引論：我們?yōu)槟砹?3篇光伏環(huán)境檢測(cè)范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

1無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1供電模組

電源包括太陽(yáng)能電池組及蓄電池組或儲(chǔ)能電容組及充放電控制保護(hù)電路。太陽(yáng)能電池組將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，信息監(jiān)測(cè)模組對(duì)應(yīng)電連接蓄電池組或儲(chǔ)能電容組及充放電控制保護(hù)電路，太陽(yáng)能產(chǎn)生的電能經(jīng)蓄電池組及充放電控制保護(hù)電路分別向多個(gè)信息監(jiān)測(cè)模組供電。

1.2數(shù)據(jù)采集模組

本課題設(shè)計(jì)的溫室大棚智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度傳感器作為測(cè)量的第一部分，要求傳感器具有較高的精度、可靠的轉(zhuǎn)換和信號(hào)的精確捕捉等性能，數(shù)字式傳感器具備高可靠性、高集成度、高分辨率、高精度、強(qiáng)抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事、氣象和醫(yī)療等眾多領(lǐng)域，本研究采用新型的數(shù)字式DHT11濕度傳感器、LM35溫度傳感器、BH1750FVI光照傳感器完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，完成信息的轉(zhuǎn)換和處理，為信息傳輸做準(zhǔn)備。

1.3數(shù)據(jù)傳輸模組

信息傳輸模塊是無(wú)線信息傳輸模組，其通過(guò)WIFI通信網(wǎng)絡(luò)、GSM通信網(wǎng)絡(luò)、CDMA通信網(wǎng)絡(luò)將來(lái)自信息采集模塊的實(shí)時(shí)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息傳輸至信息存儲(chǔ)處理模塊。

1.4信息儲(chǔ)存處理模組

信息存儲(chǔ)處理模塊搭建于云服務(wù)器之上，依賴(lài)于云的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展計(jì)算能力進(jìn)行信息的分析及處理，信息存儲(chǔ)處理模塊接收來(lái)自信息監(jiān)測(cè)模塊的實(shí)時(shí)農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)，并與預(yù)設(shè)的農(nóng)業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的農(nóng)業(yè)信息值的比較結(jié)果，通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)推送服務(wù)將報(bào)警消息推送至任意一臺(tái)安裝了環(huán)境檢測(cè)預(yù)警APP的終端設(shè)備。

2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯示終端移動(dòng)端

APP全稱(chēng)為“農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)移動(dòng)端”，簡(jiǎn)稱(chēng)“農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警”，是面向大田和溫室農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的軟件，利用手機(jī)/平板的便攜性和操控靈活性等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境（溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度等）的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，記錄歷史環(huán)境數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成圖表進(jìn)行展示。同時(shí)，及時(shí)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境異常狀況進(jìn)行報(bào)警提醒。有效節(jié)省人力成本，提高智慧農(nóng)業(yè)的數(shù)字化管理效率。

2.1開(kāi)發(fā)運(yùn)行環(huán)境

本研究為開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)———“農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)移動(dòng)端”構(gòu)建了通用的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境，由“JDK(JavaDevelopmentKit)+AndroidSDK(SoftwareDevelop-mentKit)+AndroidStudio"構(gòu)建。其中，JDK是整個(gè)Java的核心，包括Java運(yùn)行環(huán)境，Java工具和Java基礎(chǔ)的類(lèi)庫(kù)；AndroidSDK是由Google提供的完全開(kāi)放源代碼的Android專(zhuān)屬軟件開(kāi)發(fā)工具包，用于開(kāi)發(fā)基于Android操作系統(tǒng)的第三方軟件，為程序設(shè)計(jì)者提供豐富的控件；AndroidStudio是基于intelliJIDEA,提供集成的An-droid開(kāi)發(fā)工具用于開(kāi)發(fā)和調(diào)試。

2.2系統(tǒng)功能展示

2.2.1歡迎界面。用戶(hù)通過(guò)掃描二維碼下載app，或者拷貝程序，在基于Android操作系統(tǒng)的手機(jī)或者平板電腦上安裝，打開(kāi)應(yīng)用，歡迎界面閃現(xiàn)程序開(kāi)發(fā)單位：寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，1.5秒后，系統(tǒng)自動(dòng)跳入主界面，操作流暢，界面友好。2.2.2主界面。以寧波聚光太陽(yáng)能52溫室為例，最上面展示當(dāng)前的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、太陽(yáng)輻射和二氧化碳濃度，下面圖表顯示各環(huán)境參數(shù)的變化曲線

。2.2.3單項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)詳細(xì)展示。單擊圖形區(qū)域可進(jìn)入單項(xiàng)的詳細(xì)數(shù)據(jù)界面，數(shù)據(jù)展示查詢(xún)當(dāng)天的傳感器采集數(shù)據(jù)。通過(guò)手指在屏幕上觸控，如雙指縮放、拉伸，單指拖曳查看，圖上顯示詳細(xì)數(shù)值。

2.2.4歷史數(shù)據(jù)展示。單擊主界面右上角的鐘表圖形，程序跳出時(shí)間選擇框，選擇需要查詢(xún)的日期，系統(tǒng)展示該日期的24小時(shí)溫度、濕度、太陽(yáng)輻射和二氧化碳濃度曲線圖。點(diǎn)擊右上角返回圖表，即可返回主界面。

2.2.5監(jiān)測(cè)地點(diǎn)切換。單擊主界面左上角的聚光太陽(yáng)能測(cè)試52文本框，程序出現(xiàn)監(jiān)控溫室下拉單，可供隨意切換監(jiān)控地點(diǎn)，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)更新。2.2.6異常環(huán)境報(bào)警。在服務(wù)器中心設(shè)置農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)閾值，對(duì)所有app即時(shí)生效，傳感器數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)實(shí)時(shí)觸發(fā)報(bào)警。程序發(fā)送推送消息，提醒用戶(hù)采取相應(yīng)措施。2.2.7程序維護(hù)更新。當(dāng)程序有最新版本時(shí)，用戶(hù)在開(kāi)啟程序，系統(tǒng)會(huì)跳出對(duì)話框，供用戶(hù)更新到最新版本，或者忽略。實(shí)現(xiàn)程序的不斷完善，保證用戶(hù)能夠使用最新版本的程序。

3結(jié)論

數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化是未來(lái)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，是設(shè)施農(nóng)業(yè)開(kāi)展實(shí)際生產(chǎn)的客觀需求。本研究集成傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等新型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施內(nèi)光、溫、濕、氣等環(huán)境數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。與國(guó)內(nèi)已有設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)相比，本研究產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中具備以下優(yōu)勢(shì)：第一，采用獨(dú)立的分布式電源管理方式提供電能控制所述信息監(jiān)測(cè)模塊的工作狀態(tài)，保障檢測(cè)的實(shí)時(shí)進(jìn)行，避免由于線路故障、停電施工等因素對(duì)監(jiān)測(cè)工作的干擾；第二，系統(tǒng)內(nèi)信息監(jiān)測(cè)模塊采用無(wú)線傳輸，實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程，環(huán)境條件惡劣的工作環(huán)境中有效監(jiān)測(cè)的可能，降低人為因素造成對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的局限性；第三，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中提供監(jiān)測(cè)預(yù)警功能，使作業(yè)人員遠(yuǎn)程第一時(shí)間得知環(huán)境異常情況，以便及時(shí)采取措施改善環(huán)境，避免了因?yàn)榄h(huán)境異常和極端環(huán)境導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，甚至絕收現(xiàn)象；第四，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度較高，安裝簡(jiǎn)單，使用成本低廉，更易被農(nóng)戶(hù)接受，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。本系統(tǒng)憑借精度高、節(jié)能、環(huán)保、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成化程度高、界面美觀大方、費(fèi)用低廉等優(yōu)勢(shì)，已在寧波市農(nóng)科院東錢(qián)湖園區(qū)、慈城三友基地等投入使用，平臺(tái)工作穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)效果理想，顯示出較強(qiáng)的應(yīng)用潛力。應(yīng)用本系統(tǒng)，能為用戶(hù)提供決策管理的信息支持，有利于提升精細(xì)化和智能化管理水平，節(jié)約勞動(dòng)力，降低勞動(dòng)者的生產(chǎn)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率；同時(shí)也為農(nóng)產(chǎn)品提供詳細(xì)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立生產(chǎn)環(huán)境大數(shù)據(jù)資料，有助于建立農(nóng)產(chǎn)品可追溯檔案。

參考文獻(xiàn)

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篇2

隨著全球新能源投資趨勢(shì)愈演愈熱，全球許多領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)都在關(guān)注新能源的發(fā)展，該領(lǐng)域的人才需求也不斷加大，而且隨著國(guó)家對(duì)新能源領(lǐng)域的投資加大，專(zhuān)業(yè)的光伏人才也越來(lái)越受青睞，對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)相應(yīng)課程的學(xué)校數(shù)目同樣會(huì)激增。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，新能源相關(guān)教學(xué)儀器會(huì)有很大的市場(chǎng)需求。但由于新能源技術(shù)是近10年飛速發(fā)展起來(lái)的新領(lǐng)域，很多學(xué)校沒(méi)有合適的教材和教學(xué)儀器，需要進(jìn)行購(gòu)置。

湖北眾友科技有限公司與武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院合作研制出《太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺(tái)》，并應(yīng)用到科研和教學(xué)中，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。本產(chǎn)品可以進(jìn)行太陽(yáng)能電池板性能檢測(cè)，光伏發(fā)電演示及開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。綜合了太陽(yáng)能特性測(cè)試及太陽(yáng)能應(yīng)用開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)于太陽(yáng)能箱體實(shí)驗(yàn)儀的需求，該項(xiàng)目的研究成果將進(jìn)一步完善有關(guān)太陽(yáng)能方面的實(shí)驗(yàn)。

1 系統(tǒng)介紹（如圖1～2）

太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺(tái)主要由太陽(yáng)能電池組件、太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、蓄電池組件、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、太陽(yáng)能測(cè)試系統(tǒng)、太陽(yáng)能發(fā)電逆變器系統(tǒng)、太陽(yáng)能應(yīng)用系統(tǒng)組成。通過(guò)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)控制太陽(yáng)能電池組件，實(shí)現(xiàn)逐日功能，使太陽(yáng)能電池組件始終與太陽(yáng)光線垂直，保證太陽(yáng)能電池組件接收太陽(yáng)能最大，進(jìn)而太陽(yáng)能電池一方面可以通過(guò)控制器為蓄電池組件充電；另一方面也可以通過(guò)逆變器直接將太陽(yáng)能電池板提供的電能轉(zhuǎn)換為交流電并輸送到電網(wǎng)。其中蓄電池組件既可以直接為負(fù)載供電，也可以通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換，將電能輸送到電網(wǎng)，同時(shí)系統(tǒng)還可以通過(guò)太陽(yáng)能測(cè)試系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)試太陽(yáng)能電池組件的特性參數(shù)，并通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)太陽(yáng)能電池組件的環(huán)境情況及分析環(huán)境因素對(duì)太陽(yáng)能電池組件的特性的影響。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺(tái)創(chuàng)新點(diǎn)如下所述：

（1）獨(dú)有逐日系統(tǒng)，采用光強(qiáng)控制和時(shí)間控制兩種控制方式，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤。

（2）太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)開(kāi)放化，電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和光敏傳感器接口預(yù)留，讓學(xué)生自行連接，通過(guò)實(shí)訓(xùn)掌握操作方法。目前還沒(méi)有其它產(chǎn)品擁有此功能。

（3）增加太陽(yáng)能電池板工作環(huán)境監(jiān)控，不僅僅對(duì)其電性能參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)環(huán)境溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，更接近實(shí)際工業(yè)級(jí)運(yùn)用中太陽(yáng)能電池板的使用。目前還沒(méi)有其它產(chǎn)品擁有此功能。

（4）采用多塊工業(yè)級(jí)太陽(yáng)能電池板，可進(jìn)行并串聯(lián)組合，模仿KW級(jí)光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池板系統(tǒng)組建。

（5）太陽(yáng)能跟蹤器采用機(jī)械手產(chǎn)品的活動(dòng)柜式，控制器以托盤(pán)形式展現(xiàn)，并集成基本特性測(cè)試及環(huán)境測(cè)試顯示。其他系統(tǒng)采用掛箱結(jié)構(gòu)，直接掛在主臺(tái)體上，模塊化設(shè)計(jì)更利于學(xué)生靈活操作。

（6）讓學(xué)生將太陽(yáng)能電池板、控制器、逆變器和蓄電池組合起來(lái)，構(gòu)成太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)逆變器將太陽(yáng)能變成220V市電，可驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室交流或直流負(fù)載（如實(shí)驗(yàn)室日光燈照明、LED顯示屏等），并提供多種應(yīng)用負(fù)載實(shí)驗(yàn)：感性、阻性、功能性應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（手機(jī)等智能設(shè)備）。

（7）太陽(yáng)能路燈是目前光伏最為廣泛的應(yīng)用，太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺(tái)根據(jù)實(shí)際太陽(yáng)能路燈構(gòu)架配置了高效LED節(jié)能路燈，可直接用于實(shí)驗(yàn)室夜間照明。（如圖3～4）

