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1離網(wǎng)式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化措施

1.1優(yōu)化蓄電池設(shè)計過程通常鉛酸蓄電池的標稱容量是在環(huán)境溫度為25°C時標定的。當(dāng)環(huán)境溫度下降時，蓄電池容量會隨之降低。溫度下降到0℃時，蓄電池容量降為標稱容量的90%~95%，-10℃時降為標稱容量的80%~90%，-20℃時降為標稱容量的70%~80%。此外，通常淺循環(huán)蓄電池的最大允許放電深度為50%，深循環(huán)蓄電池的最大允許放電深度為80%。低溫條件下，蓄電池中的電解液凝結(jié)點會升高，存在凝固失效的風(fēng)險。此時即使使用深循環(huán)蓄電池，最大放電深度也無法達到80%，故對蓄電池進行深度放電則會造成永久性損傷。因此，若離網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)在嚴寒地區(qū)，就必須適當(dāng)?shù)販p小蓄電池最大允許放電深度值以延長蓄電池使用壽命。在設(shè)計離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)時應(yīng)考慮所在區(qū)域最低平均溫度對蓄電池性能的影響，通過查詢蓄電池生產(chǎn)商提供的蓄電池溫度-容量關(guān)系圖和溫度-最大放電深度圖，找到相應(yīng)溫度下的蓄電池容量修正系數(shù)和最大允許放電深度修正蓄電池容量。

1.2優(yōu)化光伏陣列最大輸出功率跟蹤算法由于現(xiàn)有最大輸出功率跟蹤算法的最大缺陷就是采用的數(shù)學(xué)模型過于簡化且未考慮環(huán)境變化對最大功率點的影響，因此，在設(shè)計最大輸出功率跟蹤算法時，如果能將光伏陣列模型和最大輸出功率跟蹤算法有效地結(jié)合起來，構(gòu)建起能夠根據(jù)實時改變的光照強度和溫度給出此時理論最大功率點的光伏陣列模型，然后以此功率為參考點，調(diào)整實際最大功率點則能夠極大程度低提高最大輸出功率跟蹤算法對真實最大功率點的捕捉能力。這一過程實際上是一個動態(tài)優(yōu)化問題，因此設(shè)計的跟蹤算法應(yīng)該具有快速響應(yīng)的特點。

1.3優(yōu)化光伏逆變器設(shè)計過程作為逆變器的核心部件之一的高頻磁性元件變壓器主要用于電壓變換、磁能轉(zhuǎn)換、電壓變換和電氣隔離。其性能好壞直接影響系統(tǒng)的發(fā)熱和效率，因此設(shè)計磁性元件時應(yīng)重點把握磁芯設(shè)計和繞組設(shè)計，從變壓器工作特性和成本的角度分析，鐵氧體材料是最佳逆變器磁芯選擇。對比傳統(tǒng)控制策略的優(yōu)缺點，影響逆變系統(tǒng)控制性能的主要因素是死區(qū)效應(yīng)和非線性負載，因此，在設(shè)計逆變器控制算法時可圍繞這兩大因素進行展開以實現(xiàn)高穩(wěn)定性的逆變控制。總之，優(yōu)化光伏逆變器應(yīng)從逆變器整體架構(gòu)改進展開，結(jié)合材料選擇和控制部分的設(shè)計來提高光伏逆變器的整體性能。

2離網(wǎng)式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用實例

2.1工程簡介某市供電局旨在為山區(qū)內(nèi)不方便架線的用戶安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)選址位于該市江北山區(qū)內(nèi)，三面環(huán)山且東西兩側(cè)山體較高，日照時間僅為上午9點至下午2點。用戶負載主要包括照明燈具和電視機，平均用電量0.9kWh。根據(jù)用戶需求，本系統(tǒng)按照冬季日均供電量1kWh，夏季日均供電量2kWh進行設(shè)計。由于當(dāng)?shù)氐貏菰蚬庹諘r間短，且冬季太陽輻射較少，再考慮光伏發(fā)電的效率問題，系統(tǒng)方案設(shè)計時適當(dāng)加點裕量。

2.2系統(tǒng)方案設(shè)計根據(jù)用戶要求，本方案為離網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)。系統(tǒng)各模塊設(shè)計如下：本系統(tǒng)連續(xù)陰天數(shù)按照3天考慮，峰值日照小時數(shù)偏重于冬季，按照2.5小時考慮，蓄電池的充電效率按照70%考慮，逆變器效率按照90%考慮，通過計算，電池組件的總?cè)萘繛?906W，考慮組件的匹配問題，選用多晶245的組件8塊，容量總計1960W。光伏陣列布置需注意避讓建筑、山脈陰影的影響。根據(jù)場地西邊山高的特點，為了獲得日發(fā)電量最佳，組件的方位角原則上垂直于組件表面的法線朝南偏東。組件傾角以冬季發(fā)電量大為原則，選擇40°左右。系統(tǒng)中儲能選用光伏專用蓄電池，根據(jù)現(xiàn)有條件通過計算蓄電池的容量最小可以配置150Ah的電池，但由于冬季日照時間較短，考慮陰天太陽能發(fā)電較少，用戶繼續(xù)用電的情況下，為了保證冬季用電量和蓄電池的使用壽命，選用200Ah的蓄電池，當(dāng)然，夏季時由于光照時間增加，可能會出現(xiàn)少部分棄電情況。蓄電池電壓選擇48V，蓄電池組由12V的蓄電池串聯(lián)而成，故每串需要4塊蓄電池串連達到48V。選用4塊單體為12V200Ah的蓄電池，共1串，蓄電池總?cè)萘繛?8V，200Ah。按照250W的日用平均負載計算，可以選用600W的逆變器，考慮酷夏和寒冬時，用戶可能會增加取暖或御寒電器，另外預(yù)留一定的負荷增加空間，故選用1000W的逆變器。系統(tǒng)整體配置清單如表1所示。

3結(jié)論

在離網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)不斷發(fā)展的背景下，對離網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)進行優(yōu)化已經(jīng)成為一項重要課題。然而目前的離網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)存在蓄電池設(shè)計不準確、最大輸出功率點跟蹤困難和光伏逆變器性能不穩(wěn)定等問題，因此需要具體問題具體分析，通過科學(xué)合理的優(yōu)化措施有效提高離網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全性和可靠性，促進光伏發(fā)電系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

作者：徐建明單位：國網(wǎng)浙江東陽市供電公司