新型光伏發(fā)電體系的設(shè)計與實行范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了新型光伏發(fā)電體系的設(shè)計與實行參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

智能雙軸跟蹤支架系統(tǒng)控制器采用以時控為主導(dǎo)、光控為輔助，時控與光控相結(jié)合的控制策略．控制器處于時控方式時，控制算法根據(jù)當(dāng)?shù)厮幍牡厍蚪?jīng)緯度位置，利用Klein太陽位置算法精確計算某一時刻太陽高度角、方位角等關(guān)鍵參數(shù)，進而對太陽的實際位置進行有效跟蹤．控制器處于光控方式時，利用光敏傳感器對太陽高度角和方位角進行檢測，建立以光照強度、光照角度、環(huán)境溫度、風(fēng)力大小等自然因素為系統(tǒng)狀態(tài)，以伺服電機的轉(zhuǎn)動角度、調(diào)整時間間隔為控制輸出的動態(tài)模糊模型，應(yīng)用間歇變步長搜索法實現(xiàn)最大功率點跟蹤．同時結(jié)合混沌理論和保成本控制策略實現(xiàn)光伏發(fā)電控制系統(tǒng)本身的節(jié)能要求．

系統(tǒng)同時具有風(fēng)載保護、極限限位、故障自動識別、自動保護、自動返回等功能．控制系統(tǒng)原理如圖1所示。光電二極管的光照特性是輸出電流和光照度之間的關(guān)系，可以近似看作線性關(guān)系．跟蹤系統(tǒng)檢測部分采用四象限結(jié)構(gòu)，在每個象限安裝1個光電二極管，四象限的原點安裝1個太陽光照度檢測光電二極管;后續(xù)電路部分采用和差電路形式，電路的連接是先計算相鄰象限信號的和，再計算信號的差．系統(tǒng)將對5個光電二極管的電壓(或電流)信號進行實時采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入控制系統(tǒng)，經(jīng)過對輸入信號的處理之后輸入到功率驅(qū)動部分，進而實現(xiàn)對2個軸電機的控制．信號調(diào)理電路，對光電二極管的輸出信號進行放大、調(diào)零度、滿度等一些處理，使其能夠滿足A/D轉(zhuǎn)換器的輸入轉(zhuǎn)換要求，提高整個控制系統(tǒng)的精確性、穩(wěn)定性和可靠性．控制器采用Microchip公司生產(chǎn)的8位PIC系列單片機，該單片機采用精簡指令集RISC、哈佛雙總線和兩級指令流水線結(jié)構(gòu)．功率驅(qū)動部分采用自行設(shè)計的直流電機驅(qū)動H橋，該橋既能實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)控制，同時保證足夠的電流輸出，完全滿足伺服電機的驅(qū)動和控制要求．

控制器軟件算法:①光伏發(fā)電最佳傾角的計算采用月平均太陽輻射量的計算方法，計算傾斜面上的太陽輻射量;②引入基于模糊模型的模糊自適應(yīng)控制方法，建立以光照強度、光照角度、環(huán)境溫度、風(fēng)力大小等自然因素為系統(tǒng)狀態(tài)，以伺服電機的轉(zhuǎn)動角度、調(diào)整時間間隔等為輸出的動態(tài)模糊模型;③采用間歇變步長法對光伏電池進行最大功率跟蹤控制，光伏電池板的功率—電壓特性曲線可視為非線性函數(shù)，最大功率跟蹤的目的是令光伏電池板的功率輸出始終為功率—電壓特性曲線上的最大值．

跟蹤控制器設(shè)計與研究

利用光電二極管傳感器，使光伏發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)位置自動調(diào)整;選用單片機作為控制器的中央處理芯片實現(xiàn)成本較低的太陽跟蹤系統(tǒng)．單片機系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，并能夠達到相當(dāng)高的精確度．為綜合處理各種可能的工況，控制系統(tǒng)內(nèi)置時鐘，并在系統(tǒng)初始化時設(shè)置當(dāng)?shù)厝章渥钔頃r間和日出最早時間，期間為夜晚，當(dāng)時鐘運行至夜晚開始時，系統(tǒng)回到初始化狀態(tài);當(dāng)時鐘運行至日出時間時，系統(tǒng)處于待命狀態(tài)，此時，單片機采集5號光電二極管的數(shù)據(jù)，來控制系統(tǒng)的起停．

最大功率點跟蹤控制策略研究

當(dāng)系統(tǒng)處于時控方式狀態(tài)下，需要根據(jù)當(dāng)?shù)厮幍牡厍蚪?jīng)緯度位置，精確計算某一時刻太陽高度角、方位角等關(guān)鍵參數(shù)．具體計算方法如下．