2 功能說(shuō)明

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要分為6個(gè)實(shí)驗(yàn)系列，包括幾十個(gè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)類(lèi)型主要分為特性實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。特性實(shí)驗(yàn)主要包括太陽(yáng)能電池的相關(guān)特性實(shí)驗(yàn)及部分其他模塊的特性實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)主要包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。特性實(shí)驗(yàn)主要體現(xiàn)原理性的教學(xué)，適合廣大高教的基礎(chǔ)教學(xué)。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)主要體現(xiàn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的基本流程的具體操作及演示，適合于高教及職教的技能訓(xùn)練。各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K相互獨(dú)立，接口開(kāi)放，學(xué)生可自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)K的搭建及接線，完成相關(guān)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。

（1）太陽(yáng)能電池板特性實(shí)驗(yàn)系列。

實(shí)驗(yàn)包括：太陽(yáng)能電池板I-V特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)、短路電流測(cè)試實(shí)驗(yàn)、開(kāi)路電壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)、負(fù)載特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)、最大輸出功率測(cè)試實(shí)驗(yàn)、短路電流、開(kāi)路電壓與相對(duì)光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率測(cè)量實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能電池串并聯(lián)實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能組件模擬輸出實(shí)驗(yàn)、軟件通訊檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等。

（2）太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤實(shí)驗(yàn)系列。

實(shí)驗(yàn)包括：太陽(yáng)能電池發(fā)電原理實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能電池板能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、環(huán)境對(duì)光伏轉(zhuǎn)換影響實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤模擬實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能光控跟蹤實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能時(shí)控跟蹤實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能光控-時(shí)控跟蹤實(shí)驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)、軟件通訊檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等。

（3）太陽(yáng)能蓄電池控制器實(shí)驗(yàn)系列。

實(shí)驗(yàn)包括：太陽(yáng)能蓄電池充電控制實(shí)驗(yàn)、光伏型控制器充放電保護(hù)實(shí)驗(yàn)、蓄電池電壓/電流測(cè)試實(shí)驗(yàn)、蓄電池電量估測(cè)實(shí)驗(yàn)、控制電池電流流入/輸出實(shí)驗(yàn)、軟件通訊檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等。

（4）太陽(yáng)能光伏逆變器實(shí)驗(yàn)系列。

實(shí)驗(yàn)包括：逆變器原理實(shí)驗(yàn)、逆變過(guò)載保護(hù)實(shí)驗(yàn)、逆變器與市電互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)、逆變器欠過(guò)壓保護(hù)實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能網(wǎng)逆變器―負(fù)載供電實(shí)驗(yàn)、軟件通訊檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等。

（5）太陽(yáng)能并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系列。

實(shí)驗(yàn)包括：MPPT跟蹤實(shí)驗(yàn)、孤島保護(hù)實(shí)驗(yàn)、通訊控制并/脫網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、電網(wǎng)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)、發(fā)電功率測(cè)量實(shí)驗(yàn)、效率檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、并網(wǎng)原理實(shí)驗(yàn)、軟件通訊檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等。

（6）太陽(yáng)能應(yīng)用實(shí)驗(yàn)系列。

實(shí)驗(yàn)包括：太陽(yáng)能電池―風(fēng)扇實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能節(jié)電照明燈實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能路燈實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能警示燈實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能電池充電器實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能音樂(lè)聲響器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，太陽(yáng)能汽車(chē)模擬實(shí)驗(yàn)、軟件通訊檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等。

3 結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺(tái)主要應(yīng)用于科研和教學(xué)，以實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)為主，采用模塊化設(shè)計(jì)工業(yè)級(jí)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，各個(gè)模塊都能獨(dú)立成為一套教學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)搭積木的方式，淺顯易懂，讓學(xué)生了解太陽(yáng)能光伏應(yīng)用整個(gè)環(huán)節(jié)的原理及操作方法。

篇3

贛州市博物館、城展館展廳采光頂采用了光伏建筑一體化（BIPV）新技術(shù)。BIPV系統(tǒng)采用了穩(wěn)定可靠的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、技術(shù)先進(jìn)的非晶硅BIPV雙玻組件、具有防雷功能的直流集線箱、先進(jìn)高效的逆變器以及先進(jìn)的監(jiān)控顯示系統(tǒng)。BIPV系統(tǒng)主要包括兩個(gè)方面：一是光伏系統(tǒng)與建筑電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)用；二是光伏器件與建筑材料相結(jié)合獨(dú)立發(fā)電。將光伏陣列安裝在墻壁等護(hù)結(jié)構(gòu)上，可以有效利用建筑圍護(hù)表面（屋頂），吸收太陽(yáng)能，轉(zhuǎn)化為電能，大大降低了室外綜合溫度，減少了墻體傳熱和室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷，節(jié)約了能源，可原地發(fā)電，原地用電，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資。由于光伏電池的組件化，光伏陣列安裝簡(jiǎn)便，可任意選擇發(fā)電容量。將光伏發(fā)電與建筑完美結(jié)合，既美觀又節(jié)能環(huán)保，起到了極佳的低碳示范效應(yīng)。

2、系統(tǒng)原理方框圖

本系統(tǒng)分2個(gè)區(qū)域，第1個(gè)區(qū)域由220塊（635x1245）標(biāo)準(zhǔn)非晶硅電池板與22塊（635x612）非標(biāo)準(zhǔn)非晶硅電池板組成，第2個(gè)區(qū)域由85塊（635x1245）標(biāo)準(zhǔn)非晶硅電池板組成。第1個(gè)區(qū)域選用2臺(tái)SMA SB3800逆變器把直流電逆變成與市電并用的交流電，第2個(gè)區(qū)域選用1臺(tái)SMA SB3300逆變器把直流電逆變成與市電并用的交流電。電池板的串并形式為：第1個(gè)區(qū)域采用8串14并和8串13并；第2個(gè)區(qū)域采用7串12并。

3、主要產(chǎn)品、部件

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備包括太陽(yáng)能電池組件、并網(wǎng)逆變器等。太陽(yáng)能電池采用非晶硅太陽(yáng)能薄膜電池組件。非晶硅電池組件的轉(zhuǎn)換率達(dá)到6.07%，具有良好的性能和使用壽命。逆變器采用SB 3800、SB 3300和SB1100，轉(zhuǎn)換效率分別高達(dá)95.6%、95.2%和93%，采用MPPT最優(yōu)化跟蹤，使用高效冷卻通風(fēng)系統(tǒng)，內(nèi)置光伏輸入直流電子開(kāi)關(guān)ESS，采用IP65防護(hù)等級(jí)，設(shè)備采用創(chuàng)新的功率平衡功能，能夠在不同相上控制并平衡并網(wǎng)輸出功率。

4、光伏系統(tǒng)施工安裝

系統(tǒng)配備的通訊及監(jiān)控系統(tǒng)由質(zhì)量可靠的PC機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、傳輸線纜及其他相關(guān)附件組成，通過(guò)先進(jìn)的監(jiān)控與顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏系統(tǒng)運(yùn)行狀況及相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)具有人機(jī)互動(dòng)功能，可監(jiān)測(cè)并顯示系統(tǒng)直流工作電壓和電流、交流輸出電壓和電流、功率、功率因數(shù)、頻率、故障信息以及環(huán)境參數(shù)（如輻照度、環(huán)境溫度等），統(tǒng)計(jì)和顯示日發(fā)電量、總發(fā)電量等信息，并可打印報(bào)表。另外，系統(tǒng)還具有過(guò)壓、失壓、過(guò)載過(guò)流、漏電、短路保護(hù)功能，并網(wǎng)逆變器內(nèi)置的電網(wǎng)保護(hù)裝置具有防孤島保護(hù)單元（MSD），能有效防止孤島效應(yīng)。在光伏系統(tǒng)中選用通過(guò)TUV、CE等認(rèn)證的專(zhuān)業(yè)光伏電纜產(chǎn)品。為保證裝飾效果美觀，線纜隱蔽鋪設(shè)，在不同位置做不同大小線槽。線槽之間以及線槽與屋面金屬構(gòu)件用螺絲連接，線槽之間與整個(gè)接地系統(tǒng)相做牢固連接，有保護(hù)功能；各方陣的線纜方便連接，有足夠的強(qiáng)度，線纜連接附件的防水、抗老化性能強(qiáng)。

光伏組件在安裝制作前應(yīng)與土建施工圖進(jìn)行詳細(xì)校對(duì)，對(duì)已建主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)測(cè)，并按實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)光伏系統(tǒng)進(jìn)行必要的調(diào)整。所有焊接處焊縫連續(xù)、均勻，焊后除去焊渣并涂防銹漆兩道；焊接作業(yè)時(shí)，采取防護(hù)措施防止燒傷母材。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠必須在清潔、通風(fēng)的室內(nèi)注膠，注膠寬度和厚度符合設(shè)計(jì)要求，注膠前清除玻璃面板和鋁框表面灰塵。

5、并網(wǎng)系統(tǒng)主要性能

電池板方位角相同區(qū)域內(nèi)的組件所發(fā)電通過(guò)逆變器并接到外部單項(xiàng)低壓電網(wǎng)上。實(shí)時(shí)對(duì)外部電網(wǎng)的電壓、相位、頻率等信號(hào)進(jìn)行采樣比較，始終保證逆變器輸出與外部電網(wǎng)同步。逆變器實(shí)施跟蹤光伏組件的工作參數(shù)，保證逆變器輸出的電能最大化。具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、漏電、短路接地、自動(dòng)隔離電網(wǎng)等保護(hù)功能。能有效防止孤島效應(yīng)發(fā)生。逆變器自帶標(biāo)準(zhǔn)的RS485與RS232通訊接口，通過(guò)數(shù)據(jù)線連接計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集器，監(jiān)測(cè)光伏系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)，統(tǒng)計(jì)發(fā)電及減排量，自動(dòng)生成報(bào)表。逆變器有故障檢測(cè)與報(bào)告輸出功能。

6、系統(tǒng)能效分析計(jì)算

系統(tǒng)由太陽(yáng)能光伏組件，逆變器等組成，整個(gè)系統(tǒng)的效率和光伏組件轉(zhuǎn)換效率，逆變器效率，直流傳輸損耗等相關(guān)，系統(tǒng)效率計(jì)算如下：

系統(tǒng)效率=光伏組件效率×逆變器效率×（1-直流線損率）×其他效率

非晶硅效率=6.07%×95.6%×（1-1%）×80% =4.59%

考慮電纜接頭接觸電阻等其他因素的影響，線路總損耗不超過(guò)1%，其他效率包括交流配電損耗、灰塵對(duì)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的影響等等。

發(fā)電量應(yīng)用專(zhuān)業(yè)軟件RETScreen計(jì)算可以得到不同傾角光伏陣列的年發(fā)電量。在輸入基本模型之后可以估算發(fā)電量每年約為12.0兆瓦時(shí)。

7、節(jié)能量計(jì)算

我國(guó)常規(guī)電能以煤炭發(fā)電為主，煤炭發(fā)電量占全部發(fā)電量的70%以上，按我國(guó)煤炭發(fā)電廠平均每千瓦時(shí)電能耗用為400克標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算。光伏系統(tǒng)發(fā)電每100 kWh，可以節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤40千克，減排粉塵27.2千克，減排氮氧化物1.5千克，節(jié)省凈水400升，減排二氧化碳99.7千克，節(jié)省柴油26升，減排二氧化硫3千克。

8、太陽(yáng)能光伏組件及直流系統(tǒng)的檢測(cè)及維護(hù)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程完成時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。檢查內(nèi)容除外觀檢查外，對(duì)太陽(yáng)能電池陣列的開(kāi)路電壓、各部分的絕緣電阻及接地電阻進(jìn)行測(cè)量。將觀測(cè)結(jié)果和測(cè)量結(jié)果記錄下來(lái)，作為日后日常檢查、定期檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)的參考依據(jù)。

9、逆變器檢測(cè)及維護(hù)

逆變器安裝于屋內(nèi)展示大廳處，一方面是減少外界環(huán)境對(duì)設(shè)備的侵蝕，減少損耗，同時(shí)也方便以后的檢修維護(hù)。逆變器的檢測(cè)包括：外殼是否破損、腐蝕、生銹等；外部布線是否損傷，接線端子是否松動(dòng)；工作時(shí)聲音是否正常，機(jī)體的溫度是否正常，換氣冷卻口是否阻塞，安裝周?chē)h(huán)境是否通風(fēng)干燥。除了以上外觀檢查外還要用儀表進(jìn)行檢測(cè)：絕緣電阻檢測(cè)，逆變器保護(hù)功能檢測(cè)，顯示部分工作正常確認(rèn)，監(jiān)控系統(tǒng)顯示的逆變器發(fā)電狀態(tài)是否正常等。

10、配電并網(wǎng)裝置檢測(cè)及維護(hù)

配電并網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)分為日常維護(hù)和定期檢修兩種。日常維護(hù)主要包括日常巡視檢查，一日一次（或兩次）例行檢查，定期檢修則每三個(gè)月進(jìn)行一次小型規(guī)格檢修，每半年進(jìn)行一次中型規(guī)格檢測(cè)，每年進(jìn)行一次大型規(guī)格檢修。以確保系統(tǒng)始終處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。

11、結(jié)束語(yǔ)

