独立光伏发电mppt方法与混合储能体系研究

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1、独立光伏发电MPPT方法与混合储能体系研究第一章绪论1.1课题的研究背景及意义能源是人类经济及活动的动力。目前，世界能源的利用仍以煤炭、石油、天然气、水与核能等一次能源为主要利用。随着人类对能源需求日益增加，燃料、化石能源的储量正日趋枯竭。在进入21世纪的今天，能源环境问题已经发展成为阻碍人类社会不断发展进步的最重要的因素。除此之外，大量煤炭、石油等燃料的燃烧，汽车尾气的排放等问题使空气环境遭到了严重的污染，直接影响人们的身体健康，给人类生活环境带来了深重的影响，雾霾问题己经逐渐发展成为我国城市居民首要关心的问题。另外，近年来由于化石燃料燃烧引发的温室效应，在全球范

2、围内引发气候变暖问题。随着环境问题引起更多人的关注，太阳能以其独特的优势而成为人们重视的焦点，它作为一种清洁无污染的可再生能源，已经在全世界范围内得到了快速发展。绿色能源和可持续发展是本世纪人类面临的重大课题，以绿色、节能、环保为主题的低碳经济将成为今后发展的主旋律⑴。独立式光伏发电系统相对于并网发电系统而言，属于孤立的发电系统，主要应用于一些特殊场所，比如偏远的农村和山区以及一些公共电网无法覆盖的地区，为高原、荒漠地区的农民、牧民、以及渔民提供一些基本的生活用电，为气象台、边防哨所以及沿海航标等特殊处所提供电源。独立式光伏发电系统是光伏发电应用最原始、最简单的一种

3、供配电方式，系统独立发电、独立供电，环保安全，不需要其他能源消耗。我国边远地区存在山多、海多的地域性特点，因此独立式光伏发电在我国有着广阔的市场。独立式光伏发电的具有很多优点，比如：无污染、无噪音、安全可靠，资源可再生，不受地域限制，故障率低，建站周期短，维护简便等。传统的高压远距离输电系统与独立光伏发电系统相比，成本高、建设慢、运行费用惊人、供电可靠性不高。独立式光伏发电系统另一个重要优点是它靠近用户，不需要高压输、配电，从而可在很大程度上减少对系统基础设施投资，也降低了电能在传输过程中引起的损耗[3]。1.2光伏发电产业的国内外现状与研究热点太阳能光伏发电最早可

4、追溯到1954年世界上第一块太阳能电池从贝尔实验室诞生，当初研发的目的只是希望能够为偏远地区供应电能，开始时太阳能电池的效率非常低，只有6%。直到20世纪70年代中期，由于石油危机的爆发，地面应用的太阳能电池得到了迅速的发展，与此同时出现了很多新技术，是电池的效率大幅度提高，太阳能光伏发电在其他领域也得到了越来越广泛的应用[6]。太阳能光伏发电技术发展迅速，从1996?2005年太阳能光伏电池生产量每年平均增长率可达36.94%之多，2001?2005年的生产量年平均增长率增加至43.44%，2004年的电池生产总量比2003年增长61.23%，从2006年后持续保

5、持58%的年增长率。光伏发电产业已经成为当今世界发展最迅速的高新技术之一。2010年期间，世界100多个国家的太阳能光伏发电总量持续增加，光伏发电技术成为世界上发展最快的技术。据估计2010年世界光伏总产能增加了17GPPT控制方法光伏阵列的输出功率随外界光照强度和环境温度的变化而变化，但某一时刻，只有一个输出功率在最大值，把位于输出功率最大值的点称之为最大功率点[27]。因此最大功率点跟踪就是根据外界环境的变化，不断的调整光伏阵列的工作点，使之工作在最大功率点处。最大功率点跟踪的目的是让太阳能电池是电池实时输出最大功率，使其发挥最大效率。现在我们对最大功率点跟踪的

6、算法的研究已逐渐趋于成熟，其中应用较多、比较典型的主要有基于参数选择方式的恒定电压法，基于电压电流检测的干扰观测法（爬山法)、电导增量法。恒定电压法(ConstantVoltageTracking,CVT)的基本思路是将光伏电池输出电压控制在某一固定电压处，光伏阵列的输出电压均分布在该电压的左右，此时光伏阵列在整个工作过程中将近似工作在最大功率点处[27]。在光伏初期应用中，所采取的控制策略大多是固定输出电压的方法。以卫星上的光伏电池板为例，因为外太空温度变化小，并且光照强度恒定，所以保持输出电压为即可维持光伏阵列的输出功率在最大功率点处。对于大部分光伏发电系统来说

7、，外界的环境温度不断的在改变，若输出电压一直恒定不变会造成很多的功率损失，因此在原始恒定电压法的基础上对输出电压进行适时地调整是必要的。第三章独立光伏发电储能系统的分析和研究...........183.1铅酸蓄电池...........183.2超级电容器...........203.3蓄电池超级电容器混合储能系统...........213.4本章小结...........26第四章独立光伏发电系统的验证样机设计...........274.1主电路的拓扑结构...........274.2TMS320F2812功能简介...........274.3系统检