光伏发电系统范文（精选12篇）
光伏发电系统 第1篇
关键词：光伏发电,控制,最大功率跟踪,孤岛效应检测
0 引言
光伏发电系统中的控制问题主要体现为以提高发电效率和品质为目标进行蓄电池充放电控制和逆变器控制。在独立光伏发电系统和光伏—风力混合发电系统中, 必须配置起储存和动态调节电能作用的蓄电池, 蓄电池充放电控制是提高蓄电池寿命和光伏发电系统效率的关键技术之一。对并网型光伏发电系统, 控制的关键是在实现光伏阵列最大功率点跟踪 (MPPT) 的同时, 控制并网逆变器将光伏阵列输出的直流电能逆变为与电网同频率、同相位、同幅值的交流电能。
本文阐述了光伏发电系统中蓄电池充放电控制器及并网逆变控制器的基本结构和工作原理, 综述了光伏阵列MPPT控制算法及并网光伏发电系统孤岛效应检测技术的现状与发展, 展望了光伏发电控制技术发展趋势。
1 光伏储能蓄电池充放电控制
以蓄电池为储能单元的光伏储能部分构成如图1所示。
图1中, 光伏阵列输出的直流电能经充电主电路馈入蓄电池, 蓄电池则经放电主电路输出直流电能, 控制器通过检测蓄电池端电压给主电路发出是否继续充、放电的控制指令, 以免蓄电池过充电或过放电。光伏储能蓄电池充放电控制器主要有串联型、并联型 (旁路型) 、多路控制型、PWM型等几种结构[2,3,6]。
并联型、串联型控制器多用于小型光伏系统。并联型控制器在光伏阵列输出端并接了由电力电子开关器件控制通断的放电支路, 当蓄电池充满时, 电力电子开关器件开通旁路放电回路, 实现“过充电保护”。而串联型控制器在蓄电池充电电压超过设定的限制值时, 则通过关断串联在光伏阵列与蓄电池之间的电力电子开关器件防止蓄电池过充电。在10kW以上的光伏系统中, 将光伏阵列分成多个支路 (各支路的最大充电电流为10～20 A) 对蓄电池充电的多路控制型控制器得到了普遍应用[3]。
PWM型充电控制器的主电路 (buck, boost) 与并联型、串联型控制器类似, 但其主开关器件 (多用IGBT, POWER MOSFET) 工作在PWM模式, 通过控制其导通脉宽, 控制充电电压或电流, 可实现包括均衡充电、快速充电、浮充电的3阶段充电方式, 且具有MPPT能力, 逐渐成为中、大型光伏系统储能蓄电池充电控制器的主流。
针对传统独立光伏发电系统中蓄电池直接与直流母线相连接的局限, 文献[7]提出了一种新的独立光伏发电系统能量流动管理控制策略, 其将光伏阵列输出的宽范围直流电压经单向DC-DC (buck) 变换器转换为稳定的直流母线电压以供负载所需, 多余或不足的能量则通过双向DC-DC (buck/boost) 变换器控制蓄电池充放电电流进行动态调节, 根据光伏阵列和蓄电池的工作状态, 控制2个变换器协调工作, 可使系统高效稳定运行, 且动态响应快[7]。
蓄电池建模是对其充放电分析与控制的基础。随着研究的深入, 在图2所示理想蓄电池等效模型 (图中US, RS分别为蓄电池充满电时的开路电压、内阻) 的基础上, 出现了计及蓄电池状态变化非线性因素的一阶、三阶、四阶和优化动态模型[2,8]。
鉴于计及蓄电池内部电化学反应复杂性和非线性的等效模型在精确和实用之间存在矛盾, 出现了黑箱模型、多层感知器模型、BP神经网络模型等映射模型及自适应结构模型等具有自学习功能的模型[2], 显示出现代控制理论、智能控制理论在数学模型难以精确建立的蓄电池充放电控制中的广阔应用前景。
2 光伏发电并网控制
2.1 光伏并网逆变器控制
光伏并网逆变器的控制目标是将光伏阵列输出的直流电能逆变为电压幅值、频率、相位与电网一致且输出电流谐波小的高品质交流电能并入电网, 为提高逆变器动态响应速度以满足MPPT要求及简化控制方法, 光伏并网逆变器一般采用电压源输入、电流源输出的控制方式[5,9]。并网电流控制有间接电流控制、直接电流控制两种基本方式, 其中, 间接电流控制通过调节逆变器输出电压的幅值、相位使其并网电流为给定参考电流, 动态响应较慢;直接电流控制则基于电流反馈控制将并网电流控制成所期望的大小和波形, 因其具有动态响应快等优点, 成为研究热点。