篇4

光伏中心現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用來(lái)獲取光伏電站設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)（例如：光伏陣列電壓、光伏陣列電流、日照強(qiáng)度等），光伏電站現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)將獲取的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到光伏中心總檢測(cè)控制室，光伏中心總檢測(cè)控制室數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)并將其保存入數(shù)據(jù)服務(wù)器中，這樣總檢測(cè)控制室數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中就存有各光伏電站的實(shí)時(shí)和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，并能將這些運(yùn)行數(shù)據(jù)以表格和圖形曲線方式通過(guò)顯示設(shè)備顯示出來(lái)。設(shè)在各光伏電站現(xiàn)場(chǎng)的視頻攝像頭，也通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到總檢測(cè)控制室，并且通過(guò)顯示設(shè)備顯示光伏電站的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境畫(huà)面。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個(gè)光伏中心數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部分，承擔(dān)著第一手?jǐn)?shù)據(jù)的采集任務(wù)，是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。

一、數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將面對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)儀表傳感器和不同的傳感器數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)傳送方式。

依據(jù)光伏中心數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求，需要現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)有：

（1）環(huán)境溫度；（2）環(huán)境風(fēng)速；（3）環(huán)境濕度；（4）太陽(yáng)水平面總輻射；（5）當(dāng)?shù)氐膶?shí)時(shí)天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)；（6）光伏陣列電壓；（7）光伏陣列電流；（8）光伏組件表面溫度；（9）輸出交流電壓；（10）輸出交流電流；（11）輸出交流頻率；（12）逆變器起始工作電壓；（13）逆變器工作時(shí)間；（14）總發(fā)電量；（15）故障次數(shù)。

二、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鑒于光伏電站現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)量大及現(xiàn)場(chǎng)的每一個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)接口的不確定性，為保證數(shù)據(jù)傳送后對(duì)于光伏監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理的一致性，保證可以有新的電站系統(tǒng)加入，光伏電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

根據(jù)光伏電站現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的需求，設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖中的數(shù)據(jù)采集儀表為現(xiàn)場(chǎng)的各種儀表，考慮到儀表的多樣性和以后的可擴(kuò)充性，數(shù)據(jù)采集所采用的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，即儀表與數(shù)據(jù)采集器的連接方式采用以下四種方式：（1）以太網(wǎng)；（2）RS485；（3）RS232；（4）模擬通道加模數(shù)轉(zhuǎn)換。

為了以后的系統(tǒng)擴(kuò)充，系統(tǒng)預(yù)留了其他數(shù)據(jù)接口。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)依據(jù)每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器的數(shù)據(jù)接口協(xié)議將傳感數(shù)據(jù)接收到數(shù)據(jù)采集器中。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)按系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式要求打包后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)傳送到總監(jiān)控中心。

考慮到現(xiàn)場(chǎng)的各種儀表是長(zhǎng)期24小時(shí)工作的，儀表的自診自檢是必須考慮的。故障自診自檢技術(shù)需要各個(gè)環(huán)節(jié)的密切配合，通過(guò)故障自診自檢技術(shù)，可以提供一些輔助的故障決策和故障信息、設(shè)計(jì)必要的故障自排除功能對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)卻是非常必要的。如為了防止數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中引起的干擾錯(cuò)誤，可以采取校驗(yàn)算法，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確錄入。又如傳感器設(shè)備可以將自己的工作情況傳送到總監(jiān)控中心，提示相關(guān)的設(shè)備維護(hù)人員做相應(yīng)的處理，一旦由于設(shè)備故障的原因?qū)е聰?shù)據(jù)的不正常，系統(tǒng)無(wú)將法正常運(yùn)行時(shí)，診斷出故障的儀器，可以采取針對(duì)性措施去加以排除。

三、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式

數(shù)據(jù)格式是數(shù)據(jù)保存和通信的編排格式?？蔀閿?shù)值、字符或二進(jìn)制數(shù)等形式。由數(shù)據(jù)類(lèi)型及數(shù)增長(zhǎng)度來(lái)描述。數(shù)據(jù)格式的確定應(yīng)滿(mǎn)足一定條件：

（1）保證記錄所需要的全部信息；

（2）提高存儲(chǔ)與通信效率，保證存儲(chǔ)空間的充分利用和通信的可靠穩(wěn)定；

（3）格式標(biāo)準(zhǔn)化，保證有關(guān)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的交換。根據(jù)數(shù)據(jù)記錄長(zhǎng)度的特點(diǎn)，一般分為定長(zhǎng)格式和變長(zhǎng)格式。

鑒于各電站數(shù)據(jù)采集儀表的不確定性和復(fù)雜性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了儀表與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式的適配器，用于各儀表與系統(tǒng)的連接。適配器將安裝在數(shù)據(jù)采集器中，系統(tǒng)留有接口，以便于針對(duì)不同儀表編寫(xiě)不同的適配器軟件。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式定義如表1所示。

四、通信協(xié)議

TCP協(xié)議和IP協(xié)議指兩個(gè)用在Internet上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（或數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ?。它們分別是傳輸控制協(xié)議和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。這兩個(gè)協(xié)議屬于眾多的TCP/IP協(xié)議組中的一部分。TCP/IP協(xié)議組中的協(xié)議保證了在Internet上數(shù)據(jù)的傳輸，TCP/IP通過(guò)使用協(xié)議棧工作。這個(gè)棧是所有用來(lái)在兩臺(tái)機(jī)器間完成一個(gè)傳輸?shù)乃袇f(xié)議的幾個(gè)集合（這也就是一個(gè)通路，數(shù)據(jù)通過(guò)它從一臺(tái)機(jī)器到另一臺(tái)機(jī)器）。棧分成層，棧的每一層都能從相鄰的層中接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。每一層都與許多協(xié)議相聯(lián)系。在棧的每一層，這些協(xié)議都在起作用。

TCP/IP協(xié)議具有以下一些主要的特點(diǎn)：

（1）開(kāi)放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費(fèi)使用，并且獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)；

（2）獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互聯(lián)網(wǎng)中；

（3）統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個(gè)TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有惟一的地址；

（4）標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶(hù)服務(wù)。

鑒于TCP/IP協(xié)議的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議作為采集數(shù)據(jù)的通信協(xié)議。

參考文獻(xiàn)

[1]陳超.光伏電站的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2004.

篇5

1、引言

隨著全球能源形勢(shì)的日益緊張和環(huán)境污染的加劇，光伏發(fā)電以其環(huán)境友好而成為了世界各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的能源新寵。本文在詳細(xì)分析并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中的孤島效應(yīng)基礎(chǔ)上，對(duì)三類(lèi)孤島檢測(cè)方法進(jìn)行了對(duì)比介紹。

2、孤島效應(yīng)

如圖1所示，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)（Grid-connected PV System）經(jīng)過(guò)斷路器1接至公共連接點(diǎn)（point of common coupling，PCC），R、L、C為光伏發(fā)電系統(tǒng)負(fù)載。孤島效應(yīng)是指電網(wǎng)從PCC處斷開(kāi)，進(jìn)而使得分布式電源（Distributed Generation，DG）與其負(fù)載形成封閉系統(tǒng)的現(xiàn)象[1]。一般情況下，因?yàn)镈G輸出功率和負(fù)載的不匹配，電網(wǎng)和DG系統(tǒng)間都會(huì)有能量的流動(dòng)，即。當(dāng)孤島產(chǎn)生時(shí)，突變?yōu)?，這將導(dǎo)致PCC處電壓和頻率發(fā)生突變，進(jìn)而出現(xiàn)過(guò)電流等現(xiàn)象，威脅到系統(tǒng)運(yùn)行、設(shè)備及人員的安全，因此，孤島的快速有效檢測(cè)對(duì)保護(hù)控制尤為重要[1]。

圖1光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行原理圖

3、孤島檢測(cè)

孤島檢測(cè)方法主要分為基于電力線路通信的檢測(cè)方法、被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法和主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法三種。

3.1基于電力線路通信的檢測(cè)方法

基于電力線路通信的檢測(cè)方法有：基于SCADA系統(tǒng)的斷路器和重合閘裝置狀態(tài)檢測(cè)方法和電力線路載波方法[2]。這種方法的可靠性較強(qiáng)，但因?yàn)槌杀据^高，聯(lián)動(dòng)操作復(fù)雜及延時(shí)較長(zhǎng)，基于電力線路通信的檢測(cè)方法未被廣泛應(yīng)用。

3.2被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法

被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法是通過(guò)檢測(cè)PCC處電壓、頻率等電參量來(lái)完成孤島檢測(cè)的。主要有：過(guò)/欠電壓和高/低頻率檢測(cè)法（Over/Under Voltage and Over/Under Frequency，OUV and OUF）、電壓相位跳變檢測(cè)（Phase Jump Detection，PJD）和電壓諧波檢測(cè)法（Harmonic Detect，HD）[3]。被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響；缺點(diǎn)是系統(tǒng)檢測(cè)盲區(qū)（No-detection Zone，NDZ）較大，易出現(xiàn)誤動(dòng)。

3.3主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法

主動(dòng)式檢測(cè)方法主要思想是通過(guò)分布式電源的控制器向電網(wǎng)中注入小的擾動(dòng)，根據(jù)電網(wǎng)對(duì)此擾動(dòng)的響應(yīng)來(lái)檢測(cè)孤島。主要有：阻抗測(cè)量檢測(cè)法、主動(dòng)頻率偏移法（Active Frequency Drift，AFD）、Sandia頻率漂移檢測(cè)法（Sandia frequency shift，SFS）和Sandia電壓漂移檢測(cè)法（Sandia Voltage shift，SVS）等[4]，本文重點(diǎn)介紹AFD及其改進(jìn)檢測(cè)方法。

1）主動(dòng)頻率偏移法（Active Frequency Drift，AFD）

主動(dòng)頻率偏移法[5]是通過(guò)控制逆變器來(lái)改變PV系統(tǒng)輸出電流的半波周期，如圖2所示，在每個(gè)半波周期結(jié)束時(shí)加入一個(gè)死區(qū)時(shí)間，則半周期頻率偏移量為。基于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的需要，電流的整波周期認(rèn)為0.02s。定義截?cái)嘞禂?shù)，為電網(wǎng)電流周期。

正常情況下，光伏逆變器為單位功率因數(shù)運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)與PV系統(tǒng)斷開(kāi)時(shí)，電流和電壓的相位差會(huì)逆變器增大輸出電流的頻率；另一方面，死區(qū)時(shí)間的設(shè)置會(huì)使得電流頻率不斷的增大，直至頻率增大至觸動(dòng)過(guò)頻率保護(hù)。這種孤島檢測(cè)方法對(duì)感性負(fù)載中檢測(cè)效果最好，電阻性負(fù)載檢測(cè)效果一般，但是由于容性負(fù)載對(duì)PCC電壓頻率的一直作用使得孤島檢測(cè)失敗，即有一定的檢測(cè)盲區(qū)。

2）Sandia頻率漂移檢測(cè)法（Sandia frequency shift，SFS）

基于AFD的Sandia頻率漂移檢測(cè)法[6]是在AFD的基礎(chǔ)上進(jìn)行了正反饋的線性放大處理，如式（1）所示，重新定義截?cái)嘞禂?shù)為：

cfk=cf0+k（（fk-1）―f0） （1）

式中：為截?cái)嘞禂?shù)初值，K是反饋系數(shù)，是第k-1次檢測(cè)到的PCC處的頻率，是電網(wǎng)工頻（50Hz）。

未形成孤島時(shí)，和相等，即公式（1）括號(hào)內(nèi)部分為0；當(dāng)PV系統(tǒng)和電網(wǎng)斷開(kāi)時(shí)，逐漸增大，公式（1）等號(hào)右側(cè)后半部分不斷增大，直至越過(guò)頻率保護(hù)限值。反饋系數(shù)K的控制可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)速度的調(diào)節(jié)、頻率負(fù)向變化的檢測(cè)，同時(shí)也減小了NDZ的范圍。

較被動(dòng)式孤島檢測(cè)技術(shù)，主動(dòng)式的孤島檢測(cè)方法檢測(cè)盲區(qū)更小、檢測(cè)速度更快；不足是會(huì)向電網(wǎng)注入少量的諧波，對(duì)系統(tǒng)電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。

4、結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)孤島效應(yīng)的形成原因及其對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響做了深入的分析，對(duì)比闡述了三類(lèi)孤島檢測(cè)技術(shù)的原理和技術(shù)性能。此外，未來(lái)在開(kāi)發(fā)新孤島檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，多種檢測(cè)技術(shù)的組合使用方法也是一個(gè)提高孤島檢測(cè)效率及性能的研究方向。

【參考文獻(xiàn)】

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篇6

上世紀(jì)70年代，能源危機(jī)的爆發(fā)和日益惡化的環(huán)境引發(fā)全球的思考，發(fā)展可再生、無(wú)污染能源成為人類(lèi)的共識(shí)。在此前提下，太陽(yáng)能特別是太陽(yáng)能光伏發(fā)電，在世界范圍內(nèi)受到高度重視，獲得飛速發(fā)展。這也給農(nóng)業(yè)溫室大棚的發(fā)展提供了一個(gè)新的平臺(tái)。溫室大棚突破了傳統(tǒng)作物種植受季節(jié)、環(huán)境、氣候等諸多因素的限制，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重大意義。但目前我國(guó)溫室大棚多依靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行管理，自動(dòng)化程度不高，這種方式生產(chǎn)效率較低，不適合工廠化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，且對(duì)種植者的素質(zhì)要求較高。而智能型光伏溫室大棚能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境各基本要素的控制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化生產(chǎn)，并解決了無(wú)電、缺電地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的供電問(wèn)題。

