光伏發(fā)電系統(tǒng)可以在電網(wǎng)停電期間提供持續(xù)的電力供應(yīng),并且可以在白天將多余的發(fā)電電力注入電網(wǎng)。然而,由于逆變器的孤島模式,并網(wǎng)光伏系統(tǒng)在電網(wǎng)停電期間無法繼續(xù)供電,這是每個并網(wǎng)逆變器滿足安全問題的重要主要特征。因此,如果光伏系統(tǒng)中沒有可用的蓄電池,則在停電期間光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能將會丟失。這會導(dǎo)致相當(dāng)大的能量損失,并將導(dǎo)致光伏系統(tǒng)的投資回收期增加。本文的目的是通過引入一種非常規(guī)光伏系統(tǒng)來解決這一問題,該系統(tǒng)包括蓄電池、充電調(diào)節(jié)器、并網(wǎng)逆變器、雙向 AC/DC 轉(zhuǎn)換器和控制系統(tǒng),以確保持續(xù)供電。
擬建光伏系統(tǒng)的描述
擬議的光伏系統(tǒng)可以在兩種運行模式下運行,并網(wǎng)和獨立運行,系統(tǒng)框圖如圖1所示,它主要包括光伏發(fā)電機(jī)、塊電池、功率調(diào)節(jié)單元和控制系統(tǒng)。
光伏系統(tǒng)在并網(wǎng)和獨立模式下運行的的設(shè)計
圖1 擬議的光伏備用系統(tǒng)示意圖
光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成
光伏發(fā)電機(jī)。它由串聯(lián)和并聯(lián)的光伏模塊組成,具體取決于所選的直流系統(tǒng)電壓和功率。光伏模塊選擇為單晶或多晶硅,因為與其他光伏技術(shù)相比,它們的效率高且在整個生命周期內(nèi)退化較少。
存儲塊電池。電池塊由固定電池組成,可以承受非常深的放電,并且由于頻繁的電網(wǎng)停電而具有超過1000次的高循環(huán)率。這些電池的安培小時效率高達(dá)80-90%,使用壽命超過10年。
電池充電調(diào)節(jié)器。它用于調(diào)節(jié)電池塊的充電過程并保護(hù)其免受深度放電和過度充電。它將在系統(tǒng)內(nèi)連接,如圖1所示;電壓傳感器將測量電池電壓并根據(jù)電池充電狀態(tài)關(guān)閉或打開開關(guān)S2。
逆變器-1。它是一種并網(wǎng)逆變器,將光伏發(fā)電機(jī)的直流輸入功率轉(zhuǎn)換為交流電注入電網(wǎng)。它包括用于最大點跟蹤 (MPPT) 的控制算法、使逆變器由電網(wǎng)引導(dǎo)的同步以及在電網(wǎng)切斷時間確保安全的防孤島算法。
逆變器 2。它是一種雙向功率轉(zhuǎn)換器,能夠充當(dāng)逆變器,將直流電轉(zhuǎn)換為交流電,并作為整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。在第一種模式下,它將在電網(wǎng)停電期間從電池塊為負(fù)載提供交流電。在第二種模式下,它充當(dāng)整流器,在其工作時間內(nèi)從電網(wǎng)為電池塊充電。該逆變器的設(shè)計目的不是為電網(wǎng)提供來自電池塊的交流電。電流傳感器 (Ig) 主要用于在電網(wǎng)停電的情況下斷開逆變器 2。
雙向kWh電能表,該儀表用于在為負(fù)載供電或在需要時為電池組充電時計算從電網(wǎng)消耗的功率,以及計算從光伏系統(tǒng)注入電網(wǎng)的功率。
蓄電池組的設(shè)計
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光伏系統(tǒng)在并網(wǎng)和獨立模式下運行的的設(shè)計
選擇充電調(diào)節(jié)器
考慮到光伏發(fā)電機(jī)的開路電壓及其峰值功率,充電調(diào)節(jié)器的額定輸入電壓范圍為 44-86 V,額定功率為 3.2 kW,而其標(biāo)稱輸出電壓為 48 V。
選擇逆變器 (Inv1)
Inverter-1 是一款單相 DC/AC 逆變器,額定功率為 4 kVA,輸出電壓和頻率分別為 220 V 和 50 Hz,并以單位功率因數(shù)運行。它通過開關(guān) S1 直接為負(fù)載供電,并通過雙向 kWh-meter 向電網(wǎng)提供光伏發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力,如圖1所示。該逆變器由電網(wǎng)引導(dǎo),設(shè)計為在電網(wǎng)停電瞬間關(guān)閉,以確保完全安全。
選擇雙向轉(zhuǎn)換器 (Inv2)
這是一款額定功率為 5 kVA 的雙向轉(zhuǎn)換器,適用于在冬季(如冬季)光伏功率長期受限時,從電池塊向負(fù)載提供交流電并從電網(wǎng)為電池充電。
系統(tǒng)運行模式
不同的條件會導(dǎo)致系統(tǒng)在不同的模式下運行;這些條件包括太陽輻射水平、電網(wǎng)中斷時間、電池充電狀態(tài)和負(fù)載需求。在任何這些條件下,圖1中的系統(tǒng)都會根據(jù)表1選擇適當(dāng)?shù)哪J焦ぷ鳌?/p>
審核編輯:湯梓紅
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