目前, 有如下几种直接电流PWM控制方法[5,9]:1) 滞环PWM电流控制, 其将正弦参考电流信号与逆变器输出的瞬时电流反馈值比较, 当误差大于设定的滞环宽度时, 滞环比较器产生相应控制逆变器主开关器件的开关信号, 从而将逆变器输出电流跟踪正弦参考电流的误差控制在滞环宽度内, 该方法存在提高跟踪精度和减小开关损耗的矛盾;2) 空间矢量脉冲宽度调制 (SVPWM) 电流控制, 其经电流调节器的运算获得相应的参考电压空间矢量, 通过SVPWM控制模式使三相桥式逆变器合成空间电压矢量跟踪参考电压空间矢量, 实现并网电流控制, 其具有开关损耗小、输出电流谐波小等优点;3) 滞环SVPWM电流控制, 这是一种将滞环PWM电流控制和SVPWM电流控制有机结合的PWM新方法。
在单级式光伏并网系统中, 常采用双闭环控制, 其中, 功率环为外环以实现MPPT;网侧交流电压和电流采样、电压同步、PWM及逆变器主开关驱动信号放大为内环, 以实现并网逆变器的控制目标[11]。
在两级式光伏并网系统中, 前级DC-DC变换器实现MPPT;后级DC-AC变换实现维持直流母线电压恒定及并网逆变器的控制目标, 其常采用电压、电流双闭环控制, 即电压外环控制直流母线电压, 其调节器输出为电流内环的线电流参考给定幅值信号, 电流内环实现并网电流的跟踪控制[5,10]。
三相光伏并网逆变器常采用电压型全桥结构, 其主电路与采用PWM控制变流器构成的常规有源电力滤波器 (APF) 相同, 因此可将无功检测和补偿控制与光伏并网发电控制统一控制, 使其同时向电网提供有功、无功[10]。文献[10]基于DSP, 在30kVA光伏并网功率调节器实验样机中实现了光伏并网和无功补偿的统一控制;文献[11]提出了一种可实时补偿本地负载无功电流的单级式三相光伏并网系统, 其采用了具有功率前馈控制的改进MPPT算法和基于单周期控制PWM算法的逆变输出电流控制。
由于光伏并网逆变器实际存在非线性, 常规的线性控制策略难以取得优良的动态性能, 故状态反馈线性化[12]、滑模控制[9]等非线性控制策略在光伏并网逆变器控制中得到了应用, 不依赖于数学模型的神经元控制、模糊控制等智能控制技术应用前景广阔。
2.2 孤岛效应检测[1][5][14,15]
常用的并网保护功能有电压、电流、频率保护和孤岛保护等[2]。
孤岛检测是伴随分布式发电迅速发展而产生的安全检验措施, 其始于光伏发电并网研究[14]。孤岛现象是指由于电气故障、误操作或自然因素等原因使得电网中断供电时, 光伏并网发电系统仍然向周围负载供电, 形成一个电力公司无法掌控的自给供电孤岛[15], 此时, 由于逆变器持续供电, 使相连的电网仍然带电, 可能对维修人员造成危险;另外, 逆变器失去了并网赖以参考的电网电压, 电压和频率不能控制, 可能损坏用电设备。因此, 光伏并网逆变器应具备自动检测孤岛的功能, 且一旦检测到处于孤立发电状态应立即将逆变器脱离电网。
孤岛检测技术主要是侦测光伏并网逆变器输出电压幅值、频率、相位因电网失效引起的变化, 分被动式 (无源) 、主动式 (有源) 检测两类。其中, 被动式检测通过监测公共耦合点电网运行状态参数 (电压幅值、频率、相位、谐波等) 波动是否超出正常范围来判断有无孤岛发生, 该类方法简单易行、对电网无干扰、对输出电能品质无影响, 但当光伏发电系统输出功率接近本地负载时, 电网断电后公共耦合点的电网运行状态参数变化很小, 监测电压幅值、频率、相位的被动式孤岛检测方法失效[14]。
