太阳能离线系统的高效设计方案.pdf

1 太阳能发电系统的一种高效设计方案吴钟栅摘要： 本文通过对影响光伏发电系统效率的三个因素进行分析，同时对离线光伏系统 MPPT 控制提出了自己独特的控制方案，对高效光伏发电系统特别是离线系统开发提供一种较优的方案。关键词： 光伏发电系统 并网系统 离网系统 MPPT 当前全世界都在重视环境问题，清洁能源的发展是今后能源发展的一个趋势，作为清洁能源的代表风能发电及太阳能发电日益走向成熟，在政府的引导下太阳能发电已经做好走入家庭的准备，太阳能发电系统一般分为两种一种是商业使用的大型发电系统一般是兆瓦级，这一类系统都采用并网系统，他能直接并入国家电网；另一种是家庭使用的小型太阳能发电系统，这一类往往采用离网系统。目前很多科技人员都在研究其高效系统， 太阳能高效系统主要由三个方面决定； 其一光伏电池板受光强度， 其二光伏电池输出功率， 其三是 DC AC转换效率，本文就其高效系统做一个设计方案。一、 光伏电池受光强度我们都知道光伏电池受到照射的光照能量越大，电池的输出功率也就越大，在这个问题上国内有些厂家有做得比较好的方案，采用自动跟踪技术，光伏电池能自动跟踪太阳，从而保证照在光伏电池上的光强最大，电池输出的电量也最大。但这个系统成本比较高，一般用于大系统上，在小系统上使用性价比过低，这个系统能提高 30%左右电量输出。 对于小系统只能将太阳能板位置固定，这时太阳能板的方向非常重要，一般偏差 10%以上都可能出现，很多人员只是纠结后续逆变器效率的 1 到 2 个百分点，这里的 10 个百分点利用好了什么都有2 了。二、 光伏电池输出功率在光伏电池位置最佳的情况下，光伏电池的输出效率是否最大。大家都知道光伏电池有个最大功率输出点，让它工作在这个点上光伏电池的转换效率最高，这里两种不同系统应该采用不同的方案。1、 并网系统图一并网系统见图一，光伏电池产生的电能全部被利用输入电网，在这里提高效率的关键， 就是并网逆变器必须采用最大功率点跟踪技术 （ MPPT 控制模块） ，这种技术目前比较成熟，并网逆变器是这个系统的关键。2、 离网系统3 图二离网系统也称独立系统见图二，在这个系统里 DC DC 变换环节是关键，其实它就是一个带 MPPT 的太阳能控制器，这里 MPPT 的控制方法不同于并网系统，因为控制器的输出电压是一定的，就是蓄电池的电压，在这里我们只要保证控制器的输出电流最大，这样 MPPT 就变得简单，而且有效。我们对控制器输出电流进行采样储存，增加一个小增量的脉宽后，再次采样控制器的输出电流，如果后一次的电流比前一次的大，则再增加一个小增量的脉宽，否则减小一个小增量的脉宽。也就是采用扰动法 MPPT 技术，这里关键是控制器的输出功率最大的条件是输出电流最大，因为电压就是蓄电池的电压已经一定了。有些技术人员鼓吹离网逆变器也有 MPPT 控制，其实这是完全没有必要的，因为离网逆变器的输出功率将完全由负载决定，它不像并网我有多少电能全部输给你。三、 DC AC 转换效率逆变器的转换效率是决定系统系统效率的第三个因数，要提高逆变器的转换效率，一方面要采用高效率的电路，另一方面在条件允许的情况下尽量提高输入电压，目前 12V 逆变效率最高可以达到 92%， 24V 逆变器可以达到 93%，4 48V 逆变器可以达到 94%。