2 光伏技術(shù)與溫室大棚的結(jié)合

這種溫室大棚采用非晶硅薄膜式太陽(yáng)能電池。

首先，薄膜電池弱光性好，陰雨天也能發(fā)電，常年累計(jì)發(fā)電量比普通的晶硅電池高20%左右。其次，這種電池利用薄膜的分光技術(shù)將作物所需波段的太陽(yáng)光穿透電池后被作物吸收，作物生長(zhǎng)不需要的波段則被用于薄膜電池吸收發(fā)電，部分被轉(zhuǎn)換成熱能以提高棚內(nèi)溫度。植物進(jìn)行光合作用主要是利用有效光譜為440nm的藍(lán)光和660nm的紅光區(qū)，（見(jiàn)圖1所示），而這種薄膜電池的最大吸收波峰在400-600nm，在理論上薄膜電池的最大吸收波峰與植物光合作用的吸收波峰并不沖突（是否完全不影響作物生長(zhǎng)仍在研究中）。另外，紫外線不是作物生長(zhǎng)所需，甚至?xí)茐淖魑铮∧る姵乜梢詫?duì)其進(jìn)行吸收，省卻了加遮陽(yáng)網(wǎng)的麻煩。

非晶薄膜電池使得光伏與溫室大棚能夠更好的融合，在不影響大棚內(nèi)作物正常生長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，能夠借用大棚的向陽(yáng)面直接低成本發(fā)電，供大棚內(nèi)的各種設(shè)備使用（見(jiàn)圖3所示），實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排；同時(shí)，也充分有效的利用了土地資源，使農(nóng)業(yè)用地的利用最大化。

3 光伏溫室大棚的智能控制系統(tǒng)

雖然溫室大棚在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，但大多數(shù)未采用智能控制技術(shù)，自動(dòng)化程度低，環(huán)境控制能力有限，這也在一定程度上影響了溫室作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，因此，溫室大棚智能控制系統(tǒng)的建立很有必要。

影響作物生長(zhǎng)的因素主要有溫度、濕度、CO2濃度以及光照等，其間還要進(jìn)行殺蟲(chóng)、灌溉等工作，如果能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)這些因素的智能控制，不僅可以減輕種植者的負(fù)擔(dān)，還能提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。而整個(gè)系統(tǒng)的用電可以由太陽(yáng)能薄膜電池提供，即使將大棚建在無(wú)法利用電網(wǎng)電能的偏遠(yuǎn)地區(qū)，也不會(huì)受到限制。光伏溫室大棚的智能控制系統(tǒng)原理如圖4所示。

1）溫度的調(diào)節(jié)：根據(jù)棚內(nèi)作物設(shè)置最佳溫度范圍，并通過(guò)溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)室溫低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)棚外陽(yáng)光情況（通過(guò)光照傳感器檢測(cè)）利用太陽(yáng)能加熱器（陽(yáng)光充足時(shí)）或者電加熱設(shè)備（陽(yáng)光不足時(shí)）進(jìn)行升溫，電加熱部分由蓄電池組供電。當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，采用濕簾-風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行降溫，濕簾是利用水蒸發(fā)吸熱原理降溫，風(fēng)機(jī)則通過(guò)產(chǎn)生的風(fēng)壓強(qiáng)制空氣流動(dòng)進(jìn)行降溫。有研究表明，大棚的室溫達(dá)到33度時(shí)便需要強(qiáng)制降溫，否則會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，濕簾和風(fēng)機(jī)二者結(jié)合使用，有效控制了棚內(nèi)高溫的產(chǎn)生。

2）濕度的調(diào)節(jié)：如同溫度調(diào)節(jié)，當(dāng)棚內(nèi)濕度低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能水泵工作，通過(guò)大棚頂端的噴嘴噴出的噴霧來(lái)提高濕度，這樣也避免了濕度過(guò)大。當(dāng)濕度高于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)窗開(kāi)啟進(jìn)行通風(fēng)，利用濕度差來(lái)進(jìn)行室內(nèi)外的空氣交換，以降低濕度，必要時(shí)可以驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)加快空氣流動(dòng)和交換。

3）CO2濃度的調(diào)節(jié)：CO2是作物進(jìn)行光合作用的重要原料，適宜的濃度可以使作物活力增強(qiáng)、產(chǎn)量增加，溫室大棚是相對(duì)封閉的環(huán)境，使得對(duì)CO2濃度進(jìn)行控制成為可能。提高CO2濃度是通過(guò)CO2發(fā)生器實(shí)現(xiàn)的，棚內(nèi)濃度低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)控制CO2發(fā)生器工作；濃度過(guò)高時(shí)，則驅(qū)動(dòng)電動(dòng)窗開(kāi)啟進(jìn)行通風(fēng)。

4）光照的調(diào)節(jié)：傳統(tǒng)的大棚需要遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行遮陽(yáng)，但這種光伏溫室大棚的太陽(yáng)能薄膜電池本身就具有遮陽(yáng)功能，且利用分光技術(shù)將不利于作物的光譜光照吸收，作物所需的則可以正常穿透（見(jiàn)前文所述），因此，可以兼作遮陽(yáng)網(wǎng)使用。當(dāng)光照弱于正常值時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的光照度，控制開(kāi)啟相應(yīng)數(shù)量的LED補(bǔ)光燈，以滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)的光照要求。另外，還可以根據(jù)作物的特性適當(dāng)延長(zhǎng)光照時(shí)間，提高作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，甚至也可以用來(lái)反季節(jié)培植作物。

5）雨感功能：溫室大棚能的智能控制系統(tǒng)能夠檢測(cè)天氣狀況，并適時(shí)進(jìn)行防護(hù)處理。當(dāng)出現(xiàn)下雨的天氣時(shí)，系統(tǒng)接受到傳感器感應(yīng)到雨滴的信息，并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)窗自動(dòng)關(guān)閉，使棚內(nèi)作物避免遭遇“雨災(zāi)”。

6）殺蟲(chóng)功能：大棚內(nèi)作物生長(zhǎng)可能會(huì)遭到害蟲(chóng)的侵?jǐn)_，再加上通風(fēng)需要，時(shí)常開(kāi)啟電動(dòng)窗，棚外的害蟲(chóng)也難免進(jìn)入，為盡量減少使用農(nóng)藥，培植綠色作物，棚內(nèi)配置了太陽(yáng)能殺蟲(chóng)燈。這種殺蟲(chóng)燈通過(guò)紫外光利用昆蟲(chóng)趨光的特性將其引誘，并用高壓網(wǎng)將害蟲(chóng)擊殺。殺蟲(chóng)燈由智能系統(tǒng)控制開(kāi)關(guān)時(shí)間，并由薄膜電池充電的蓄電池為其供應(yīng)電能。

7）灌溉功能：棚內(nèi)安裝了土壤濕度傳感器，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳至控制系統(tǒng)，當(dāng)作物需要灌溉時(shí)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)光伏水泵工作為其提供水源。而光伏水泵也肩負(fù)著為屋頂噴嘴提供水源的工作（見(jiàn)上文所述），其工作與否完全取決于棚內(nèi)作物的需要，避免了過(guò)量用水，起到節(jié)水作用。

4 智能型光伏溫室大棚的前景展望

智能型光伏溫室大棚利用光伏技術(shù)和智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)棚內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度以及光照的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，并根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)進(jìn)行“避雨”、殺蟲(chóng)、灌溉等一系列工作，真正實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化，在減輕種植者負(fù)擔(dān)的同時(shí)，也提高了農(nóng)作物的生產(chǎn)效率。而整個(gè)系統(tǒng)只需要用大棚上安裝的太陽(yáng)能薄膜電池來(lái)供給能量便可運(yùn)行，無(wú)污染且節(jié)約能源，也保證了不便接入電網(wǎng)偏遠(yuǎn)地區(qū)的正常使用。

目前，光伏和智能控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于起步階段。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的提高對(duì)我國(guó)有著重要意義，多學(xué)科與農(nóng)業(yè)的融合將是農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然方向。而對(duì)于光伏行業(yè)來(lái)說(shuō)，將溫室大棚透光屋面充分利用，作為光伏發(fā)電的建筑基礎(chǔ)，可以節(jié)約大量的土地資源，有助于實(shí)現(xiàn)低成本發(fā)電。另外，加強(qiáng)對(duì)各類(lèi)作物生長(zhǎng)機(jī)理的基礎(chǔ)性研究對(duì)普及和推廣這種智能型光伏溫室大棚有著重要意義，有助于推動(dòng)這種大棚從概念性展示向?qū)嵱秒A段的發(fā)展，以真正實(shí)現(xiàn)提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量，又兼顧發(fā)電的雙贏效果。

篇7

引言

在人們對(duì)能源需求急劇增加,而化石能源日益匱乏的背景下,開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能等可再生能源越來(lái)越受到重視。世界各國(guó)政府紛紛把充分開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能作為可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策,其中光伏發(fā)電最受矚目。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是新能源的重要組成部分,被認(rèn)為是當(dāng)前世界上最有發(fā)展前景的新能源技術(shù),各發(fā)達(dá)國(guó)家均投入巨額資金競(jìng)相研究開(kāi)發(fā),并積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,大力拓市場(chǎng)應(yīng)用。太陽(yáng)能的利用雖然是無(wú)地域限制,隨處可得,但目前光伏發(fā)電系統(tǒng)效率偏低是光伏發(fā)電大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸,因此如何最大限度地利用光伏陣列所產(chǎn)生的能量是關(guān)鍵問(wèn)題所在。

1、概述

能源是推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和繁榮的車(chē)輪，20世紀(jì)至今，在世界能源體系中，煤、石油、天然氣等非可再生資源成為人類(lèi)社會(huì)文明進(jìn)步的主要能源結(jié)構(gòu)。隨著社會(huì)進(jìn)步歷程的加速發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)對(duì)非可再生能源的需求量也不斷地增加，由于人類(lèi)對(duì)非可再生資源過(guò)度地開(kāi)采利用以及一些不合理的維護(hù)等，致使了全球性的環(huán)境污染及資源枯竭。

21世紀(jì)的今天，人類(lèi)在能源利用方面面對(duì)著巨大的挑戰(zhàn)，這主要包括：大規(guī)模地開(kāi)采及不合理地利用煤、石油、天然氣等非可再生資源，造成了非可再生資源儲(chǔ)量的銳減和枯竭；另一方面，以煤、石油、天然氣等化石燃料為主的傳統(tǒng)能源體系在人類(lèi)強(qiáng)調(diào)走可持續(xù)發(fā)展道路的今天遇到了極大的限制。

太陽(yáng)能資源是一種分布廣泛、儲(chǔ)量無(wú)限的清潔無(wú)污染能源，被科學(xué)家譽(yù)為是世界上最理想的綠色資源，是人類(lèi)開(kāi)發(fā)和利用新能源的首選資源。開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能的基本方式有：一是利用光熱轉(zhuǎn)換，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成熱能；二是利用光伏陣列通過(guò)匯流裝置間接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)為電能，即光伏發(fā)電。截止到今天，在開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的過(guò)程中，光伏發(fā)電已然成為其最主要的途徑，從上世紀(jì)80年代起，光伏產(chǎn)業(yè)就成為世界上飛速增長(zhǎng)的新型產(chǎn)業(yè)之一，隨著各國(guó)不斷地加強(qiáng)對(duì)可再生資源開(kāi)發(fā)利用重視的力度，光伏這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展市場(chǎng)將會(huì)更加廣闊。

光伏電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，其輸出電流、電壓的大小和穩(wěn)定情況不僅與電池本身結(jié)構(gòu)等參數(shù)有關(guān)，而且還很大程度地隨著環(huán)境溫度、光照的改變而波動(dòng)起伏。同時(shí)由于外界環(huán)境因素變化無(wú)常，致使光伏電池的輸出特性表現(xiàn)為非線性，因而在一天當(dāng)中某一特定工作條件之下，光伏電池功率輸出存在唯一的最大值點(diǎn)。為了更有效地利用光伏電池，應(yīng)當(dāng)采取一定的控制技術(shù)，來(lái)確保光伏電池實(shí)時(shí)都能輸出最大功率，這即是最大功率跟蹤（MaximumPowerPointTracking，MPPT）技術(shù)。在實(shí)際光伏發(fā)電系統(tǒng)中，裝設(shè)MPPT控制裝置，能夠有效提高光伏電池的發(fā)電效率。

2、光伏發(fā)電存在的問(wèn)題

近年來(lái)光伏發(fā)電雖然從技術(shù)和市場(chǎng)上都得到了飛速發(fā)展,但值得注意的是,光伏發(fā)電自身存在一些問(wèn)題需要亟待解決:

1）發(fā)電效率偏低,目前我國(guó)火電機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)一般可達(dá)500小時(shí)以上,最高可達(dá)7000小時(shí)以上,水電年機(jī)組利用小時(shí)約在3500小時(shí)左右,而光伏組件只有2000小時(shí)左右。

2）發(fā)電成本偏高,目前生產(chǎn)一度電,火電成本約為0.4~0.5元,水電成本約為0.2~0.3元,核電成本約0.3~0.4為元,風(fēng)電成本約在0.6元以上,而光狀發(fā)電成本在1元以上;從上網(wǎng)電價(jià)看,風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)約為火電1.3倍,而光伏上網(wǎng)電價(jià)約為火電的2.2倍。

要提高光伏發(fā)電在可再生能源應(yīng)用中的比例,必須從提高效率和降低成本兩方面入手,這就需要從光伏組件的材料與制作工藝、光伏陣列的配置優(yōu)化、逆變器的拓?fù)渑c控制等多方面考慮,尋找一切盡可能提高光伏發(fā)電效率與降低成本的方法。