太陽能中天文參數(shù)的計算1)日地距離．由于地球繞太陽的運行軌跡是個橢圓，所以地球與太陽之間的距離在1年之內(nèi)是變化的．到達地球表面的太陽輻射強度和距離的平方(r/r0)2成反比，r0為日地平均距離，r為任意時刻日地距離的準(zhǔn)確值．

智能決策軟件研究開發(fā)

建立各個地區(qū)與太陽能有關(guān)的輻射數(shù)據(jù)庫:①根據(jù)安裝地的地名或者所在的經(jīng)緯度找到對應(yīng)的輻照度表;②不同傾斜角下各月各季度和年平均的輻照度(kWh/m2);③最佳傾角行所對應(yīng)的是各月和各季度所對應(yīng)的最佳傾斜角度;年平均輻照度指的是1年內(nèi)得到最大日平均輻照度時的傾斜角度;④最佳傾角輻照量是指各月、各季度在最佳傾角時所對應(yīng)的日平均輻照量;⑤年最佳傾角時輻照度指的是在1年內(nèi)最大平均輻照量時的傾斜角度所對應(yīng)的各月、各季度的日平均輻照度．跟蹤模式的判斷過程完全由軟件實現(xiàn)，靈活度高，可以針對不同地區(qū)和不同的氣候進行調(diào)整，從而提高光伏電站的發(fā)電效率．還可以根據(jù)需要增加光強傳感器、風(fēng)力傳感器等多傳感裝置，提高安全性并達到更高的控制要求．通過程序控制，可以自動判斷是否滿足運行條件，從而達到自動啟動運行裝置、自動停止、返回初始狀態(tài)等控制．增加風(fēng)力傳感器用于對系統(tǒng)的保護作用，當(dāng)風(fēng)力大于一定數(shù)值時，系統(tǒng)停止工作，復(fù)位到原點，風(fēng)速滿足工作條件時，系統(tǒng)自動開始工作．太陽能電池板有2個自由度，控制機構(gòu)對高度角和方位角2個方向進行調(diào)整．當(dāng)電池板轉(zhuǎn)到盡頭時，由于跟蹤裝置裝了限位傳感器，到限位觸點時自動切斷輸出，電機停止工作．

跟蹤控制器采用時控與光控相結(jié)合的控制方式．采用四象限光敏電阻對太陽高度角和方位角檢測，檢測精度可根據(jù)實際需求進行調(diào)整．跟蹤器在天氣晴好，太陽不受遮擋的情況下采用光控跟蹤方式;在陰雨天等光照度不足時采用高精度太陽位置算法，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度和時間準(zhǔn)確計算出太陽的實際位置進行跟蹤．跟蹤器光控與時控互為補充、自動切換，在保證高精度跟蹤的同時不受陰雨天氣的影響．在天氣由陰轉(zhuǎn)晴時就立刻將太陽光能絲毫不落的采集出來，實現(xiàn)了最高效率的太陽能跟蹤．同時系統(tǒng)具有風(fēng)載保護接口，支持外接風(fēng)速傳感器，能夠隨時控制系統(tǒng)進入機械最大抗風(fēng)狀態(tài)．其智能決策軟件實現(xiàn)流程如圖3所示:

光伏發(fā)電智能雙軸跟蹤支架系統(tǒng)的應(yīng)用前景

目前，大型光伏電站的設(shè)計，特別是在國內(nèi)，很多太陽能電池板陣列基本上是采用固定式結(jié)構(gòu)，存在余弦效應(yīng)影響，無法保證太陽光垂直照射，光伏電池不能充分利用太陽能資源，發(fā)電效率低下，無法保證獲得全年的最大光電轉(zhuǎn)換效率．采用光伏發(fā)電智能雙軸跟蹤支架系統(tǒng)是降低光伏電站電價的潛在途徑．經(jīng)實驗驗證，跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用到平板光伏發(fā)電陣列，可以比固定模式提高30%～40%的發(fā)電效率．隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展與控制成本的不斷降低，實現(xiàn)對太陽方位角和高度角的精確跟蹤的相關(guān)技術(shù)已成為研究與運用的熱點，因此光伏發(fā)電智能雙軸跟蹤支架系統(tǒng)也必將給光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益，具有不可估量的應(yīng)用前景．

結(jié)束語

光伏發(fā)電智能雙軸跟蹤支架系統(tǒng)研究與開發(fā)，大大提高了太陽能的利用率，其必將在光伏發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到重要的推動作用，從而帶來較大的經(jīng)濟和社會效益．

作者：關(guān)煥新張相明單位：沈陽工程學(xué)院校產(chǎn)經(jīng)營集團