主动式检测法是为了克服被动式检测法的局限而提出的, 其通过在光伏并网逆变器输出电流中主动施加幅值、频率、相位的小扰动, 检测公共耦合点电网电压的幅值、频率、相位的变化情况以判断孤岛效应是否发生, 其中, 电流干扰法对并网电流幅值施加固定周期的扰动, 检测电网电压幅值是否变化;输出功率扰动法控制光伏发电系统周期性地输出有功或无功扰动, 监测系统电压幅值或频率的变化是否超出设定的限值;主动频率偏移法 (AFD) 通过周期性地对光伏并网逆变器输出电流引入微小频率偏移量, 检测公共耦合点的电压频率变化是否超出允许的范围;滑模频率偏移法 (SMS) 与AFD法类似, 两者区别在于SMS法在逆变器输出电流中引入了微小相位角偏移量;文献[15]提出了电压前馈正反馈扰动孤岛检测法, 使公共耦合点电压趋于不稳定, 通过欠压/过压检测判断孤岛是否发生, 可消除传统检测方法中存在的盲区。主动检测法检测速度较快、检测盲区较小, 但降低了光伏发电系统输出电能质量, 其中, AFD法应用较多。文献[14]提出一种施加电流幅值干扰的改进AFD法, 并结合被动式检测法中的过/欠压和过/欠频保护检测孤岛效应, 减少了对电网正常运行的影响和检测盲区;在AFD法中, 频率扰动量需要兼顾减小检测盲区和减少并网电流谐波进行选择, 文献[5]提出一种变反馈系数的正反馈AFD法, 其频率偏差的反馈系数随频率偏差变化而改变, 当电网正常运行时选取较小的频率扰动量, 发生孤岛效应时则按设定的变系数非线性增加频率扰动量。
3 光伏阵列MPPT算法[2][5][16,17,18,19]
光伏阵列是具有非线性输出特性的直流电源, 其输出电压、电流受日照强度、温度、负载等的影响很大。图3为某光伏阵列对应不同温度T, 照度S的输出特性 (图中最大功率输出点用星号标记) 。图3表明, 照度、温度分别主要影响输出电流、电压, 对应一定的照度、温度, 光伏阵列均对应一个可能的最大功率输出点, 随着照度、温度的变化, 调整负载的伏安特性使其相交于光伏阵列对应伏安特性上的最大功率点, 即可实现光伏阵列MPPT。
常用的MPPT算法主要有如下几种:
1) 恒定电压法 (CVT) :图3 (a) 表明, 在一定温度下, 不同照度所对应的最大功率点电压Umax近似不变, 故CVT法采用跟踪恒定电压Umax的方法近似实现MPPT。
2) 扰动观察法 (P&O) :其依据是在一定照度S、温度T下, 光伏阵列的输出功率特性P (S, T) 为凸函数, 在有的文献中该方法也称为爬山法 (HC) , 其周期性地对光伏阵列的输出电压施加小偏移 (扰动) , 比较扰动前后输出功率的大小, 若功率向增大方向变化则在下一周期继续按相同方向施加扰动, 否则按相反方向施加输出电压扰动。
3) 增量电导法 (INC) :其依据与P&O法相同, 即光伏阵列的输出功率 (P) 对输出电压 (U) 的导数在最大功率点处为零, 即
整理式 (1) , 得
式 (2) 即为最大功率点运行的判据。INC法通过比较光伏阵列的电导增量 (dI/dU) 和瞬时电导 (I/U) 判断其是否运行在最大功率点并确定下一周期的扰动方向。
P&O法结构简单, 被测参数少, 容易实现, 故应用广泛, 但系统会在最大功率点附近振荡运行, 环境快速变化时有较大功率损失且可能误判;INC法的优点是在照度迅速变化时, 光伏阵列输出电压可平稳跟踪其变化, 且稳态振荡也小于P&O法。
PWM型的DC-DC变换器是光伏阵列实现MPPT的物质基础, 通过调整PWM信号的占空比调节DC-DC变换器的输入与输出关系, 以最优匹配光伏阵列的负载, 实现MPPT, 这就是基于占空比扰动的MPPT方法, 其以占空比为控制变量, 通过比较当前功率与上一周期的功率, 决定占空比的增减。
针对光伏阵列输出特性的非线性、数学模型难以精确建立的特点, 智能控制方法及滑模控制等非线性控制策略被引入MPPT。
