分布式光伏發(fā)電建模

1、第1章緒論隨著負(fù)荷的快速增長以及電力市場的逐步推行，傳統(tǒng)的集中式發(fā)電已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會對能源及電力供應(yīng)的需求。近年來，集中式發(fā)電收到其自身缺陷的限制，對電力供應(yīng)的穩(wěn)定的安全帶來了影響。為了解決這類問題，一種高效、靈活、可靠、經(jīng)濟(jì)的發(fā)電方式應(yīng)運(yùn)而生，即分布式發(fā)電技術(shù)。分布式發(fā)電技術(shù)通常指發(fā)電功率在數(shù)千瓦至數(shù)兆瓦的小型模塊化且分散布置在用戶附近的高校、可靠、清潔、可持續(xù)發(fā)展的發(fā)電技術(shù)。分布式電源主要包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等新能源。分布式電源的開發(fā)、研究和建設(shè)，有如下意義：1,城市的大規(guī)模發(fā)展，使得新的配電線路開辟越來越困難，而直接在用戶近旁安裝分布式電源是一種很有效的替代

2、方案。2 .對于偏遠(yuǎn)地區(qū)，可以依靠當(dāng)?shù)刎S富的自然資源，選擇合理的分布式發(fā)電方式能夠很有效的節(jié)約籌建投資達(dá)的電網(wǎng)。3 .隨著電力市場的逐步推行，用戶對供電可靠性、電能質(zhì)量以及電價(jià)的關(guān)注日益增加，而采用分布式發(fā)電則有利于降低用戶電價(jià)，提高電能質(zhì)量和供電可靠性，同時(shí)滿足用戶多方面的要求，為用戶提供更多的用電選擇。4 .分布式電源成為了一種以電網(wǎng)最大經(jīng)濟(jì)為目的的調(diào)頻、調(diào)峰的手段。由于分布式電源的引入，電源的節(jié)點(diǎn)類型出現(xiàn)了PQPI、PVPQ(V)節(jié)點(diǎn)。含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計(jì)算的作用是計(jì)算線路中的功率和電壓，有時(shí)也會用來評估其并網(wǎng)后對配電系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，并且是分析分布式電源對電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定性影響等其他研

3、究工作的基礎(chǔ)，因此研究含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計(jì)算有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。第2章光伏電池特性及其仿真模型的建立2.1 光伏電池等效電路根據(jù)電子學(xué)理論，太陽電池的等效電路如圖所示太陽能光伏電池的發(fā)電狀態(tài)的電流方程為:由電子學(xué)理論可知，太陽能光伏電池的數(shù)學(xué)模型可等效為:?+?+?I=徐？-?-1-”?其中，參數(shù)意義如下:符號意義符號意義I光伏電池輸出電流?光伏電池的并聯(lián)電阻?光伏電池輸出電壓?光伏電池的串聯(lián)電阻?光生電流?二極管特性因子?0二極管飽和電流?玻爾茲曼常數(shù)?流過二極管的電流?光伏電池溫度?電子的電何里表2-1光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型參數(shù)意義表2.2 光伏電池仿真模型的建立2.2.1 工程用

4、光伏電池的數(shù)學(xué)模型上式是基于物理原理的太陽能電池最基本的解析表達(dá)式，已被廣泛應(yīng)用于太陽電池的理論分析中，但表達(dá)式中的5個(gè)參數(shù)，包括密?、召？?？?、?它們不僅與電池溫度和日射強(qiáng)度有關(guān)，而且確定十分困難，因此不便于工程應(yīng)用，也不是太陽電池供應(yīng)商向用戶提供的技術(shù)參數(shù)。工程用模型強(qiáng)調(diào)的是實(shí)用性與精確性的結(jié)合，通常要求僅采用供應(yīng)商提供的幾個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，如？?？?？叫?,就能在一定的精度下復(fù)現(xiàn)列陣的特性，并能便于計(jì)算機(jī)分析。在近似簡化前，需要考慮一下？?和？?：在光伏電池中，并聯(lián)電阻？?膽值很大，而串聯(lián)電阻？?阻值則非常小。由于？?和？?是分別并聯(lián)、串聯(lián)在電路中的，因此在進(jìn)行計(jì)算時(shí)則可以進(jìn)行以下近似：

5、1 .由于？?彳艮大，使得寵?選小于光伏電池的電流，通常將該項(xiàng)忽略，則?1?+?I=?-?-1)2 .考慮到？?通常遠(yuǎn)小于二極管正向?qū)娮?，因此設(shè)定？?=?則?¥?+?>?)?I=2M?-1此外，還需要考慮光伏電池處于最大功率點(diǎn)和開路狀態(tài)情況條件下，電壓和電流的關(guān)系：1 .處于最大功率點(diǎn)時(shí)，V=?,I=?,則?+?)?=?_12 .開路狀態(tài)下，V=?I=0,則?)?0=?-1綜合以上對光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型的分析，可將式簡化為?I=?1-?-1?常溫條件下？您?？1,可忽略其中的“-K,解出？?,?=（1-?）?再由開路條件下，有式，并把上式帶入，可得？?，?*(.-?="

6、;?1*?、1n(1-不?？本模型只需要輸入太陽電池通常的技術(shù)參數(shù)?、？?，就可以根據(jù)式得出？?、?,最后得出太陽電池的I-V特性曲線。太陽電池I-V特性曲線與光照強(qiáng)度和電池溫度有關(guān)。通常地面上光照強(qiáng)度S的變化范圍為0-1000?2,太陽電池的溫度變化較大，可能為10-70C。按標(biāo)準(zhǔn)，取?Z=1000?,?2?行25c為參考光強(qiáng)和參考電池溫度。通過對參考光強(qiáng)和參考電池溫度下I-V特性曲線上任一點(diǎn)（V,I）的移動(dòng)，得到新光強(qiáng)和新電池溫度下的I-V特性曲線上任一點(diǎn)（V',I）為：dT=T-?%?dI=a-?+（-?-1）鑄?？?dV=-bdT-?I=I+dIV=V-dV式中：a:參考日照強(qiáng)

7、度下的電流溫度系數(shù)b:參考日照強(qiáng)度下的電壓溫度系數(shù)2.2.2光伏電池的simulink模型下圖是根據(jù)上文中的數(shù)學(xué)模型建立的光伏電池simulink模型。圖2-2simulink光伏電池模型對上圖光伏電池模型進(jìn)行封裝如下圖封裝之后還需針對其內(nèi)部可變參數(shù)進(jìn)行提取和關(guān)聯(lián)以便無需打開封裝系統(tǒng)就可以對光伏電池模型參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。關(guān)聯(lián)好的參數(shù)設(shè)置輸入窗口如圖Subsystem1圖2-3simulink光伏電池封裝子系統(tǒng)*占FunctionBlockParanneter'?；Subsyml圖2-4simulink光伏電池參數(shù)設(shè)置對話框至此光伏電池內(nèi)部建模結(jié)束，本文采用的光伏板數(shù)據(jù)如表所示取大功率Pm59.9W最大功率點(diǎn)處電流Im3.5A最大功率點(diǎn)處電壓Um17.1V短路電流Ics3.74A開路電壓Uoc21.0V參考日照強(qiáng)度下的電流