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(wú)法繼續(xù)供電，這是每個(gè)并網(wǎng)逆變器滿足安全問(wèn)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(huì)丟失。這會(huì)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(guò)引入一種非常規(guī)光伏系統(tǒng)來(lái)解決這一問(wèn)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(yùn)行模式下運(yùn)行，并網(wǎng)和獨(dú)立運(yùn)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(dú)立模式下運(yùn)行的的設(shè)計(jì)

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?yàn)榕c其他光伏技術(shù)相比，它們的效率高且在整個(gè)生命周期內(nèi)退化較少。

存儲(chǔ)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(guò)1000次的高循環(huán)率。這些電池的安培小時(shí)效率高達(dá)80-90%，使用壽命超過(guò)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(guò)程并保護(hù)其免受深度放電和過(guò)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(cè)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(diǎn)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(shí)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(shí)間內(nèi)從電網(wǎng)為電池塊充電。該逆變器的設(shè)計(jì)目的不是為電網(wǎng)提供來(lái)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(shí)為電池組充電時(shí)計(jì)算從電網(wǎng)消耗的功率，以及計(jì)算從光伏系統(tǒng)注入電網(wǎng)的功率。

蓄電池組的設(shè)計(jì)

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光伏系統(tǒng)在并網(wǎng)和獨(dú)立模式下運(yùn)行的的設(shè)計(jì)

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(yùn)行。它通過(guò)開關(guān) S1 直接為負(fù)載供電，并通過(guò)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(jì)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(zhǎng)期受限時(shí)，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(yùn)行模式

不同的條件會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在不同的模式下運(yùn)行;這些條件包括太陽(yáng)輻射水平、電網(wǎng)中斷時(shí)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(huì)根據(jù)表1選擇適當(dāng)?shù)哪Ｊ焦ぷ鳌?/p>

　　審核編輯：湯梓紅