家用型分布式并离网光伏发电系统研究

摘要

随着全球能源和环境问题的日益严峻，基于可再生能源的分布式光伏发电已成为各国实现可持续发展的重要议题。光伏发电作为解决传统能源枯竭和环境污染的重要途径，正成为世界新能源发展的焦点。光伏发电有着非常广泛的应用前景，是人类实现可持续发展的重要途径。 近30年来，太阳能技术在研发、商业化生产和市场开拓方面都获得了长足发展，成为快速、稳定发展的新兴产业之一。分布式光伏发电是采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的发电系统。它是一种新型的具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的原则，能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时有效减少电力在升压及长途运输中的损耗。 建筑物屋顶的光伏发电系统是目前应用最广泛的分布式光伏发电系统，方便就近接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。从发电入网角度出发，根据家庭用电情况可以给出系统施工要求、设计方法以及光伏组件、逆变器的选择等。本文以建立家庭并离网一体光储系统为目标，根据实际情况进行方案设计和能量管理，旨在实现该系统的最高性价比、稳定运行和能量最优化利用。 家庭并离网一体光储系统主要包括：光伏组件发电单元，电池储能单元，光伏并离网逆变器，单相公共电网及本地负载等，其中光伏并离网逆变器包括光伏侧DC/DC升压变换器，电池侧充放电DC/DC变换器，负载及电网侧DC/AC-AC/DC双向变换器。三组变换器共同跨接在公共直流母线上，各变换器在能量管理策略的协调下独立工作，共同控制直流母线电压稳定。系统有四种运行工作模式：1、独立运行，光伏发电；2、并网逆变；3、独立运行，电池供电；4、并网整流。工作原则是光伏组件输出功率优先满足用户自身电力需求；在光伏发电量盈余或者不足的情况下，由电池实现功率平衡；当光伏组件和电池都达到限制条件时，再由公共电网保证供电。 本系统设计的核心内容如下： 1、分析并离网逆变器工作原理及能量控制逻辑，进行相应硬件设计。 2、根据家庭本地负载、地理位置和光照，合理设计光伏组件大小。 3、根据本地负载及光伏组件大小，合理设计锂电池容量。 4、分析并离网光伏发电系统经济效益和环保效益。

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