文献[18]在占空比扰动法中, 引入模糊/PID双模控制, 以抑制光伏阵列输出功率在最大功率点振荡, 减少能量损失。文献[5]在BOOST型光伏直流变换器中, 采用基于变结构模糊控制的占空比扰动法实现MPPT, 其将光伏阵列的输出功率—电压曲线分为3个区, 在不同区采用不同的模糊控制器, 以提高系统MPPT的响应速度并减少稳态功率振荡。文献[19]利用3层前传神经网络建立了光伏阵列最大功率点识别模型, 该模型在线计算输出当前光伏阵列最大功率运行点对应的最优输出电压作为逆变器闭环控制的给定信号, 以控制逆变器实时输出光伏发电系统的最大功率。
4 展望
1) 光伏阵列、储能蓄电池及光伏发电系统整体动态仿真建模是研究光伏发电控制策略的基础。局部阴影对光伏阵列表面有影响条件下的光伏阵列建模需要深入研究[5]。
2) MPPT是提高光伏发电系统效率的关键, 现有MPPT算法在跟踪精度、跟踪速度方面有待改进, 光伏阵列数学模型的优化和模糊控制、人工神经网络控制等智能控制是光伏发电MPPT研究的发展方向, 多种MPPT方法的集成控制及将太阳跟踪技术、MPPT集为一体的双重跟踪技术[20]值得深入研究。
虽然两级式光伏并网发电系统因MPPT、逆变并网控制可以解耦, 控制算法简单, 而得到广泛应用, 但多级变换会引起更多损耗, 限制了系统效率。随着电气信息技术的发展, 单级式光伏并网发电系统因只有一个能量变换环节而引起的控制难点正逐渐被克服, 单级式光伏并网发电系统已成研究热点[11]。
3) 具有无功补偿功能的光伏并网系统对于减轻电网无功负担、改善电能品质有重要意义, 光伏并网及无功补偿统一控制是光伏并网逆变器控制重要的研究课题[10,11]。
4) 状态反馈线性化、滑模控制等非线性控制及神经元控制、模糊控制等智能控制技术在光伏并网逆变器控制中应用前景广阔。
5) 侦测指标研究和判断方法的改进是孤岛检测技术的研究热点[1], 被动式与主动式孤岛检测方法的集成需进一步研究, 基于知识经验的智能控制方法在孤岛检测中具有应用前景。
光伏发电系统 第2篇
汤瑾华东润环能（北京）科技有限公司
The Application of Photovoltaic PowerForecast System
in a Photovoltaic Power Station
摘要：太阳能是丰富清洁的可再生资源，已经成为电力发电系统的重要的后续能源。在光伏发电技术的不断提高和完善的同时，也给电力系统的安全稳定运行造成了一定的影响。光伏功率预测系统的出现，为光伏发电技术提供了辅助完善的作用，同时为光伏电站的稳定运行打下了坚实的基础。本文主要介绍了光伏功率预测系统在光伏电站的具体应用情况，从系统的实际情况和运行数据多方面验证了该系统的优越性和可推广性。
Abstract：Solar energy is abundant and clean renewable resources，has become an important follow-up energy for electric power generation systems.InPhotovoltaic technology continues to improve and perfect at the same time, Caused some impact to the safe and stable operation of the power system。This Article introduces the PV power forecasting system in the practical application of a photovoltaic power station，Many ways from the actual situation and operating data of the system verify the superiority of the system and can be extended.关键词：光伏 ； 光伏电站 ； 功率预测
