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部分阴影下光伏阵列静态重构策略研究

部分阴影下光伏阵列静态重构策略研究

作者：杨忠洋沈阳农业大学

学位级别：硕士

光伏阵列在部分阴影条件下工作时会因为功率失配而损失能量,致使输出特性曲线出现多峰值,而部分阴影遮挡问题又无法绝对的避免。基于辐照度均衡的原理所提出的光伏阵列重新配置技术是有效解决该问题的方法之一。其中所具代表性的是以网... 详细信息

光伏阵列在部分阴影条件下工作时会因为功率失配而损失能量,致使输出特性曲线出现多峰值,而部分阴影遮挡问题又无法绝对的避免。基于辐照度均衡的原理所提出的光伏阵列重新配置技术是有效解决该问题的方法之一。其中所具代表性的是以网状结构(TCT)为连接方式的光伏阵列静态重构技术。光伏阵列静态重构技术是指通过一定的技术手段,对阵列内的电池排列方式进行预先的重构,但并未改变阵列原有的接线方式。当产生部分阴影时,阴影的实际位置被均匀分散开,达到了均衡行电流减少多峰值数目的目的。该技术不仅降低了光伏系统对全局最大功率点追踪(GMPPT)精度的要求,同时也提升了功率输出。传统静态重构方法多以理论研究为主,重构过程和线路排布比较复杂,真正实现起来比较困难。对此本文首先对部分阴影下具有TCT结构的光伏阵列的输出特性做了细致研究,接着对几种典型的静态重构方法进行了对比分析。在此基础上引入奇偶变换和列索引填充的规则对光伏阵列内部的电池单元进行物理重构。不仅成本低廉易于实现,且针对不同类型的光伏阵列,共提出了两种重构策略:策略一适用于对电能质量要求较高的小型分布式光伏电站;策略二更适用于大型光伏电站。为了验证所提重构策略的有效性,本文以9×9阵列为基础,首先采用matlab软件构造了6种典型的阴影遮挡仿真。并将所提出结构获得的理论计算和仿真结果值同TCT结构、奇偶结构(OE)以及新颖结构(NS)做比较。其中与传统的TCT结构相比,拟议的结构在所构造的6种阴影遮挡情况下不仅具有较低的功率损失和较高的填充因子值,且成功实现了低至5.3%和高达21%的最大功率提升,同时相比于OE和NS结构的最高功率提升也分别达到了14.6%和3.8%。其次又建立了实物模型对理论和仿真的结论进行了进一步验证,证实在误差允许的范围内,理论和仿真的结果真实有效。最后运用PVsyst仿真软件将具有静态重构结构的光伏电池阵列和传统结构进行了并网对比分析。结果证实在相同仿真条件下,拥有静态重构的光伏阵列可以带来更高的经济收益。

关键词：光伏阵列部分阴影静态重构 TCT阵列

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部分阴影情况下光伏系统MPPT控制研究

部分阴影情况下光伏系统MPPT控制研究

作者：易准湖南科技大学

学位级别：硕士

随着传统的化石能源日趋减少,环境污染日益严重,太阳能凭借其长久性、清洁性、普遍性、巨大性等优点慢慢成为了人类关注的一种新型能源。为了更高效率地利用太阳能发电,各国科研工作者对整个光伏发电系统进行的全面的研究,其中太阳能最... 详细信息

随着传统的化石能源日趋减少,环境污染日益严重,太阳能凭借其长久性、清洁性、普遍性、巨大性等优点慢慢成为了人类关注的一种新型能源。为了更高效率地利用太阳能发电,各国科研工作者对整个光伏发电系统进行的全面的研究,其中太阳能最大功率点的跟踪是当前研究的热点。本课题针对光伏阵列在部分阴影遮挡的环境下,对其进行研究,使之输出最大功率。本文首先介绍了本课题的研究背景、光伏发电现状以及光伏系统最大功率点跟踪技术的现状与不足;其次,分析独立光伏发电系统,主要分析了太阳能电池发电的原理、太阳能电池的数学模型以及阴影条件下产生热斑效应的解决办法,并在局部阴影条件下对太阳能电池进行建模和仿真;然后,介绍了太阳能最大功率点跟踪控制方法的原理以及几种传统的控制算法,分析了部分阴影的条件下传统算法难以准确地找到最大功率点。由此提出了一种回溯粒子群算法用于部分阴影情况下的最大功率点跟踪,而后对该算法进行了基准函数测试,得出该算法在寻优精度和收敛速度上均优于标准粒子群算法;最后在Matlab中搭建整个系统的仿真模型,将回溯粒子群算法应用到独立光伏系统最大功率点跟踪问题上,结果验证其追踪速度快、控制精度高、输出功率稳定,是一个优质的提高独立光伏系统输出效率的控制算法。