3、效率影響因素分析

3.1、自然環(huán)境因素:光輻照資源、溫度太陽(yáng)福射強(qiáng)度指太陽(yáng)投射到組件單位面積上的福射功率,這里的溫度是環(huán)境溫度,光伏組件的工作溫度一般比環(huán)境溫度高。根據(jù)光伏組件的工作特性,其輸出電壓和電流都會(huì)隨著太陽(yáng)福射強(qiáng)度和溫度的變化而變化,因此環(huán)境因素會(huì)影響光伏組件的工作性能,從而影響光伏組件的轉(zhuǎn)換效率。

3.2、光伏組件

光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率、組件標(biāo)稱(chēng)功率偏差、組件的光照人射率和組件初始光致衰退效應(yīng)這4個(gè)方面因素影響光伏電站效率。光伏組件的轉(zhuǎn)換效率越高、標(biāo)稱(chēng)功率正偏差越大、光照人射率越高、光致衰退效應(yīng)越小，光伏電站效率越高。如果光伏組件衰減越慢，電站長(zhǎng)期效率越高。

3.3、光伏組件匹配

由于制造工藝限制，同型號(hào)的光伏組件存在制造誤差。當(dāng)組件構(gòu)成方陣時(shí)，會(huì)產(chǎn)生組件匹配損失，組件串聯(lián)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流損失，組件并聯(lián)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓損失。組件匹配損失范圍在1.5%一3％，典型值為2％。

3.4、電池溫度

光伏電池的工作溫度對(duì)光伏方陣的輸出功率響重大影響，單晶硅電池功率溫度系數(shù)為一0.5％/℃即電池工作溫度上升1℃，電池輸出功率降低0.5％。如果由于環(huán)境溫度和太陽(yáng)輻射使得電池工作溫度由于標(biāo)準(zhǔn)條件工作溫度35℃，使得電池功率下降17.5％，進(jìn)而光伏電站效率也至少下降17.5％。

3.5、MPP損耗

MPP所造成的功率損失包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)跟蹤損失。靜態(tài)跟蹤損失是指最大功率點(diǎn)跟蹤算法并不能跟蹤到真正的最大功率點(diǎn)造成的能錄損失,如目前采用的的擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法,這兩種算法由是基于擾動(dòng)步進(jìn)行最大功率點(diǎn)蹤,所以在最大功率點(diǎn)附近會(huì)產(chǎn)生振蕩,從而造成能量損失。動(dòng)態(tài)最大功率點(diǎn)跟蹤損失是指在進(jìn)行最大功率跟蹤過(guò)程中,外界環(huán)境輻射強(qiáng)度、溫度等發(fā)生變化時(shí),最大功率點(diǎn)跟蹤算法不能跟蹤到真正的最大功率點(diǎn)造成的能量損失。

3.6、線損、變壓器損耗

光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要使用電纜來(lái)進(jìn)行電能傳輸,因此傳輸過(guò)程中必然存在阻抗損耗。對(duì)于大型光狀發(fā)電系統(tǒng),交流電能并網(wǎng)前需要變壓器升壓,其系統(tǒng)損耗相對(duì)于小型光伏發(fā)電系統(tǒng)多了變壓器損耗。

4、優(yōu)化

4.1、建筑物表面對(duì)光伏發(fā)電的影響

對(duì)于地面大型光伏電站,光伏陣列基本能采用最優(yōu)傾角和方位角進(jìn)行安裝,但對(duì)于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),尤其是建筑光伏,其朝向和傾角就有各種各樣的可能,如光伏幕墻、斜屋頂?shù)?。?duì)于建筑光伏,組件傾角和方位角朝向的選擇需考慮建筑的美觀度、陣列安裝的復(fù)雜度以及建筑物的朝向等,因此在設(shè)計(jì)安裝應(yīng)在保證安裝可行的基礎(chǔ)上盡量降低建筑物對(duì)光伏陣列發(fā)電量的影響。

4.2、優(yōu)選設(shè)備，特別是優(yōu)選組件和逆變器。在試驗(yàn)電站里，對(duì)比不同組件或逆變器的發(fā)電量，進(jìn)而確定最佳性?xún)r(jià)比的設(shè)備。

4.3、積極進(jìn)行系統(tǒng)集成研發(fā)工作，主要目標(biāo)是提高效率、降低成本，包括開(kāi)展系統(tǒng)解決方案的研發(fā)和推廣;新技術(shù)、新產(chǎn)品的跟蹤和應(yīng)用;光伏電

站及其環(huán)節(jié)的(效率)檢測(cè)和分析;技術(shù)信息化(數(shù)據(jù)庫(kù))以及工程共性難題研究和解決。

4.4、逐步提高光伏電站設(shè)計(jì)技術(shù)水平，能夠根據(jù)地理位置、氣候條件、污染情況、客戶(hù)需求、風(fēng)險(xiǎn)控制和生態(tài)環(huán)境等條件設(shè)計(jì)最佳的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

4.5、加強(qiáng)光伏電站效率檢測(cè)和工程評(píng)價(jià)工作。構(gòu)建電站效率檢測(cè)、優(yōu)化方案研發(fā)、示范電站測(cè)試、工程項(xiàng)目推廣等環(huán)節(jié)組成的循環(huán)機(jī)制，不斷提高光伏電站性能。

結(jié)束語(yǔ)

光伏電站發(fā)電系統(tǒng)其自身的特點(diǎn),沿用傳統(tǒng)跟蹤模式會(huì)使建設(shè)成本攀高,甚至提高的發(fā)電效率還不足于彌補(bǔ)建設(shè)成本的升高,本文分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)效率的提高的相關(guān)方面,但是其還是有需要不足，需要進(jìn)一步的研究采取相應(yīng)的措施。

參考文獻(xiàn)

篇8

光伏系統(tǒng)中，如何提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率，以使照到地面上的太陽(yáng)光子的能量盡可能被吸收轉(zhuǎn)換成電能，從而對(duì)發(fā)展清潔能源、降低不可再生能源的消耗和碳排放，具有十分重要的意義，而由此產(chǎn)生的最大功率點(diǎn)跟蹤（Maximum Power Point Tracking， 即MPPT）跟蹤技術(shù)也成為了光伏發(fā)電系統(tǒng)研究的一個(gè)重要方向。

最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）是指根據(jù)環(huán)境和負(fù)載的變化，采用一系列硬件設(shè)備和配套軟件控制方法，通過(guò)控制太陽(yáng)能光伏發(fā)電模塊輸出電壓和輸出電流，使輸出功率始終保持在光伏模塊最大輸出功率曲線上，從而最大限度發(fā)揮太陽(yáng)能光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率，這對(duì)提高光伏系統(tǒng)的單位面積功率密度和降低投資成本具有重要意義。

實(shí)驗(yàn)表明，光伏系統(tǒng)的I-U輸出特性隨環(huán)境溫度、光照強(qiáng)度以及負(fù)載變化而變化，為非線性關(guān)系，這些變化規(guī)律能通過(guò)PV（Photovoltaic，光伏）的系統(tǒng)狀態(tài)（PV電池端口電壓Upv和電流Ipv）形成控制信號(hào)。傳統(tǒng)的MPPT方法可分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)MPPT方法，而最常用的閉環(huán)MPPT基本方法包括電導(dǎo)增量法（Incremental Conductance，INC）和擾動(dòng)觀察法（Perturbation and Observation Method）?；跀_動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法的研究方法的選擇上，據(jù)國(guó)內(nèi)期刊文獻(xiàn)顯示，有文獻(xiàn)[1]基于擾動(dòng)觀察法和短路電流法對(duì)MPPT進(jìn)行研究，文獻(xiàn)[2]利用單片機(jī)檢測(cè)PV端口電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)天氣變化的擾動(dòng)法MP

PT研究，文獻(xiàn)[3]采用零均值電導(dǎo)增量法進(jìn)行MPPT跟蹤的研究，文獻(xiàn)[4]應(yīng)用電導(dǎo)增量法對(duì)MPPT跟蹤的研究等；文章先對(duì)光伏陣列的輸出特性進(jìn)行分析，接著基于擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法算法，對(duì)MPPT跟蹤要點(diǎn)進(jìn)行分析，然后指出存在問(wèn)題并進(jìn)行優(yōu)化探討，最后形成結(jié)論。

1 光伏陣列的輸出特性分析

1.1 光伏陣列的電路模型[3]

太陽(yáng)能光伏陣列是利用晶體半導(dǎo)體在受到光照射時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（光生伏特效應(yīng)），從而產(chǎn)生電能帶動(dòng)負(fù)載或?yàn)樾铍姵爻潆姟Ｆ潆姵仉娐纺Ｐ腿鐖D1所示。

圖1中：I為輸出電流，Iph為光伏模塊的光生電流，ID為暗電流， Rs為內(nèi)阻，Ish為旁路電流，Rsh為并聯(lián)旁路電阻，U為開(kāi)路電壓，其接負(fù)載RL后為負(fù)載端電壓URL。

輸出負(fù)載RL上的電壓、電流關(guān)系式為：

式中：K，q分別為波爾茲曼常數(shù)和電子電荷量；A為太陽(yáng)能板的理想因數(shù)，可取A=1.5；T為光伏面板的溫度；Isat為太陽(yáng)能電池內(nèi)部等效二極管的P-N結(jié)的逆向飽和電流。

1.2 光伏陣列的輸出特性

從以上光伏陣列電路模型分析可知，太陽(yáng)能電池陣列的輸出參數(shù)（輸出電流、開(kāi)路電壓等）是一個(gè)隨光照強(qiáng)度、溫度以及負(fù)載等因素變化的變量。圖2為太陽(yáng)能電池在幾種測(cè)試條件下，即光照強(qiáng)度分別為1000W/m2、600W/m2、200W/m2，溫度T=25℃時(shí)的典型輸出特性。由圖2光伏電池輸出特性曲線可知，光伏電池在輸出電壓較低時(shí)，其輸出電流變化很小，可視為一個(gè)直流的恒流電源。光伏電池的P-U曲線是一個(gè)單峰值曲線，光伏電池輸出功率隨輸出電壓變化而變化，在變化過(guò)程中存在一個(gè)最大值，即最大功率點(diǎn)，如圖2所示。

2 光伏電池模塊MPPT[6]

圖3為PV電池在一定光照條件下的負(fù)載曲線和輸出特性曲線的I-U圖，由圖可見(jiàn)，負(fù)載線與光伏電池輸出特性曲線交于a點(diǎn)，工作點(diǎn)隨光伏模塊的I-U特性和負(fù)載線的變化而變化，工作點(diǎn)不同，光伏電池輸出功率也不同。在不同的負(fù)載和環(huán)境條件下，按Pm=Um?Im輸出值最大來(lái)調(diào)整負(fù)載阻抗，使得Um?Im≈U1?I1，使光伏電能得到最大利用，從而實(shí)現(xiàn) MPPT 的控制。由圖3可知，當(dāng)只考慮光伏電池時(shí)，系統(tǒng)輸出的最大功率點(diǎn)取決于光伏模塊Imax和Umax的交點(diǎn)，若將光伏電池通過(guò)變換器與負(fù)載連接，其工作點(diǎn)則由負(fù)載限定。當(dāng)負(fù)載不可調(diào)節(jié)時(shí)，光伏電池運(yùn)行在a點(diǎn)，該點(diǎn)的輸出功率小于最大功率點(diǎn)（MPP）的輸出功率。當(dāng)負(fù)載可調(diào)節(jié)時(shí)，通過(guò)檢測(cè)光伏電池的輸出U、I，計(jì)算出光伏電池輸出功率，再根據(jù)dP/dU調(diào)整Boost升壓變換器的占空比D，調(diào)節(jié)光伏電池的輸出電壓，從而將負(fù)載電壓調(diào)節(jié)至 （U1+ΔU）處，使負(fù)載功率從a點(diǎn)右移到（a+Δa）點(diǎn)。而（a+Δa）點(diǎn)與光伏電池的MPP曲線在同一條等功率線上，此時(shí)光伏電池的輸出功率最大。當(dāng)外界環(huán)境變化時(shí)，仍然可通過(guò)不斷調(diào)整占空比，實(shí)現(xiàn)光伏電池與 Boost 升壓變換器之間的動(dòng)態(tài)負(fù)載匹配，從而實(shí)時(shí)獲得光伏電池的最大輸出功率。

3 擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法MPPT跟蹤策略要點(diǎn)分析[6][7]

3.1 擾動(dòng)觀察法MPPT跟蹤策略要點(diǎn)

擾動(dòng)觀察法通過(guò)改變光伏模塊的輸出電壓，通過(guò)控制器施加一定的擾動(dòng)增量U，得到光伏電池在擾動(dòng)下的實(shí)時(shí)輸出功率，然后將其和上一采樣時(shí)刻的功率相比較。若大于上一時(shí)刻功率，則維持原來(lái)電壓擾動(dòng)的方向；若小于上一時(shí)刻功率，則施加反向擾動(dòng)電壓。這樣確保了光伏電池的輸出電壓向著輸出功率增大的方向變化，從而實(shí)現(xiàn) MPPT。圖4 為光伏電池輸出功率對(duì)電壓的P-U曲線。由圖可知，在MPP處的功率對(duì)電壓的導(dǎo)數(shù)為零；在MPP左邊導(dǎo)數(shù)為正，在MPP右邊導(dǎo)數(shù)為負(fù)。

dP/dU可表示為[6]：

式中：I/U，I/U 分別為電導(dǎo)和增量電導(dǎo)。

通過(guò)判斷 I/U+I/U 值來(lái)確定擾動(dòng)的方向。當(dāng) I/U+I/U>0，增大光伏模塊的電壓；當(dāng) I/U+I/U=0 時(shí)，維持光伏模塊不變，當(dāng) I/U+I/U