Keywords: Photovoltaic；PhotovoltaicPowerStation ；Power Forecast 1 光伏发电功率预测的目的和意义
光伏发电具有波动性和间歇性，大规模光伏电站并网运行可能对电力系统的安全稳定经济运行造成影响。对光伏电站的输出功率进行预测有助于电力系统调度部门统筹安排常规能源和光伏发电的协调配合，及时调整调度计划，合理安排电网运行方式，一方面有效地降低光伏接入对电网的影响，提高电网运行的安全性和稳定性，另一方面减少电力系统的旋转备用和运行成本，以充分利用太阳能资源，获得更大的经济效益和社会效益。
2项目概况
该光伏电站位于青海省德令哈市境内，平均海拔高度2980米,该项目规模为10MW，已于2012年初并网发电。
由东润环能（北京）科技有限公司提供的光伏功率预测系统于2011年12月投入运行，现运行稳定，预测精度达到国际先进水平，短期预测月均方根误差小于12%，远远满足国家和西北电网对光伏功率预测精度的要求，验收时受到业主和专家的一致好评。系统运行结构
光伏发电功率预测系统需要配置两台服务器：外网数据处理服务器与内网应用服务器，外网数据采集服务器用于接收数值天气预报数据；内网应用服务器用于安装预测系统主程序，接收实时功率数据，并向调度上传预测结果。同时，为保障系统的安全性，同时满足国网对光伏发电安全性要求，对从外网接受的数值天气预报数据需加装方向网络隔离装置，以保证系统的安全性。
数值天气预报反向隔离数据接收服务器功率预测系统服务器交换机PC工作站打印机预测结果上传调度获取实时功率数据电网调度（安全II区）光伏电站发电监控（安全I区）4系统功能
该系统具备短期预测及超短期预测功能，短期预测能够实现光伏电站次日0时至72时的光伏输出功率预测，时间分辨率为15分钟。超短期预测能够实现光伏电站未来0-4小时的输出功率的滚动预测。
预测系统分为实时状态监测、曲线展示、气象信息展示、报表统计、系统管理共五个应用模块，每个应用模块又根据应用包含了若干个具体操作的子模块。
4.1实时状态监测
实时状态监测模块是以地图形式展示光伏电站的地理分布，并采用实时更新的方式对光伏电站的预测功率、实际功率进行展示，页面的刷新周期根据光伏电站实时功率的接口更新时间而定，一般为1-5分钟更新一次。将鼠标放置在光伏电站所在位置上,会弹出该电站的功率信息,如预测功率,实时功率和装机容量。如图1所示：
图1光伏功率地图展示界面
4.2曲线展示
曲线模块下包含了4个子模块，即短期光伏电站日曲线、周曲线展示和超短期光伏电站日曲线、周曲线展示。4.2.1短期光伏电站日曲线展示
点击“曲线展示”菜单下的“短期光伏电站日曲线展示”链接，会进入短期预测日曲线展示列表页面。其中“日曲线”横坐标为时间序列，15分钟一个点，每天96点；纵坐标为功率，单位为兆瓦(MW)。用户可在页面上通过日期控件选择任何想查看的日期，点击“提交”按钮，即可显示相应的信息。页面提供导出功能，点击右上角“导出”按钮可用EXCEL和CSV两种格式将结果导出到本地。如图2所示：
图2短期光伏电站日曲线展示界面
4.2.2短期光伏电站周曲线展示
点击“曲线展示”菜单下的“短期光伏电站周曲线展示”链接，会进入短期预测周曲线展示列表页面。在周曲线页面，会展示某个光伏电站在所选日期之后一周的功率曲线，并提供导出功能将功率数据导出。其中“周曲线”横坐标为时间序列，15分钟一个点，每天96点；纵坐标为功率，单位为兆瓦(MW)。曲线展示内容分为“预测功率曲线”、“实际功率曲线”，绿色曲线代表预测曲线，红色曲线代表实际功率曲线，用户可在页面上通过日期控件选择任何想查看的日期，当选择好各种想查看的条件后，点击“提交”按钮，即可显示相应的信息。4.2.3超短期光伏电站日曲线展示