关键词：独立光伏发电系统部分阴影最大功率点跟踪回溯粒子群算法

基于部分阴影条件下的粒子群和自适应干扰观察法复合MPPT控制

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华东电力 2013年第9期41卷 1825-1829页

作者：薛阳汪莎张佳栋上海电力学院上海200090 上海市电力公司金山供电公司上海201500 上海市电力公司青浦供电公司上海201700

基于传统单调性光伏最大功率点控制方法在光伏阵列处于局部阴影条件下会出现控制失效的问题,提出了粒子群和自适应干扰观察法复合MPPT控制方法,利用粒子群算法全局寻优的能力来解决光伏阵列的输出多峰值特性,并为了提高搜索精度,复合应... 详细信息

基于传统单调性光伏最大功率点控制方法在光伏阵列处于局部阴影条件下会出现控制失效的问题,提出了粒子群和自适应干扰观察法复合MPPT控制方法,利用粒子群算法全局寻优的能力来解决光伏阵列的输出多峰值特性,并为了提高搜索精度,复合应用自适应占空比干扰观察法进行两次搜索,通过仿真实验证明了该算法的可行性。

关键词：部分阴影 MPPT 粒子群自适应占空比扰动

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光伏系统中的部分阴影故障分析

光伏系统中的部分阴影故障分析

作者： Kamunyu Peter Mutegi（比特）华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

光伏太阳能毫无疑问是未来成为消费能源大型供应商的最确定的能源之一。目前,它已成为最重要的可再生能源技术之一,2016年末达到约303 GWDC的全球累计装机容量,预计2017年底的额外容量至少增加79 GW。根据GSR 2017报告,由于有利的政策,... 详细信息

光伏太阳能毫无疑问是未来成为消费能源大型供应商的最确定的能源之一。目前,它已成为最重要的可再生能源技术之一,2016年末达到约303 GWDC的全球累计装机容量,预计2017年底的额外容量至少增加79 GW。根据GSR 2017报告,由于有利的政策,以及降低光伏组件和系统的成本,光伏装机容量将会呈现指数式的增长。因此,该研究对于提高光伏组件的应用效率并不断降低技术成本至关重要。然而,随着光伏系统的快速发展,该技术面临着与输出相关的损失,对与化石能源有效竞争构成巨大挑战。光伏发电损失的主要来源之一是阵列内某些电池片的能量失配。这种失配可能是由于组件的部分遮挡引起的,例如由于某一光伏电池片被遮挡,会与其他电池片之间产生失配效应。部分阴影遮挡极大地影响了光伏阵列系统的性能。随着阵列接收到不同的太阳辐照度,它会大幅降低系统的功率输出。异常情况(如故障和部分遮挡)会导致光伏阵列的最大可用功率降低。因此,对光伏阵列中的部分阴影遮挡故障的检测十分有必要,以提高系统输出和可靠性。本论文通过研究和分析不同阴影遮挡情况下光伏阵列的Ⅰ-Ⅴ/P-V特性曲线研究了部分阴影对晶硅光伏组件的影响。在分析遮挡影响时,Ⅰ-Ⅴ曲线已被证明是最有用的,其中潜在功率减少的主要指标是短路电流。进行实验以验证文献理论。为了产生部分遮挡效果,使用透光率较低的纸片来覆盖电池片。在实验中使用Ⅰ-Ⅴ测试仪对光伏组件Ⅰ-Ⅴ/P-V曲线进行测量。这些参数;Pm,Voc,Vm,Isc和Im用于分析每个遮挡情况对PV阵列的影响。结果显示,部分阴影损失与组件中的阴影区域不成比例,但它们取决于阴影位置。在这个意义上,与阴影大小相比,行阴影比列阴影更加影响PV模块的功率输出。