振動(dòng)觀察法算法程序框圖如圖5所示。

3.2 電導(dǎo)增量法（INC法）MPPT跟蹤策略要點(diǎn)[3]

電導(dǎo)增量法是一種以控制、調(diào)整光伏電池的輸出電壓進(jìn)行MPPT的方法，它通過(guò)比較光伏電池的電導(dǎo)和瞬間電導(dǎo)來(lái)改變輸出電壓參數(shù)，從而使工作點(diǎn)工作在光伏電池的最大輸出功率曲線上，其算法的數(shù)學(xué)模型為：

即在最大功率點(diǎn)有：

其算法程序流程圖如圖6所示。

圖6中，U0、U分別為光伏電池輸出電壓初值和增量；dI和dU 分別為光伏電池兩次采樣讀取的電流差值和電壓差值；U（i）和I（i）分別為光伏電池統(tǒng)第i次采樣的輸出電壓值和電流值。

4 存在問(wèn)題與優(yōu)化探討

4.1 擾動(dòng)觀察法

擾動(dòng)觀察法雖然具有計(jì)算簡(jiǎn)單，無(wú)需PV電池模塊的具體參數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在跟蹤響應(yīng)速度慢，穩(wěn)態(tài)情況下，由于不可避免的輸入誤差，會(huì)造成光伏模塊的實(shí)際工作點(diǎn)在MPP附近振蕩、波動(dòng)，造成功率損失，而且在光照強(qiáng)度變化快的情況下會(huì)背離實(shí)際最大功率點(diǎn)的變化方向，造成振蕩過(guò)大跟蹤失敗。

為避免上述反應(yīng)速度慢、效率低及工作點(diǎn)波動(dòng)過(guò)大等不利情況，實(shí)踐中應(yīng)考慮對(duì)傳統(tǒng)的擾動(dòng)觀察法進(jìn)行改進(jìn)，以提高其精度和穩(wěn)定性。例如，將光伏系統(tǒng)輸出參數(shù)的采樣信號(hào)通過(guò)DSP控制器進(jìn)行閉環(huán)反饋控制，充電電路采用變換器調(diào)制。利用DSP控制器的A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)采集計(jì)算PV系統(tǒng)的輸出功率，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓波型的占空比，控制變換器的半導(dǎo)體功率管開(kāi)關(guān)時(shí)間，調(diào)整系統(tǒng)負(fù)載的等效阻抗與太陽(yáng)能板的內(nèi)阻相匹配，從而使太陽(yáng)能板輸出最大功率?；蚪Y(jié)合其它方法，采用綜合算法以提高精度和穩(wěn)定性。

4.2 電導(dǎo)增量法

電導(dǎo)增量法通過(guò)比較光伏模塊的電導(dǎo)和瞬間電導(dǎo)來(lái)改變控制信號(hào)，能減小跟蹤的穩(wěn)態(tài)振蕩，精度較擾動(dòng)法精確，響應(yīng)速度較快，在溫度和（或）光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓能以平衡的方式跟蹤其變化。但是，該方法計(jì)算復(fù)雜，對(duì)參數(shù)檢測(cè)精度要求高，當(dāng)受到噪聲、測(cè)量誤差和數(shù)字控制量化誤差時(shí)，該方法也無(wú)法避免最大功率點(diǎn)附近的振蕩，特別是當(dāng)外界環(huán)境變化劇烈時(shí)。

為避免上述環(huán)境影響和輸入誤差所帶來(lái)的振蕩，實(shí)踐中應(yīng)考慮對(duì)傳統(tǒng)的電導(dǎo)增量法進(jìn)行改進(jìn)，以提高其精度和穩(wěn)定性。例如，采用零均值電導(dǎo)增量法[3]，或結(jié)合其它方法，采用綜合算法以提高精度和穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語(yǔ)

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的I-U輸出特性為非線性關(guān)系，輸出特性隨外界溫度、光照和負(fù)載的變化而變化。擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法是目前最常用的閉環(huán)控制最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）的兩種方法，其中擾動(dòng)觀察法雖然具有計(jì)算簡(jiǎn)單，無(wú)需PV電池模塊的具體參數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)單一的擾動(dòng)觀察法存在跟蹤響應(yīng)速度慢，穩(wěn)態(tài)情況下，會(huì)造成實(shí)際工作點(diǎn)的振蕩、功率損失甚至跟蹤失敗，因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)優(yōu)化算法，例如，引入DSP控制器或單片機(jī)控制調(diào)節(jié)PMW波占空比，或與其它算法結(jié)合采取綜合控制。與擾動(dòng)觀察法相比，電導(dǎo)增量法具有更小的穩(wěn)態(tài)振蕩，和更優(yōu)的精度，響應(yīng)速度較快，但該方法對(duì)參數(shù)檢測(cè)精度要求高，當(dāng)受到噪聲、測(cè)量誤差和數(shù)字控制量化誤差時(shí)，也無(wú)法避免最大功率點(diǎn)附近的振蕩，因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)也應(yīng)優(yōu)化算法，例如，采用零均值電導(dǎo)增量法，或結(jié)合其它方法，采用綜合算法以提高精度和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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[2]黃禮明，連永圣，陳標(biāo)龍，等.基于擾動(dòng)觀察法的MPPT控制優(yōu)化策略[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，12，34（24）：206-208.

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篇9

文章編號(hào)：1004373X(2008)2201802

Maximum Power Point Tracking Control Method Based on Incremental Conductance

HUANG Yao,HUANG Hongquan

(College of Electrical Engineering,Guangxi University,Nanning,530004,China)

Abstract：Maximum Power Point Tracking(MPPT) is one of the important problems for the photovoltaic system.This paper introduces the construction of photovohaic system.A type of maximum power point tracking control method is proposed using incremental conductance based on the analysis of the photovohaic cell′s P-V curves,associating it with photovohaic grid-connected inverter′s characteristics and mechanism of MPPT.This method can make the control accurate and response pace speedy.

Keywords：solar power;photovoltaic system;maximum power point tracking;incremental conductance

能源緊缺,環(huán)境惡化是日趨嚴(yán)重的全球性問(wèn)題。人類(lèi)為追求可持續(xù)性發(fā)展，正積極發(fā)展可再生能源技術(shù)，尋找新能源已經(jīng)是當(dāng)前人類(lèi)面臨的迫切課題［1］。太陽(yáng)能以其清沽、無(wú)污染，并且取之不盡、用之不竭等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越得到人們的關(guān)注。全球能源專(zhuān)家們一致認(rèn)定［2］：太陽(yáng)能將成為21世紀(jì)最重要的能源之一。最近幾十年，太陽(yáng)能的光伏利用得到了迅猛的發(fā)展，受到了各國(guó)的普遍重視。光伏并網(wǎng)發(fā)電將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能饋送給電網(wǎng)，是太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)?；l(fā)展的必然方向。其在緩解能源危機(jī)以及保護(hù)環(huán)境等方面都具有重大意義。

光伏系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)一是初期投資比較大，二是太陽(yáng)電池陣列的光電轉(zhuǎn)換效率太低，目前最高的轉(zhuǎn)換效率在實(shí)驗(yàn)室條件下也不超過(guò)30％［3］。為了解決這些問(wèn)題，首先要研制價(jià)格低廉的并且能量轉(zhuǎn)換效率高的光電材料，其次是在控制上實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)電池陣列的最大功率輸出。目前，光伏系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤問(wèn)題已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。

1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，控制單元MPPT為最大功率跟蹤控制單元，其完成太陽(yáng)電池陣列最大功率點(diǎn)工作電壓Ur的確定。AVR為電壓調(diào)節(jié)控制單元，其調(diào)節(jié)輸出為并網(wǎng)電流幅值給定Ip，電流控制單元完成并網(wǎng)交流電流的跟蹤控制。

圖1 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 光伏陣列輸出特性

光伏陣列輸出特性具有非線性特征，并且其輸出受光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度和負(fù)載情況影響［4］。在一定的光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下，光伏電池可以工作在不同的輸出電壓，但是只有在某一輸出電壓值時(shí)，光伏電池的輸出功率才達(dá)到最大值，這時(shí)光伏電池的工作點(diǎn)就達(dá)到了輸出功率電壓曲線的最高點(diǎn)，稱(chēng)之為最大功率點(diǎn)（Maximum Power Point，MPP）［4］。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，要提高系統(tǒng)的整體效率，一個(gè)重要的途徑就是實(shí)時(shí)調(diào)整光伏電池的工作點(diǎn)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近，這一過(guò)程就稱(chēng)之為最大功率點(diǎn)跟蹤（Maximum Power Point Tracking，MPPT）。

圖2為太陽(yáng)電池陣列的輸出功率P-U曲線，由圖可知當(dāng)陣列工作電壓小于最大功率點(diǎn)電壓Umax時(shí)，陣列輸出功率隨太陽(yáng)電池端電壓UPV上升而增加；當(dāng)陣列工作電壓大于最大功率點(diǎn)電壓Umax時(shí)，陣列輸出功率隨UPV上升而減小。MPPT的實(shí)質(zhì)是一個(gè)自尋優(yōu)過(guò)程［5-9］，即通過(guò)控制陣列端電壓UPV，使陣列能在各種不同的日照和溫度環(huán)境下智能化地輸出最大功率。

圖2 太陽(yáng)電池的輸出功率P-U曲線

3 最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制

光伏系統(tǒng)常用的最大功率點(diǎn)跟蹤方法有:定電壓跟蹤、擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法、最優(yōu)梯度法、滯環(huán)比較法、間歇掃描法、模糊控制法、實(shí)時(shí)監(jiān)控法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法等［10］。這些方法都是根據(jù)太陽(yáng)電池的特性曲線上最大功率點(diǎn)的特點(diǎn)來(lái)搜索最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓，有的方法需要大量的計(jì)算，有的方法需要實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，可以根據(jù)不同的系統(tǒng)要求選用不同的控制方法。

3.1 電導(dǎo)增量法

電導(dǎo)增量法（Incremental Conductance）是MPPT控制常用的算法之一［4］。通過(guò)光伏陣列P-U曲線可知最大值Pmax處的斜率為零，所以有：

ИPmax=U?I（1）

dP/dU=I+U?dI/dU=0（2）

dI/dU=－I/U（3）И

式（3）為達(dá)到最大功率點(diǎn)的條件，當(dāng)輸出電導(dǎo)的變化量等于輸出電導(dǎo)的負(fù)值時(shí)，光伏陣列工作在最大功率點(diǎn)。

3.2 本文提出的電導(dǎo)增量法

本文控制方法的程序流程圖如圖3所示，Un，In為檢測(cè)到光伏陣列當(dāng)前電壓、電流值，Ub，Ib為上一控制周期的采樣值。程序讀進(jìn)新值后先計(jì)算其與舊值之差，再判斷電壓差值是否為零（因后面做除法時(shí)分母不得為零）；若不為零，再判斷式（3）是否成立，若成立則表示功率曲線斜率為零，達(dá)到最大功率點(diǎn)；若電導(dǎo)變化量大于負(fù)電導(dǎo)值，則表示功率曲線斜率為正，Ur值將增加；反之Ur將減少。再來(lái)討論電壓差值為零的情況，這時(shí)可以暫不處理Ur，Ы行下一個(gè)周期的檢測(cè)，直到檢測(cè)到電壓差值不為零。

圖3 電導(dǎo)增量法程序

4 結(jié) 語(yǔ)

電導(dǎo)增量法控制精確，響應(yīng)速度比較快，適用于大氣條件變化較快的場(chǎng)合。但是對(duì)硬件的要求特別是傳感器的精度要求比較高，系統(tǒng)各個(gè)部分響應(yīng)速度都要求比較快。這種最大功率點(diǎn)跟蹤方法在光強(qiáng)和溫度大范圍變化的情況下具有高速、穩(wěn)定跟蹤特性。

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篇10

其次，全球光伏市場(chǎng)波動(dòng)和競(jìng)爭(zhēng)加劇。由于各國(guó)光伏產(chǎn)能迅速擴(kuò)張導(dǎo)致供過(guò)于求，以及受到國(guó)際金融危機(jī)等影響，2008年后光伏市場(chǎng)產(chǎn)品價(jià)格逐步下滑，太陽(yáng)能組件制造企業(yè)普遍虧損。在此背景下，全球貿(mào)易保護(hù)主義抬頭，2011年美國(guó)對(duì)中國(guó)光伏企業(yè)發(fā)動(dòng)“雙反調(diào)查”，2012年美國(guó)商務(wù)部終裁對(duì)中國(guó)光伏企業(yè)征收反傾銷(xiāo)稅、反補(bǔ)貼稅；2013年6月，歐盟基于“雙反調(diào)查”，對(duì)中國(guó)光伏企業(yè)執(zhí)行11.8%的臨時(shí)稅率，近期中歐就中國(guó)輸歐光伏產(chǎn)品貿(mào)易爭(zhēng)端達(dá)成價(jià)格、出口數(shù)量等承諾協(xié)議；印度也對(duì)來(lái)自中國(guó)、美國(guó)等的太陽(yáng)能電池組件發(fā)起反傾銷(xiāo)調(diào)查。

