太陽(yáng)能和風(fēng)能課件

1、Secession 10 太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)太陽(yáng)能發(fā)電分類光熱 (1)槽式；（2）塔式；（3）碟式； 光伏太陽(yáng)能電池原理及分類太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。 晶體硅電池板（單晶硅，多晶硅），非晶硅電池板。薄膜太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能光伏發(fā)電獨(dú)立發(fā)電（電壓源模式） （1）直流負(fù)載獨(dú)立系統(tǒng)； （2）交流負(fù)載獨(dú)立系統(tǒng)； （3）人口分散，無(wú)電網(wǎng)地區(qū)； （4）要有儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，蓄電池，超電容等。并網(wǎng)發(fā)電（電壓源或電流源模式） （1）負(fù)載是電網(wǎng)三種系統(tǒng)的對(duì)比及應(yīng)用光伏系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)集中式集成式串行結(jié)構(gòu)

2、多重串行結(jié)構(gòu)1.集中式結(jié)構(gòu)所有光伏組件串、并聯(lián)，集中轉(zhuǎn)換為電能大型光伏電站缺點(diǎn)： （1）系統(tǒng)功率失配嚴(yán)重； （2）光伏陣列特性曲線復(fù)雜多波峰，難以實(shí)現(xiàn)好的最大功率跟蹤（MPPT） 2.集成式結(jié)構(gòu)又叫交流光伏模塊系統(tǒng)（AC-module）優(yōu)點(diǎn)：(1)每個(gè)模塊獨(dú)立運(yùn)行；(2)高度模塊化，容易擴(kuò)容；(3)獨(dú)立 MPPT，提高了光伏發(fā)電效率；(4)無(wú)高壓直流母線，安全；(5)不需串聯(lián)和反并聯(lián)二極管；3.串行結(jié)構(gòu)光伏組件通過(guò)串聯(lián)構(gòu)成光伏陣列給并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)提供能量；特點(diǎn)： （1）仍然存在串聯(lián)功率失配合功率多波峰問(wèn)題。但與集中式相比，還是提高了利用率。4.多重串聯(lián)結(jié)構(gòu)多個(gè)DC/DC 變換器和一個(gè)DC/A

3、C逆變器組成，分為：并聯(lián)型多重串和串聯(lián)型多重串。特點(diǎn)（1）每個(gè)光伏陣列都可以工作在MPPT； （2）一個(gè)DC/DC出現(xiàn)故障，其他仍能工作。5.主從結(jié)構(gòu)控制主協(xié)同開(kāi)光，來(lái)動(dòng)態(tài)決定不同外部環(huán)境下的并網(wǎng)結(jié)構(gòu)；光照很低，變成集中式；光照很高，最佳能量利用；不同功率等級(jí)下體系結(jié)構(gòu)太陽(yáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成太陽(yáng)能電池；儲(chǔ)能環(huán)節(jié)（蓄電池，超級(jí)電容器）及其充電器；（并網(wǎng)沒(méi)有）最大功率跟蹤裝置（MPPT)，-(maximium power point tracking)；逆變裝置；太陽(yáng)能電池特性 200W光伏電池的伏安特性電壓源區(qū)和電流源區(qū)200W光伏電池的功率曲線MPPT最大功率跟蹤方法固定電壓跟蹤法CVT (co

4、nstant voltage tracking)；擾動(dòng)觀測(cè)法（perturb and observe P&O）；導(dǎo)納微增法（Incremental impedance）；間歇掃描法；1.固定電壓跟蹤法(CVT)法光伏電池的輸出為一固定電壓，一般是光電池最大開(kāi)路電壓的0.8倍。2.擾動(dòng)觀測(cè)法首先工作在一個(gè)電壓，擾動(dòng)（UPV +U)，觀測(cè)功率變化功率增加，擾動(dòng)方向正確。功率減少，相反方向擾動(dòng)。特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：跟蹤方法簡(jiǎn)單， 容易實(shí)現(xiàn)； 缺點(diǎn)：在最大功率點(diǎn)附近振蕩，跟蹤步長(zhǎng)無(wú)法兼 顧跟蹤速度和精度，會(huì)出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤。3.導(dǎo)納微增法工作在電流源區(qū)？ 電壓增加工作在電壓源區(qū)？ 電壓減少。 4.間歇掃描法定時(shí)

5、地掃描一段電壓（0.50.9倍開(kāi)路電壓）會(huì)引起振蕩MPPT如何實(shí)現(xiàn)原理?光伏電池的U-I曲線光伏電池外界負(fù)載的U-I曲線當(dāng)?shù)刃щ娮韬凸怆姵氐膬?nèi)阻相等時(shí)，此時(shí)輸出最大 功率。 本質(zhì)就是改變占空比D實(shí)現(xiàn)虛線中等效電阻和光電池內(nèi)阻的匹配。光伏獨(dú)立供電系統(tǒng)的構(gòu)成非隔離工頻高頻單相/三相一定用儲(chǔ)能環(huán)節(jié)太陽(yáng)能并網(wǎng)系統(tǒng)非隔離工頻高頻單相/三相沒(méi)有儲(chǔ)能環(huán)節(jié)逆變器單相三相高壓？2005年8月投入 應(yīng)用的西藏羊八井100KW高壓電站單相并網(wǎng)系統(tǒng)單相并網(wǎng)控制系統(tǒng)構(gòu)成DC/DC 控制構(gòu)成DC/AC 控制構(gòu)成防孤島技術(shù)(anti-island)孤島被動(dòng)（幅值，頻率檢測(cè)）主動(dòng)a主動(dòng)偏移，b正反饋頻率偏移C自動(dòng)移相法定義：

