[01506836]光伏发电并网控制系统及其控制策略研究

一、现状分析 （一）立项背景和必要性 太阳能光伏发电技术的利用,能提高可再生能源发电利用比例,解决偏远地区缺电问题,促进可再生能源发展,是解决我国能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择,也是实现我国“节能减排”目标的重要发展方向。太阳能光伏发电开发利用必将得到长足的发展 ,成为主导能源。 （二）国内外研究现状和发展趋势 二十世纪50年代,太阳能光电转换出现了两项重大技术突破,为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。1954年美国贝尔实验室研制出光电转换效率6％的实用型单晶硅电池;1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。20世纪90年代末开始,欧美、日本等国家纷纷实行“阳光计划”,对太阳能发展进行了长期规划,相继建立了太阳能光伏发电试验平台和示范工程,研究方面已取得很多成果。我国光伏产业虽然起步较晚,目前在太阳能热利用和太阳能电池生产制造方面已走在世界前列,但在研究力量和取得成果上仍存在较大差距。2010年,国家发改委启动了280MW光伏发电工程项目,是迄今为止国内最大的光伏并网发电项目,但光伏发电并网控制系统有待进一步改进。 二、研究意义价值 在国外光伏发电技术已得到深入研究与推广,而光伏并网发电是光伏发电的主要趋势之一。在我国小规模的离网太阳能光伏发电技术基本成熟,全国已使用的总规模约50MW左右,预计年增长率为30%。但较大容量的并网太阳能发电设施极少,且无自主知识产权。光伏发电潜能极大,但目前成本很高。我国科技部将太阳能光伏发电并网项目列入国家科技攻关计划,且随着2006年1月1日,中国的《可再生能源法》正式实施,国内太阳能电池市场将有望迅速打开,是我国开发光伏并网发电系统的重要时机。 项目完成后的经济、社会效益： 1、可促进节能减排工作、推动“两型”社会建设,有利于解决我国社会和经济发展的一个重大战略问题。 2、并网逆变和电能质量问题能得到很好解决,不但能避免大量的能源浪费,而且还保证企业配电网的安全稳定运行。 三、研究基础 项目已开展了前期调研和研究工作,并发表了相关技术论文2篇： 1、施大发等,一种光伏并网与电能质量复合控制系统的设计[J],电力系统自动化,2012.02,EI收录,CSCD核心; 2、施大发,张澧生等,基于单传感器的光伏系统MPPT算法研究[J],电源技术,2012.12,CSCD核心。合作单位湖南大学拥有2006年12月成立的湖南省先进电力电子与电机技术重点实验室,拥有并网逆变器系统及各种电能质量控制系统的设计、生产、工艺试验、检测仪器仪表等设备,并投入大量人力物力开展 本项目技术研发和产品研究,具备对基于光伏发电及其电能质量控制系统的研究条件。 四、主要研究目标与内容 （一）主要研究目标 1、实现前级DC/DC变换,稳定太阳能光伏逆变器直流侧电压水平。 2、实现并网电流控制,研究最优化的最大功率跟踪控制策略。 3、分析太阳能光伏逆变器电能质量,提出最优化,经济化的电能质量治理方案。 （二）项目关键技术 1、DC/DC/AC电路结构进行拓扑分析、功率器件的选择以及主电路电感电容参数设计方法论证。 2、单相光伏并网发电系统控制策略研究及其仿真分析： ①分析并提出光伏并网发电系统的整体控制方案; ②针对并网电流控制、最大功率跟踪与控制传统控制方法做出比较分析; ③搭建系统仿真模型验证控制策略的有效性。 3、分析太阳能光伏发电系统电能质量问题,提出相应治理办法。 （三）项目创新点 1、针对光伏电压低不能达到并网逆变要求,研究前级DC/DC变换抬高电压。 2、根据太阳能光伏发电功率随阳光强弱的特点,提出最大功率跟踪策略。 3、对太阳能光伏发电系统的电能质量问题提出相应治理办法。 五、技术路线、组织实施 （一）技术路线 1、前级DC/DC升压电路技术实现,包括前级DC/DC变换电路的硬件平台搭建和电感电容及功率开关器件参数型号的选取。 2、并网逆变器的技术实现。并网逆变器的硬件调试电路的搭建,电感电容功率开关器件参数型号选取,驱动控制电路板的设计与开发,控制策略的程序实现。 3、分析太阳能光伏逆变器的电能质量问题,提出最优的解决办法。 （二）组织实施 本课题采取课题负责人负责制,课题负责人首先对课题进行分解,然后由各子课题组负责分解任务的研究开发,最后由课题负责人对各分解课题进行技术总集成。