再次，國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨困境。我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)2004年后快速發(fā)展，從無(wú)到有、從小到大，從粗放發(fā)展到技術(shù)提升、結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展，2007年至今光伏電池產(chǎn)量居世界首位，產(chǎn)能占全球60%，成為全球最大的光伏產(chǎn)品輸出地。我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的最大挑戰(zhàn)在于“兩頭在外”：多晶硅材料約50%從國(guó)外進(jìn)口，光伏電池生產(chǎn)設(shè)備主要依靠進(jìn)口；光伏電池產(chǎn)品90%出口國(guó)外，其中60%出口歐盟。受美國(guó)“雙反”影響，我國(guó)對(duì)美光伏產(chǎn)品出口下降八成，歐盟市場(chǎng)對(duì)國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)影響更大。在國(guó)外市場(chǎng)低迷及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)未啟動(dòng)背景下，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)嚴(yán)重產(chǎn)能過(guò)剩，2011年第四季度以來(lái)半數(shù)以上電池組件企業(yè)停產(chǎn)，2012年以來(lái)制造環(huán)節(jié)全線虧損，企業(yè)普遍融資困難。當(dāng)務(wù)之急是調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，淘汰落后產(chǎn)能，開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。

分析光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景，據(jù)歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(huì)EPIA預(yù)測(cè)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在21世紀(jì)將成為能源供應(yīng)主體，預(yù)計(jì)2030年、2040年占世界總電力供應(yīng)比重將分別達(dá)到10%、20%以上，21世紀(jì)末占比將達(dá)到60%以上。根據(jù)各國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)路線和裝機(jī)容量規(guī)劃，美日歐2020年裝機(jī)量將是2010年的4倍左右，2030年裝機(jī)量將是2020年的6倍左右。同時(shí)，隨著節(jié)能要求及環(huán)境約束收緊，火力發(fā)電成本將呈上升趨勢(shì)；而光伏組件出貨量每翻一番平均售價(jià)下降約20%，能源轉(zhuǎn)換率可望提升至30%以上，光伏發(fā)電設(shè)備成本尚有30%的下降空間。預(yù)計(jì)全球光伏市場(chǎng)過(guò)剩產(chǎn)能經(jīng)整合重組將重拾升勢(shì)，可再生能源將逐漸發(fā)揮對(duì)傳統(tǒng)能源的替代作用。

上海發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)研發(fā)、服務(wù)集成、金融資源等優(yōu)勢(shì)，但人力、土地和商務(wù)運(yùn)行成本較高，我們堅(jiān)持有所為有所不為，聚焦發(fā)展高附加值的產(chǎn)業(yè)鏈高端環(huán)節(jié)，走出一條適合上海特點(diǎn)的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。2009年《上海推進(jìn)新能源高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化行動(dòng)方案》，大力推進(jìn)太陽(yáng)能光伏等新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成產(chǎn)業(yè)鏈集聚態(tài)勢(shì)。其中電池組件領(lǐng)域集聚了晶澳、中電、神舟、超日等企業(yè)，生產(chǎn)裝備領(lǐng)域有理想能源、空間電源所、漢虹、森松等企業(yè)，集成服務(wù)領(lǐng)域主要有航天機(jī)電太陽(yáng)能科技公司，檢測(cè)認(rèn)證平臺(tái)領(lǐng)域有太陽(yáng)能工程技術(shù)研究中心、上海微系統(tǒng)所等。目前上海晶硅電池及組件產(chǎn)能超過(guò)4.5GW，在薄膜電池及裝備領(lǐng)域形成技術(shù)研發(fā)領(lǐng)先團(tuán)隊(duì)，全市光伏應(yīng)用規(guī)模達(dá)到30MW以上。

受?chē)?guó)內(nèi)外市場(chǎng)因素等影響，2012年以來(lái)本市太陽(yáng)能企業(yè)產(chǎn)值、利潤(rùn)等大幅下降，部分企業(yè)面臨資金緊張、停工停產(chǎn)等風(fēng)險(xiǎn)。上海航天機(jī)電等克服不利因素，堅(jiān)持加強(qiáng)研發(fā)、優(yōu)化管理、提升產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值，今年上半年航天機(jī)電出售光伏電站150MW，實(shí)現(xiàn)收益3.4億元，位居國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)第一位。其具體做法和發(fā)展優(yōu)勢(shì)有：

一是，全產(chǎn)業(yè)鏈布局全球發(fā)展。航天機(jī)電2007年來(lái)大規(guī)模投資發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)，形成了從多晶硅、硅片、電池片、電池組件、EPC總承包、電站運(yùn)營(yíng)到裝備研發(fā)等垂直一體化的光伏產(chǎn)業(yè)鏈；建成上海、內(nèi)蒙、江蘇三大產(chǎn)業(yè)基地，具備4500噸多晶硅、500MW電池片、500MW電池組件的產(chǎn)能。承擔(dān)了上海世博會(huì)太陽(yáng)能應(yīng)用總體規(guī)劃研究及永久性場(chǎng)館太陽(yáng)能應(yīng)用設(shè)計(jì)，建設(shè)了世博中心兆瓦級(jí)光伏電站、酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心問(wèn)天閣風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)、國(guó)家級(jí)“光明過(guò)程”等項(xiàng)目，參與上海虹橋樞紐太陽(yáng)能光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)。同時(shí)實(shí)施全球化發(fā)展戰(zhàn)略，與美、德、意、韓等國(guó)光伏運(yùn)營(yíng)商成立合資公司，提高光伏產(chǎn)品市場(chǎng)份額，持續(xù)提升海外業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)力。

二是，上海加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用做精做強(qiáng)企業(yè)。積極打造產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，依托上海太陽(yáng)能工程技術(shù)研究中心，累計(jì)投入1億多元，加強(qiáng)硅材料、BIPV組件、聚光電池、薄膜電池、硅電池、PECVD等產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)，擁有相關(guān)專(zhuān)利超過(guò)30項(xiàng)。正在加快雙面膠帶電池組件、標(biāo)準(zhǔn)成本組件、抗PID組件等新產(chǎn)品的研發(fā)；探索應(yīng)用3D打印技術(shù)提高電池組件轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)用離子注入技術(shù)提高裝備生產(chǎn)水平；將在連云港電池組件制造廠應(yīng)用自動(dòng)化焊接機(jī)器人，預(yù)期生產(chǎn)線可擴(kuò)大40%產(chǎn)能，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

三是，上海以集成服務(wù)為主的贏利模式。當(dāng)前光伏制造環(huán)節(jié)普遍虧損，產(chǎn)業(yè)鏈利潤(rùn)向電站建設(shè)運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移，其中電站項(xiàng)目授權(quán)開(kāi)發(fā)、EPC建設(shè)、電站項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商環(huán)節(jié)毛利率分別為3%～5%、7%和10%～15%。航天機(jī)電正從光伏制造商向電站運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)型，以電站項(xiàng)目建設(shè)為突破口，拓展綜合集成業(yè)務(wù)，已累計(jì)建設(shè)國(guó)內(nèi)外600多座光伏電站。2011～2012年，航天機(jī)電在光伏系統(tǒng)集成市場(chǎng)排名全球第15位、國(guó)內(nèi)第6位，預(yù)計(jì)2013年將進(jìn)入全球光伏系統(tǒng)集成市場(chǎng)前10位。

此外，上海具備多樣化融資支持路徑。隨著國(guó)內(nèi)外光伏行業(yè)陷入困境，銀行收緊對(duì)光伏企業(yè)貸款，電站項(xiàng)目融資困難，光伏企業(yè)IPO受阻，VC/PE投資案例大幅下降。航天機(jī)電具有強(qiáng)大的金融支撐服務(wù)能力，由航天集團(tuán)提供財(cái)務(wù)支持，搭建海內(nèi)外融資平臺(tái)；已申請(qǐng)使用國(guó)家開(kāi)發(fā)銀行44億元授信額度，通過(guò)資本市場(chǎng)融資累計(jì)約40億元；與上實(shí)集團(tuán)加強(qiáng)戰(zhàn)略合作，組建合資公司收購(gòu)運(yùn)作國(guó)內(nèi)外電站項(xiàng)目；探索組建新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金等。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局及上海產(chǎn)業(yè)鏈整體情況，上海必須在把握技術(shù)升級(jí)規(guī)律、成本結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)鏈細(xì)分和價(jià)值分析的基礎(chǔ)上，確立融入世界、服務(wù)全國(guó)、發(fā)展自身的定位。堅(jiān)持核心高端引領(lǐng)，發(fā)揮核心技術(shù)研發(fā)、高端裝備制造、集成配套服務(wù)等優(yōu)勢(shì)，形成在全國(guó)的產(chǎn)業(yè)龍頭地位和引領(lǐng)作用；堅(jiān)持引進(jìn)開(kāi)發(fā)并舉，把握發(fā)展空間、載體和資源，一手抓結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)勝劣汰，一手謀市場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展；堅(jiān)持創(chuàng)新發(fā)展模式，推動(dòng)建立行業(yè)聯(lián)盟，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外合作，提升產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)，努力打造上海光伏產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。發(fā)展目標(biāo)是到2015年，形成3～5家有較強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)，光伏產(chǎn)業(yè)鏈核心裝備技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，進(jìn)一步提升光伏總集成總承包等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

上海要研究制定城市能源發(fā)展路線圖。2010年5月國(guó)際能源署（IEA）太陽(yáng)能光伏路線圖報(bào)告，描述了光伏技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及到2050年的發(fā)展前景。國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)和省市也開(kāi)展了光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖的研究和制定工作，分階段明確光伏技術(shù)發(fā)展路線、產(chǎn)業(yè)格局及政策措施等。上海在資源能源缺乏、環(huán)境約束趨緊的背景下，更需從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度，規(guī)劃制定包括太陽(yáng)能光伏在內(nèi)的能源發(fā)展路線圖，明確新能源替代的總體部署、領(lǐng)域空間、階段步驟、載體主體和資金支持政策等，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型城市。

與此同時(shí)，上海還需要加強(qiáng)核心技術(shù)和高端裝備研發(fā)。根據(jù)未來(lái)技術(shù)升級(jí)發(fā)展路線，加強(qiáng)超前謀劃和技術(shù)裝備研發(fā)。如在卷對(duì)卷薄膜太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，空間電源所已建成柔性薄膜電池卷對(duì)卷中試生產(chǎn)線；在多層非晶硅-微晶硅領(lǐng)域，理想能源開(kāi)發(fā)的PECVD和LPCVD設(shè)備性能達(dá)到國(guó)外一流進(jìn)口設(shè)備水平，而售價(jià)僅為進(jìn)口設(shè)備一半。下一步，上海將依托承擔(dān)的國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)及本市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)，支持N型晶硅電池、異質(zhì)結(jié)、離子注入等新一代光伏技術(shù)發(fā)展，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈配套，擴(kuò)大首臺(tái)套應(yīng)用；通過(guò)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，促進(jìn)從生產(chǎn)技術(shù)到產(chǎn)業(yè)技術(shù)的跨越，推動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、生產(chǎn)規(guī)?；l(fā)展。

篇11

光伏發(fā)電系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性是發(fā)電功率短期預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，而在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，如果系統(tǒng)突發(fā)故障，會(huì)導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)在傳輸和保存時(shí)含有不良數(shù)據(jù)的情況發(fā)生，會(huì)破壞發(fā)電功率的規(guī)律性，導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，必然影響預(yù)測(cè)結(jié)果的精確度和可靠性。為盡量減少不良數(shù)據(jù)對(duì)光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)帶來(lái)的影響，可以利用經(jīng)典小波函數(shù)具有震蕩特性和迅速衰減到零的特點(diǎn)，通過(guò)小波函數(shù)運(yùn)算將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的不良數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和剔除。

小波函數(shù)是具有震蕩特性、能夠迅速衰減到零的一類(lèi)函數(shù)。

若函數(shù)滿(mǎn)足“允許性條件”

：這里為的傅里葉變換，則稱(chēng)為小波函數(shù)。由基本小波通過(guò)伸縮尺度因子和平移因子所生成的函數(shù)族：

（1）

稱(chēng)為分析小波或連續(xù)小波。

離散小波為：

（2）

任意函數(shù)的離散小波變換定義為：

（3）

通過(guò)上述小波函數(shù)的計(jì)算公式，明顯可以看出進(jìn)行光伏發(fā)電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的小波分析查找信號(hào)間斷點(diǎn)的計(jì)算工作量較大，為提高小波分析的高效性和準(zhǔn)確性，我們必須利用MatLab軟件強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算功能。

由此可見(jiàn)，在MatLab軟件環(huán)境下編制小波函數(shù)運(yùn)算程序，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行多層小波分解，完成對(duì)不良數(shù)據(jù)的函數(shù)計(jì)算和偽數(shù)據(jù)奇異點(diǎn)的篩查工作是十分必要的。

2 MatLab環(huán)境下人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)又稱(chēng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是一種多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是信號(hào)前向傳遞，誤差反向傳播。在前向傳遞中，輸入信號(hào)從輸入層經(jīng)隱含層處理，直至輸出層。每一層的神經(jīng)元狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元的狀態(tài)。如果輸出層得不到期望的輸出，則轉(zhuǎn)入方向傳播，根據(jù)預(yù)測(cè)誤差調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閥值，從而使BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)輸出不斷接近期望的輸出值。