点击“曲线展示”菜单下的“超短期光伏电站日曲线展示”链接，会进入超短期预测日曲线展示页面。其中“日曲线”横坐标为时间序列，15分钟一个点，每天96点；纵坐标为功率，单位为兆瓦(MW)。用户可在页面上通过日期控件选择任何想查看的日期，点击“提交”按钮，即可显示相应的信息。页面提供导出功能，点击右上角“导出”按钮可用EXCEL和CSV两种格式将结果导出到本地。如图3所示：
图3超短期光伏电站日曲线展示界面
3.2.4超短期光伏电站周曲线展示
点击“曲线展示”菜单下的“超短期光伏电站周曲线展示”链接，会进入超短期预测周曲线展示列表页面。在周曲线页面，会展示某个光伏电站在所选日期之后一周的超短期功率曲线，并提供导出功能将功率数据导出。
4.3气象信息展示
气象信息展示模块包含风速曲线展示、风玫瑰图展示、风廓线展示、辐照强度曲线展示、云量曲线展示、气温曲线展示六个子模块。4.3.1辐照强度曲线展示
在气象信息展示模块下拉菜单中点击“风速曲线展示”，用户选择日期后，点击“提交”可查看该电站在某日的光辐强度曲线，并提供导出功能。该模块会展示出该电站在某日的各层高风速曲线，共计四个层高：10米，30米，10米，170米。4.3.2风玫瑰图展示
在风玫瑰图展示页面，用户选取时间段和指定层高后，点击“提交”按钮，便可查看该电站的某层高在指定时间段内的玫瑰图表。4.3.3风廓线展示
在风廓线展示页面，选择时间段后，点击“提交”按钮，可查看该光伏电站的风廓线曲线图 4.3.4辐照强度曲线展示
在辐照强度展示页面，用户选择日期后，点击“提交”可查看该电站在某日的光辐强度曲线，并提供导出功能。4.3.5云量曲线展示
在云量曲线展示页面，用户选择日期后，点击“提交”可查看该电站在某日的云量曲线，并提供导出功能。4.3.6气温曲线展示
在气温曲线展示页面，用户选择日期后，点击“提交”可查看该电站在某日的云量曲线，并提供导出功能。
4.4报表统计模块
报表统计模块只包含上报曲线导出、光伏短期预测指标统计、限记录查询及导出、预测实际功率导出四个子模块，即光伏电站短期预测指标统计。4.4.1上报曲线导出
通过导航可进入此子模块，在上报曲线导出页面，选择日期后，点击“提交”会展示出第二天的上报预测曲线。在上报曲线页面，提供导出功能。在上报曲线展示页面，可修改上报的预测值。用户有两种方法修改，一是修改页面右侧表格中某时刻的预测值，修改后，左侧图中的曲线会按照修改后的值做出相应变化；二是用鼠标拖曳左侧图中的曲线，修改后，右侧表格中对应时刻的值会做出相应修改。修改成功后，点击左侧图中右下角的“确认修改”来完成上报曲线预测值的更新，否则点击“取消”按钮来撤销修改。如图4所示
图4上报曲线展示
4.4.2光伏短期预测指标统计
此模块的功能为依据指定时间段内的预测值和实际功率值做出的统计。统计指标包括：相关性系统，平均绝对误差，均方根误差和误差小于20%所占的比例。
a)均方根误差（RMSE）：
RMSE1nn(i1PMiPPiCapi)2
b)平均绝对误差（MAE）：
MAE1nn(i1PMiPPiCapi)
PMi—ｉ时段的实际平均功率； PPi—ｉ时段的预测功率； Capi—ｉ时段的开机总容量； n－所有样本个数。
4.4.3限电记录查询及导出
用户在“限电记录查询”页面，选择时间段后提交，系统会查找出在该时间段内所有光伏电站的限电记录信息，并提供数据导出功能。4.4.4预测实际功率导出
在预测实际功率导出页面，选择要导出的数据类型：预测功率导出，实际功率导出和预测实际功率导出，选择时间段后，点击“导出”按钮导出功率数据。