关键词：光伏系统部分阴影行阴影列阴影输出电气参数输出功率减低成

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部分阴影下光伏阵列功率输出多峰特性研究

低压电器 2013年第1期 32-36页

作者：王冰清童亦斌曾国宏北京交通大学新能源研究所北京100044

搭建了基于Matlab的考虑雪崩击穿效应的光伏电池模型,分析了不同的光照条件对光伏电池正反向输出特性的影响。分析了部分阴影遮挡条件下热斑效应形成的原因。以电池串、并联和及组件串、并联的输出特性为基础,从理论和试验仿真上得出了... 详细信息

搭建了基于Matlab的考虑雪崩击穿效应的光伏电池模型,分析了不同的光照条件对光伏电池正反向输出特性的影响。分析了部分阴影遮挡条件下热斑效应形成的原因。以电池串、并联和及组件串、并联的输出特性为基础,从理论和试验仿真上得出了光伏阵列功率输出的多峰特性产生的原因。此外,在部分阴影遮挡条件下,对比分析和验证了旁路二极管及阻塞二极管的加入,能够减少阵列的功率损失。

关键词：光伏阵列部分阴影二极管热斑效应多峰特性

基于差分进化算法的阴影影响下光伏阵列MPPT控制研究

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中国电力 2015年第6期48卷 39-44页

作者：林祺蓉王俏俏林祺蔚林琳董晨晖刘红霞国网济南供电公司山东济南250012

当光伏模块受到阴影影响时,其功率-电压(P-V)特性曲线有多个峰值点,传统最大功率跟踪控制(MPPT)算法,如扰动观察法(P&0),由于采用局部搜索范围,无法准确跟踪全局最大功率点(GMPP)。提出一种基于差分进化(DE)最优算法的全局最大功率点跟... 详细信息

当光伏模块受到阴影影响时,其功率-电压(P-V)特性曲线有多个峰值点,传统最大功率跟踪控制(MPPT)算法,如扰动观察法(P&0),由于采用局部搜索范围,无法准确跟踪全局最大功率点(GMPP)。提出一种基于差分进化(DE)最优算法的全局最大功率点跟踪方法,同时修正了算法的变异方向,使得所有变异算子总能收敛到最优,有助于算法快速收敛。采用Matlab/Simulink对所述算法进行了仿真分析,并与传统扰动观察法进行了对比,本文所述MPPT方法具有更高的效率和功率输出。

关键词：光伏阵列部分阴影差分进化算法最大功率点跟踪全局最大功率点

建筑阴影影响下光伏幕墙系统发电性能模拟与优化

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建筑阴影影响下光伏幕墙系统发电性能模拟与优化

作者：熊伟湖南大学

学位级别：硕士

建筑光伏幕墙系统是一种常用的建筑围护结构,可将太阳能转换为电能供用户使用。然而,城市中的光伏幕墙系统常会被建筑阴影遮挡,导致电力损失甚至产生热斑效应。目前,对建筑阴影下光伏幕墙系统的全年发电性能缺乏全面的研究。本文旨在通... 详细信息