MatLab軟件在研發(fā)過(guò)程中已經(jīng)設(shè)計(jì)包含了MatLab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本理論為基礎(chǔ)，編制出了可方便利用的公式運(yùn)算、矩陣計(jì)算和微分方程求解等若干子程序，極大方便于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和數(shù)據(jù)重構(gòu)工作。我們可以直接利用MatLab軟件工具箱，根據(jù)自身的需要調(diào)用相關(guān)子程序完成與數(shù)值計(jì)算有關(guān)的一系列工作，避免再另行編寫(xiě)復(fù)雜MatLab語(yǔ)言計(jì)算程序的工作。目前我們可以應(yīng)用的MatLab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱有關(guān)構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)主要有：newff，sim和train3個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。

3 基于MatLab環(huán)境下的不良數(shù)據(jù)分析和處理

3.1 信號(hào)奇異點(diǎn)分析

通常情況下，當(dāng)信號(hào)在某一時(shí)刻，其幅值發(fā)生突變，引起信號(hào)的非連續(xù)時(shí)，幅值的突變處是第一類(lèi)型間斷點(diǎn)，亦稱(chēng)該信號(hào)在此處具有奇異性。下面以亦莊西南部地區(qū)光伏發(fā)電系統(tǒng)2014年1月1日的發(fā)電功率數(shù)據(jù)為例，每10 min進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在MatLab中輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)得到下面小波分解圖?？梢?jiàn)信號(hào)分解圖中，在高頻信號(hào)d1中，能夠直觀地分析出第33信號(hào)點(diǎn)和第47信號(hào)點(diǎn)為信號(hào)奇異點(diǎn)，即光伏發(fā)電功率歷史數(shù)據(jù)中的不良數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行剔除和重構(gòu)。

3.2 構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型

根據(jù)數(shù)據(jù)重構(gòu)的需要，我們利用MatLab工具箱，建立經(jīng)典的三層BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)重構(gòu)。

以亦莊西南部地區(qū)光伏發(fā)電系統(tǒng)2014年1月1日的發(fā)電功率基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為例，在光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出采集得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中，選擇100個(gè)數(shù)據(jù)輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中50個(gè)數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練，其余數(shù)據(jù)用于數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)重構(gòu)，由此得出第33信號(hào)點(diǎn)的預(yù)測(cè)重構(gòu)數(shù)據(jù)為234.3，第47個(gè)信號(hào)奇異點(diǎn)的預(yù)測(cè)重構(gòu)數(shù)據(jù)為244.3。

4 結(jié)語(yǔ)

本論文提出，我們可以在MatLab軟件環(huán)境下對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分解，將不良數(shù)據(jù)檢測(cè)并剔除。然后利用MatLab進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、訓(xùn)練和數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，從而得到真實(shí)可靠的光伏發(fā)電歷史數(shù)據(jù)，作為光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的樣本數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)MatLab軟件驗(yàn)算，上文所述得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)重構(gòu)預(yù)測(cè)模型，其誤差滿(mǎn)足BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的誤差要求，可以可靠地運(yùn)用到實(shí)際工程中區(qū)。

參考文獻(xiàn)

[1]王小川，史峰，郁磊，李洋編著.Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)43個(gè)案例分析[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2013.

篇12

1 太陽(yáng)能電池輸出特性及模型分析

典型的太陽(yáng)能電池的I-V方程為：

式（1）中IL為光電流；I0為反向飽和電流；q為電子電荷；K為玻耳茲曼常數(shù)；T為絕對(duì)溫度；A為二極管因子；Rs為串聯(lián)電阻；Rsh為并聯(lián)電阻。

工程用太陽(yáng)電池模型通常要求供應(yīng)商提供幾個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，如Isc、Voc、Im、Vm、Pm。以下在基本解析表達(dá)式（1）的基礎(chǔ)上，通過(guò)兩點(diǎn)近似：（1）忽略（V+IRs）/Rsh項(xiàng)，這是因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下該項(xiàng)遠(yuǎn)小于光電流；（2）設(shè)定IL=Isc，這是因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下Rs遠(yuǎn)小于二極管正向?qū)娮瑁_(kāi)路狀態(tài)下，I=0，V=Voc。按此，太陽(yáng)能電池的I-V方程可簡(jiǎn)化為：

在最大功率點(diǎn)時(shí)， V=Vm，I =Im，可得

注意到開(kāi)路狀態(tài)下，當(dāng)I=0時(shí)，V=Voc，并把式（3）代入式（2）得

由于exp（1/C1）>>1，忽略式中的-1項(xiàng)，解出C2

最后的太陽(yáng)電池模型特性由（2）確定。

為了對(duì)光伏電池性能進(jìn)行仿真，在MATLAB里選擇用m文件編寫(xiě)，利用MATLAB提供的S函數(shù)接口，通過(guò)編寫(xiě)S函數(shù)來(lái)建立光伏電池的模型，它具有簡(jiǎn)單實(shí)用的特點(diǎn)，是建立光伏電池模型的不錯(cuò)選擇。首先需要編寫(xiě)M文件，創(chuàng)建函數(shù)Ipv=fcn（S，Rs，T，Vpv）來(lái)求電流值I。

圖1 光伏電池Simulink仿真模塊及程序文件

2 擾動(dòng)觀察法實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤

擾動(dòng)觀察法的實(shí)現(xiàn)原理是測(cè)量當(dāng)前陣列輸出功率，然后在原輸出電壓上增加一個(gè)小電壓分量（或稱(chēng)之為擾動(dòng)），其輸出功率會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變，測(cè)量出改變后的功率，比較改變前的即可知道功率變化的方向。如果功率增大就繼續(xù)原擾動(dòng)方向。如果減小則改變?cè)瓟_動(dòng)方向。如果電壓增加了，功率也增加了，或者電壓減小了，功率也減小了，說(shuō)明工作點(diǎn)位于最大功率點(diǎn)的左側(cè)，下一步需要增加電壓；如果電壓增加了，而功率減小了，或者電壓減小了，功率增加了，說(shuō)明工作點(diǎn)位于最大功率點(diǎn)的右側(cè)，需要減小電壓。其最后的結(jié)果是工作點(diǎn)在最大功率點(diǎn)附近來(lái)回振蕩。

定步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法的實(shí)質(zhì)是基于太陽(yáng)能電池陣列輸出功率的計(jì)算和采樣電壓和電流值計(jì)算的功率變化，比較前一個(gè)和當(dāng)前的電壓值來(lái)檢測(cè)功率變化，計(jì)算出參考電壓Vref用于產(chǎn)生PWM（脈寬調(diào)制）的控制信號(hào)。其中ΔV為占空比間隔，決定功率變化的步長(zhǎng)。如果步長(zhǎng)值較大，則系統(tǒng)響應(yīng)快，但不準(zhǔn)確；相反，如果步長(zhǎng)值太小，則系統(tǒng)反應(yīng)慢，但相對(duì)精確。通過(guò)對(duì)Vref的不斷調(diào)整，最終可以搜索到最大功率點(diǎn)。

3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

根據(jù)以上定步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法思想，通過(guò)成比例地增加或減少變換器的輸入電壓，移動(dòng)操作點(diǎn)向最大功率點(diǎn)靠近，同時(shí)計(jì)算變換器所需要的占空比，然后基于占空比產(chǎn)生變換器所需的脈沖信號(hào)用以控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷。在MATLAB中，利用上面建立的光伏電池模型，在MATLAB中建立MPPT仿真環(huán)境。電壓、電流檢測(cè)裝置檢測(cè)出當(dāng)前太陽(yáng)電池工作點(diǎn)的電壓電流值，計(jì)算功率相對(duì)電壓的變化率，通過(guò)擾動(dòng)觀察法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池陣列的最大功率跟蹤。

眾所周知，溫度和光強(qiáng)度是影響太陽(yáng)能電池發(fā)電的兩種主要因素。利用太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電，我們希望能獲得最大功率輸出的能量。實(shí)際上，隨著外界環(huán)境的變化，就需要所建立的光伏電池膜性能快速的跟蹤外界環(huán)境的變化，保持光伏系統(tǒng)的最大功率輸出。基于此，圖2給出了標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下，溫度從25℃升高到30℃，然后從30℃緩慢降到20℃，光伏電池的電壓、電流的仿真波形。

圖2 溫度變化時(shí)，光伏系統(tǒng)電壓、電流變化曲線

從圖2可以看出，當(dāng)外界環(huán)境變化時(shí)光伏電池能快速的跟蹤最大功率點(diǎn)且跟蹤精度較高。另外，光伏電池的電壓電流隨溫度變化的情況也嚴(yán)格符合上述光伏電池的輸出特性。即當(dāng)溫度下降時(shí)，光伏系統(tǒng)的開(kāi)路電壓降低，短路電流上升，當(dāng)溫度升高時(shí)，光伏系統(tǒng)的開(kāi)路電壓上升，短路電流降低，并且溫度對(duì)開(kāi)路電壓影響更加明顯。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著新能源在未來(lái)的廣泛使用，光伏發(fā)電系統(tǒng)必然會(huì)發(fā)揮它重要的作用，作為系統(tǒng)的核心部件，最大功率跟蹤部分仍有一些問(wèn)題需要解決。光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型需要進(jìn)一步完善，希望能把風(fēng)速、濕度等小的影響因素加進(jìn)去，使得數(shù)學(xué)模型更接近實(shí)際光伏電池特性；如何更高效的將光伏電池產(chǎn)生的電能輸送，這需要對(duì)MPPT進(jìn)行更深入的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]C Hua and J Lin.A modified tracking algorithm for maximum power tracking of solar array[J].Energy Conversion and Management，2004，45（6）：911-925.

篇13

（3）針對(duì)于水下傳感器節(jié)點(diǎn)的路由研究，考慮到水聲信道傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由跟陸地上的傳感器網(wǎng)絡(luò)有著明顯的差異。《水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量路由協(xié)議的仿真研究》提出一種基于表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)思想的選優(yōu)能量路由協(xié)議能夠有效的延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。也是采用類(lèi)似的路由算法。

2.項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)以及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題

2.1研究目標(biāo)

（1）綜合考慮影響路由協(xié)議的因素，通過(guò)設(shè)定不同的影響權(quán)值來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路由算法，以便于適應(yīng)不同的檢測(cè)環(huán)境。

（2）采用新的傳輸機(jī)制，降低網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和傳輸錯(cuò)誤率。

（3）構(gòu)建基于基站式的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，路由算法由基站根據(jù)影響因子實(shí)時(shí)調(diào)整，檢測(cè)節(jié)點(diǎn)定時(shí)與基站同步路由算法，在降低水下傳感器能耗的同時(shí)，由于其是基于基站的廣播方式，提高了系統(tǒng)的可拓展性。

2.2研究?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)基于自獲取能量的水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署和路由研究。在項(xiàng)目期間，將針對(duì)于目前的所做研究結(jié)合研究目標(biāo)概括以下三點(diǎn)主要內(nèi)容：

（1）完善協(xié)議MAC層傳輸機(jī)制算法。

完善課題組提出的OVSF傳輸機(jī)制，其依據(jù)下面公式實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間的不相干數(shù)據(jù)傳輸。此機(jī)制成熟地應(yīng)用在水下無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，降低網(wǎng)絡(luò)延時(shí)同時(shí)提高能量利用率。

實(shí)現(xiàn)基于優(yōu)先級(jí)的傳輸機(jī)制，最大程度優(yōu)化傳輸路徑

（2）基于基站式的路由廣播機(jī)制

基于層次分析（AHP）的路由算法，實(shí)現(xiàn)不同檢測(cè)環(huán)境下通過(guò)調(diào)整不同的權(quán)值來(lái)優(yōu)化路由協(xié)議。

構(gòu)建基于基站的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基站實(shí)時(shí)檢測(cè)影響路由協(xié)議的因素變化情況，并且根據(jù)相應(yīng)的權(quán)值計(jì)算并廣播相路由協(xié)議，水下節(jié)點(diǎn)會(huì)依據(jù)設(shè)定的閥值來(lái)決定是不是改變目前所用傳輸路由協(xié)議。

（3）實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)持久工作，能量來(lái)源為自獲?。ǚ譃楣?jié)點(diǎn)獲取和基站獲取）。

基站是基于太陽(yáng)能、風(fēng)能等自然能量，采取自獲取的方式來(lái)補(bǔ)充電池。

節(jié)點(diǎn)采用在現(xiàn)在國(guó)外提出的生物能的基礎(chǔ)上改進(jìn)型，提出基于三個(gè)階段數(shù)據(jù)傳輸算法，實(shí)現(xiàn)最大化利用能量的前提下去實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)差別傳輸。

2.3擬解決的關(guān)健問(wèn)題

（1）如何在自獲取能量的前提下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的持久工作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在最優(yōu)的路由協(xié)議下數(shù)據(jù)通信將是本項(xiàng)目的重點(diǎn)解決難題。

（2）基于OVSF和優(yōu)先級(jí)的算法：優(yōu)化課題組之前提出的算法同時(shí)將算法成熟地應(yīng)用在項(xiàng)目所提出的協(xié)議中，達(dá)到時(shí)延和能量利用率的要求。

3.項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處

本項(xiàng)目旨在研究基于自獲取能量的水下無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的部署和路由研究，和以往此方向的研究相比，本研究項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處在于：

（1）采用自獲取的方式來(lái)解決節(jié)點(diǎn)能源問(wèn)題，大幅度地增加網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。