4.5系统管理
系统管理模块包含用户管理、光伏电站装机容量设置、预测开机容量设置、光伏限电设置、光伏电站管理、运行监控信息、用户操作日志、数据库导出、Tomcat日志下载和系统更新十个子模块。4.5.1用户管理
在该子模块超级管理员用户（一般系统会自动初始化一个）可以增加新的用户和对原来的用户进行编辑、删除和密码修改等操作，目前系统提供两种用户：超级管理员具有所有模块的使用功能；普通浏览用户可以浏览，不具有系统管理模块的使用权限。
4.5.2光伏电站装机容量设置
在该子模块，用户可以根据实际情况对预测系统中所有光伏组件的装机容量进行修改，提交之后，预测系统将按照新的装机容量对光伏电站进行预测，在没有填报第二天开机容量的情况下，系统会以该电站的装机容量为默认开机容量进行预测，因此修改装机容量对预测系统影响很大，需按照实际情况进行修改。4.5.3预测开机容量设置
在该子模块，用户根据实际情况设置未来一天的光伏电站开机情况，这里只需要填写某电站未来一天的总开机容量，提交之后，预测系统将根据用户填报的开机容量进行预测，如果不填，预测系统会按照默认全部开机的情况进行预测。4.5.4光伏限电设置
在该子模块的页面，管理员可以设置一段时间内调度限电记录，新增或者删除限电记录。4.5.5光伏电站管理
点击“系统管理”菜单下的“光伏电站管理”进入光伏电站列表界面，点击“编辑”进入编辑电站界面，在电站编辑界面，修改该电站的基本信息。4.5.6运行监控信息
点击“系统管理”菜单下的“运行监控信息”，进入监控信息查看页面，在该界面选择监控信息的查询条件，查询符合条件的监控信息。监控信息展示的是系统运行过程中的运行日志。4.5.7用户操作日志
点击“系统管理”菜单下的“用户操作日志信息”，进入用户操作日志页面，在该界面选择查询条件，查询符合条件的用户操作日志。界面提供导出功能，能够导出用户操作日志。4.5.8数据库导出
点击“系统管理”菜单下的“数据库导出”，进入导出界面，可将系统的数据库整体导出至本地，以便系统备份与维护。4.5.9服务器日志下载
当系统出现问题，电站管理人员可以下载tomcat服务器的日志信息，方便系统开发人员找到问题所在，解决系统问题。4.5.10系统更新
点击“系统管理”菜单下的“系统更新”，进入系统更新界面。在该界面，用户可以上传系统程序包来更新预测系统，系统包的格式为war文件格式。由我方提供更新包，然后由地方工作人员将更新包在此上传，即可完成预测系统的更新。
5产生的经济效益
光伏功率预测系统在提高电网公司光伏发电消纳能力、促进节能减排的同时也对提高光伏发电企业运营管理效率具有重要意义，可以为光伏发电企业带来直接经济效益。
1)光伏功率预测可以帮助电网调度合理安排常规电源发电计划，减少因光伏发电并网而增加的旋转备用容量，增加光伏发电上网小时数，减少温室气体排放的同时也为光伏发电企业带来直接经济效益； 2)通过对未来光伏发电功率的预测，有利于光伏发电企业提升运营效率和科学管理水平，例如可以在阴雨天气或者多云气象环境下安排检修计划，增加发电小时数，提高经济效益；
3)通过光伏功率预测，有利于电网合理安排运行方式和应对措施，提高电力系统的安全性和可靠性。
6总结
光伏发电功率预测系统基于以上功能模块设计，实现了对光伏电站的输出功率进行预测的功能。系统具有界面友好、操作方便、预测精度优良等优点，在满足光伏并网要求的同时，为光伏电站的科学有效管理提供了可靠的依据，是一款值得在光伏电站推广的功率预测产品。
参考文献：
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光伏发电系统最大发电量分析 第3篇
关键词：光伏；最大发电量
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 18-0000-01
