功率输出的要求，使光伏系统可以运行于最佳工作状态。;3.4.2 最大功率点跟踪控制算法简介 ; MPPT的实现是一个动态自寻优过程，通过对光伏阵列当前的输出电压和电流的检测，得到当前阵列的输出功率，与已被存储的前一时刻进行比较，舍小存大、再检测、再比较，如此周而复始。MPPT控制算法主要有固定电压跟踪法、扰动观察法、功率反馈法、增量电导法、模糊逻辑控制法、滞环比较法、神经元网络控制法及最优梯度法等。;1．固定电压跟踪法（CVT）;2．扰动观察法;3．增量电导法;4．模糊逻辑控制法;5．最优梯度法;3.4.3 太阳光跟踪系统 ;3.4.4 基于最大功率点与最小损耗点跟踪的 光伏水泵控制系统实例 ;3.5 太阳能光伏发电系统应用分类与设计实例;图3-43 光伏并网系统简单分类;3.5.1 离网非户用系统 ;3.5.1 离网非户用系统 ;3.5.2 离网户用系统;3.5.3 光伏并网系统;图3-48 无逆潮流并网系统;3.5.4 光伏并网系统设计; 光伏并网系统中最核心的部件是光伏并网逆变器（Inverter），它的基本作用是将太阳电池所产生的直流电能转换成与交流电网频率相同、与交流电网电压相位相同的交流电，同时完成最大功率点跟踪，如图3-50所示。; 为了防止太阳电池的直流电流流向电力系统的配电线，给电力系统带来不良影响，光伏并网逆变器中一般都有隔离变换器将直流与交流分开。 ; 光伏离网系统设计通常分成两个部分，首先是光伏系统的容量设计，这部分内容是对太阳电池组件和蓄电池的容量进行计算，目的是计算出系统在全年内能够满足用电要求并可靠工作所需要的太阳电池组件和蓄电池的容量；其次是光伏系统的系统配置与设计，这部分主要是对系统中电力电子设备、部件进行选型，以及附属设施的设计与计算，目的是根据实际情况选择配置合适的设备、设施与材料等，并与第一步的容量设计匹配。;图3-53 光伏离网系统的基本设计步骤与内容;1.相关的设计考虑因素 ;2.光伏发电系统容量的设计与计算;3）实际计算公式;例3-1 某移动基站的光伏系统，为直流负载，工作电压为48V，用电量每天为150 A·h，这一地区最低的光照辐射是1月份，其倾斜面峰值日照时数是3.9h。选用125W的太阳电池组件，其峰值电流为3.65A，电压为34.2V，试计算太阳电池的组合。;3.蓄电池的设计与计算 ;2）以峰值日照时数为依据的计算方法 ;3）以年辐照总量为依据的计算方法 ;3.6 太阳能热发电;3.6.1 太阳能热发电系统的构成 ;图3-54 太阳能热发电系统;1.集热部分 太阳能是比较