建筑光伏幕墙系统是一种常用的建筑围护结构,可将太阳能转换为电能供用户使用。然而,城市中的光伏幕墙系统常会被建筑阴影遮挡,导致电力损失甚至产生热斑效应。目前,对建筑阴影下光伏幕墙系统的全年发电性能缺乏全面的研究。本文旨在通过建立光伏幕墙系统全年发电模型,分析光伏幕墙系统在建筑阴影下的发电性能并探究建筑间距、拓扑结构和城市建筑布局等因素对系统发电性能的影响,评估系统可行性并为系统应用提供指导。本文的主要研究内容和结论如下:首先,建立光伏幕墙系统全年发电模型并进行验证。针对安装在建筑外立面的光伏幕墙系统,结合典型气象年数据,进行壁面太阳辐射计算,并建立动态阴影模型与部分阴影下光伏幕墙系统发电模型。然后对上述模型进行耦合与验证,从而完成光伏幕墙系统全年发电模型的建立。其次,利用所建立的模型,对光伏幕墙系统在相邻建筑阴影下的发电性能进行模拟和分析,并研究了相邻建筑间距和系统安装高度对系统发电性能的影响。在相邻建筑阴影遮挡状态下,光伏幕墙系统的发电性能明显下降,12月受阴影影响最大,太阳辐射、月发电量和月均发电效率对比无建筑阴影遮挡的情况分别减少36.48%,39.69%和38.34%,且发电量和发电效率下降百分比大于光伏幕墙系统接收太阳辐射下降百分比。此外,建筑物楼层越低,建筑间距越小,相邻建筑阴影对光伏幕墙系统发电性能的影响就越大。再次,为减轻建筑阴影对光伏幕墙发电性能的影响,本文研究了光伏幕墙系统拓扑结构对系统发电性能的影响,优化得到了光伏幕墙系统在不同气候条件下的幕墙最佳拓扑结构。结果表明P阵列、V-TCT阵列与H-SP阵列的全年发电性能表现更为优异。在建筑布局相同的情况下,气候条件对不同拓扑结构光伏幕墙系统的发电量排名影响较小,但会影响不同拓扑结构的发电量差距。最后,模拟和分析了光伏幕墙系统在不同城市建筑布局中全年发电性能差异。对于外立面全部铺设光伏幕墙系统的建筑,不同月份之间发电量差异明显,6-8月发电量远高于其他月份。南向立面和西向立面光伏幕墙系统发电性能更优异,可以通过将光照条件较好或者面积较大的立面设置为南向立面与西向立面以减小阴影影响。本文建立了一种光伏幕墙系统全年发电模型并对其进行验证,对建筑阴影影响下的光伏幕墙系统发电性能进行模拟研究,并分析了不同影响因素对系统发电性能的影响,为光伏幕墙系统在城市中的应用提供参考与支持。

关键词：建筑阴影部分阴影光伏幕墙光-电模拟发电性能

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基于GWO算法光伏阵列多峰值的MPPT

吉林大学学报（理学版） 2018年第6期56卷 1526-1532页

作者：张巧杰王凯丽房雪晴北京信息科技大学自动化学院北京100192 天津大学材料科学与工程学院天津300350

针对因遮挡处于部分阴影条件下的光伏阵列,其功率特性曲线由单峰曲线变为叠峰曲线,使最大功率点跟踪(MPPT)算法失效,而其他智能算法(如粒子群优化(PSO)算法)存在参数较多、收敛速度慢、振荡幅度大等问题,将收敛速度快、求解精度高的灰... 详细信息

针对因遮挡处于部分阴影条件下的光伏阵列,其功率特性曲线由单峰曲线变为叠峰曲线,使最大功率点跟踪(MPPT)算法失效,而其他智能算法(如粒子群优化(PSO)算法)存在参数较多、收敛速度慢、振荡幅度大等问题,将收敛速度快、求解精度高的灰狼优化(GWO)算法应用于光伏阵列多峰值MPPT算法中.先建立处于局部遮挡情形下光伏阵列的数学模型,再解析基于GWO算法的MPPT算法原理.仿真实验结果表明:GWO算法可快速跟踪到最大功率点;GWO算法比PSO算法的跟踪速度提高1倍,跟踪效率提高0.1%.

关键词：灰狼优化算法最大功率点跟踪部分阴影光伏阵列

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基于光伏集成变换器的发电系统工作机理研究

电气传动 2019年第11期49卷 57-63页

作者：张琦刘佳昊孙向东杨惠任碧莹安少亮康渊荣西安理工大学电气系陕西西安710048 西安理工大学陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室陕西西安710048

对于光伏阵列部分阴影问题,提出由光伏组件和与其并联的双向反激变换器组成的光伏组件集成变换器(PVMIC),并由PVMIC组成新型光伏发电系统。针对PVMIC的睡眠、馈能、旁路二极管、DC module4种工作模式进行分析,深入研究了各种工作模式的... 详细信息

对于光伏阵列部分阴影问题,提出由光伏组件和与其并联的双向反激变换器组成的光伏组件集成变换器(PVMIC),并由PVMIC组成新型光伏发电系统。针对PVMIC的睡眠、馈能、旁路二极管、DC module4种工作模式进行分析,深入研究了各种工作模式的运行条件,使得新型光伏发电系统可以根据运行条件选择不同的工作模式,保证系统始终工作在最优状态,所以该系统即使在阴影条件下也具有较高的系统转换效率和更大的光伏阵列输出功率。通过仿真和实验验证了其解决阴影问题的可行性。

关键词：光伏发电部分阴影光伏组件集成变换器