太阳能光伏系统充电策略研究

【摘要】：能源枯竭、环境污染,传统化石燃料的使用已经开始制约社会经济的发展,和谐自然、科学发展的提出促使新能源系统的长足发展。近两年,光伏发电系统的装机容量和光伏产业量都得到了飞速增加,国家已经将光伏产业提升到-个新的发展层次。 论文将光伏发电系统中的重要组成部分光伏电池和市场上广泛使用的阀控式铅酸蓄电池作为主要研究对象,通过理论基础分析与实验分析相结合的方式,对光伏系统中合理有效的充电策略进行了深入的研究和探讨,全文围绕以实现最大功率充电、适时提高充电效率为重点,主要进行了以下研究： 论文首先对国内外光伏系统的发展,国际对光伏系统发展的预期和充电技术的发展现状进行了综述,提出本篇论文的主要研究方向。论文从光伏电池特性的基础知识和蓄电池内部反应机理、影响容量因素等理论开始分析,并在MATLAB/Simulink环境中建立光伏电池仿真模型,为论文中相关充电策略的提出给出理论依据。 论文结合光伏电池的户外实验工作特性,设计一套基于TL494的升压电路,完成光伏升压充电过程。在户外实验基础上,提出了一种新的适用于光伏系统中蓄电池充电的MPPT实现方法——新型阻抗匹配法,并通过仿真研究得出了方法的合理性和可行性。论文还给出了传统的光伏系统设计方法,联系实际设计过程,提炼出了一种以功率最大化、节约成本为主要思想的设计方法。论文还对蓄电池的SOC状态进行了研究,实现了循环充放电过程中利用端电压估算蓄电池容量的方法,并给出合理的估算过程。 针对小型(微型)独立光伏系统的特点,为了最大程度的提高系统充电效率,在系统电压等级的选择问题上,通过实验的方法,给出了一定的参考意见。论文最后利用上述研究结果,在济南地区,建立了光伏系统实验平台,并进行了相关数据的分析。 【关键词】：光伏发电 蓄电池充电 最大功率 系统匹配
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 国内外光伏发电发展概述11-13
• 1.2 太阳能光伏发电特点和充电储能技术的重要性13-15
• 1.2.1 光伏发电优点13-14
• 1.2.2 光伏发电不足和缺点14
• 1.2.3 充电储能技术发展的重要性14-15
• 1.3 光伏充电技术的发展现状15-17
• 1.4 本论文的内容17-19
• 第二章 光伏发电系统19-37
• 2.1 光伏发电运行方式及系统组成19-21
• 2.1.1 光伏发电的运行方式19
• 2.1.2 光伏发电的系统组成19-21
• 2.2 太阳能电池基本原理21-24
• 2.2.1 太阳能电池的分类和结构21-23
• 2.2.2 太阳能电池的工作原理23-24
• 2.3 光伏电池模型的建立和仿真24-31
• 2.3.1 光伏电池等效电路24-26
• 2.3.2 光伏电池物理特性26-27
• 2.3.3 光伏电池模型的建立及仿真结果分析27-31
• 2.4 储能蓄电池31-35
• 2.4.1 储能方式及蓄电池的种类31-32
• 2.4.2 光伏系统对储能电池的要求及各种储能电池的特点32-33
• 2.4.3 储能电池的工作寿命33-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第三章 光伏系统充电策略37-53
• 3.1 光伏电池板的户外实验特性37-39
• 3.2 升压变换充电模式39-45
• 3.2.1 主电路分析40-42
• 3.2.2 Boost升压电路元件的选择42-43
• 3.2.3 控制电路的设计43-45
• 3.3 新型负载匹配法MPPT充电模式45-50
• 3.3.1 MPPT的工作原理45-46
• 3.3.2 新型负载匹配法的原理46-47
• 3.3.3 光伏系统中新型负载匹配法的实现47-50
• 3.4 电压匹配法光伏电池与蓄电池组合阵列设计50-52
• 3.4.1 理论基础50
• 3.4.2 设计实现过程50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 光伏系统整体方案设计53-65
• 4.1 光伏电源阵列设计及容量计算53-55
• 4.1.1 光伏电源阵列的设计53-54
• 4.1.2 光伏电源容量的计算54-55
• 4.2 光伏系统中蓄电池容量计算55-56
• 4.3 小型独立光伏系统中电压等级的选择56-57
• 4.4 循环充放电蓄电池容量的估算57-61
• 4.4.1 蓄电池循环特性及SOC58
• 4.4.2 预测蓄电池容量的实现过程58-61
• 4.5 小型光伏系统整体方案的实现61-63
• 4.6 本章小结63-65
• 第五章 结论与展望65-67
• 5.1 本文结论65-66
• 5.2 后期展望66-67
• 附录67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 学位论文评阅及答辩情况表74

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