6、所謂孤島現(xiàn)象是指：當(dāng)電網(wǎng)供電因故障事故或停電維修而跳脫時(shí)，各個(gè)用戶端的分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)（如：光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池發(fā)電等）未能即時(shí)檢測(cè)出停電狀態(tài)而將自身切離市電網(wǎng)絡(luò)，而形成由分布電站并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和周圍的負(fù)載組成的一個(gè)自給供電的孤島，如圖1 所示:新技術(shù)a.高壓并網(wǎng)（大規(guī)模輸電，降低損耗）（1）工頻；（2）高頻b.DC-DC多電平，Boost逆變c.先進(jìn)的控制策略，無(wú)差拍,重復(fù)控制等。d.功率調(diào)節(jié)器（合肥工大） Secession 14 風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成葉片增速器（齒輪箱）風(fēng)機(jī)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)（定槳距失速型；變槳矩控制）發(fā)電機(jī)并網(wǎng)類型。 （1）恒速恒頻；（2）變速恒頻；變流器塔架

7、控制系統(tǒng)最大風(fēng)能捕獲風(fēng)能利用系數(shù)：葉尖速比：風(fēng)輪機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速葉輪半徑作用于風(fēng)力機(jī)的迎面風(fēng)速。風(fēng)機(jī)功率調(diào)節(jié)定槳距失速型;（風(fēng)力機(jī)功率調(diào)節(jié)完全依靠葉片的氣動(dòng)特性）(1)風(fēng)能利用系數(shù)??；（2）裝置簡(jiǎn)單；變槳矩控制;（依靠與葉片攻角（氣流方向與葉片橫截面余弦的夾角來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)）（1）風(fēng)能裝置復(fù)雜；（2）風(fēng)能利用系數(shù)高；（3）風(fēng)機(jī)在各種工況下按最佳參數(shù)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方式恒速恒頻（CSCF）；變速恒頻(VSCF)1.恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)恒速恒頻指在風(fēng)力發(fā)電中，控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，從而得到頻率恒定的電能。特點(diǎn)：（1）風(fēng)能利用效率低； （2）風(fēng)速變化不大的場(chǎng)合； （3）容易引起主軸、齒輪箱的疲勞； （4）多采用

8、異步發(fā)電機(jī)，工作在超同步，發(fā)出有功的同時(shí)要消耗無(wú)功，所以需要電容器補(bǔ)償；2.變速恒頻發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化，但是輸出電能頻率不變，目前主流的風(fēng)機(jī)所采用的模式。分三種（1.雙饋式，2.直驅(qū)，3.半直驅(qū)（混合型）優(yōu)點(diǎn):(1)可以是適應(yīng)于不同的風(fēng)速區(qū)；(2)保持最佳葉尖速比，最大利用風(fēng)能；(3）降低主軸和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，延長(zhǎng)壽命；(4）發(fā)電機(jī)：永磁同步發(fā)電機(jī)和雙饋發(fā)電機(jī)2.1雙饋發(fā)電機(jī)的變速恒頻變流器只處理勵(lì)磁的功率，根據(jù)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與同步速的關(guān)系，存在三種情況：（1）小于同步速；（2）等于同步速；（3）大于同步速；工作原理風(fēng)機(jī)亞同步，取+號(hào)風(fēng)機(jī)超同步，取-號(hào)，風(fēng)機(jī)同步速f2=0,提供直流勵(lì)磁。定子頻率轉(zhuǎn)子電流頻率發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率流向電軸輸入機(jī)械功率轉(zhuǎn)子繞組輸入電功率定子輸出功率變速恒頻特點(diǎn)允許原動(dòng)機(jī)在一定范圍內(nèi)運(yùn)行，簡(jiǎn)化調(diào)整裝置，機(jī)組控制更加靈活，提高了機(jī)組運(yùn)行效率調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流幅值，調(diào)節(jié)發(fā)出的無(wú)功，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流相位，調(diào)節(jié)發(fā)出的有功。實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的獨(dú)立調(diào)節(jié)。變流器處理的功率只是發(fā)電機(jī)容量的一部分，變頻裝置體積減小，投資減少，成本降低.變流器結(jié)構(gòu)背靠背（Back-to-Back）；（1）網(wǎng)側(cè)變流器：a.高功率因數(shù)b.維持母線電壓恒定 （2）轉(zhuǎn)子側(cè)變流器：a.控制策略SVPWM (1）20世紀(jì)70年，Simenze提出了“感應(yīng)電機(jī)磁場(chǎng)定向控制