一、光伏发电系统
系统利用太阳能光伏效应转化太阳能为电能。相对于火力发电，光伏发电不会造成环境破坏，并且不会产生机械传动，光伏发电系统通常有太阳能电池组件、防雷汇流箱、太阳能充放电控制器、逆变器等构件。
（1）太阳能电池。太阳能电池组件是光伏发电系统中至关重要的部分，光伏组件的总投资占到了光伏电站投资成本的1/2，主要负责将太阳能转换为太阳能。太阳能电池组件转化率是光伏系统中最重要的性能参数。（2）汇流箱。太阳能光伏发电系统中，为了减少光伏方阵及其连接逆变器之间连接电缆和接点数量，使用汇流箱，串联相同型号和个数太阳能电池组成组串，根据逆变器参数确定逆变器组串，并将多个组串并联进入光伏汇流防雷箱，通过汇流箱汇集电流到一点。（3）太阳能控制器。通常在离网光伏发电系统中应用，主要用于控制蓄电池充放电，国内主流控制器主要有24V、48V、220V等几种类型。（4）逆变器。逆变器能够转换太阳能电池方阵直流电为需要频率的交流电，逆变器主要有开网和并网两种类型。
二、光伏组件安装倾角优化
太阳能光伏发电系统为了能够在全年都获得较大的太阳辐射量，光伏组件采光面通常使用面向赤道倾斜方式，北半球的光伏电站组件均向南倾斜放置。光伏发电系统光伏组件倾角对系统发电量有着很大影响，因而确定组件安装倾角是获得系统最大发电量的重要措施。
（一）太阳能辐射量计算
水平面和倾斜面上获得辐射量符合光直射散射分离原理，总辐射量等于直接辐射和散射辐射之和，但是光伏组件阵列面上获得的辐射有光线射向地面反射到组件表面的辐射，水平面上则没有，但是气象站通常只有水平面上的太阳能辐射资料。光伏组件接收平均太阳能辐射量主要受到太阳能辐射量、周围环境温度以及其他设备特性的影响，光伏组件安装通常倾斜进行，计算光伏阵列输出需要将水平面上记录辐射强度反应到倾斜面上，需要通过复杂的数学模型确定倾斜面上的辐射量。
倾角β下斜面太阳能辐射强度模型如下：
倾斜面和水平面直接辐射之比如下：
式中φ-当地纬度；
δ-太陽赤纬；
ω-时角；
n-一年从1月1日其算天数；
ρ-地表反射率。
根据当地纬度和气象资料，就能够求出赤道放置倾斜角β时的倾斜太阳能辐射量。
（二）太阳能电池电力输出计算
太阳能电池输出为曲线特性，温度、光照强度和用电负荷等均会对输出曲线造成影响。温度和光照强度一定的情况下只有在某一个特定输出电压下光伏系统输出功率才能够得出最大值，这就是光伏发电系统最大功率跟踪技术。太阳能电池发电率主要受光照影响，在夜晚或者多云情况下电池输出较少，温度较高时太阳能电池功率将会下降。如下是一种比较实用的模型。
式中E-光伏电池电力输出；
Ht-入射太阳辐射强度；
T-光伏电池表面温度；
c1-实验标定常数；
Hf-标定太阳辐射强度；
C2-太阳能电池组件温度系数。
（三）最佳倾角计算
离网光伏系统通常要求在冬季保持较大的发电量，但是对于一些特殊的离网供电系统要求全年不断电，对于这种系统要保证全面最小辐射量的那天也能够保证光伏的正常工作。冬至日是夜晚时间最长的一天，因而要求光伏阵列倾角需要调整到冬季接收辐射量最大保证冬至日也能够提供相当的发电量。对于并网光伏电站，通常有着较大的装机容量，想要获得最大的发电量，需要选择合适的倾角。使用固定式安装方法倾角越大，装机容量一定情况下，需要占用的面积越大。
三、自动跟踪系统
（1）平单轴跟踪系统。使用一根轴改变电池组件角度，调整太阳光使之垂直与电池组件面板，提高光伏转化率。单轴跟踪系统使用固定转速旋转，通过单轴跟踪支架使太阳能电池面板法线方向和太阳能电池面板法线夹角最小，从而提高光伏系统的发电效率。（2）斜单轴跟踪系统。单轴系统转动轴和地面成一定倾角被称为极轴单轴跟踪。倾斜单轴跟踪直接固定在太阳电池组件倾角上，围绕倾斜周追踪太阳方位，争取获得更大发电效率。（3）双轴跟踪系统。双轴跟踪系统沿着两个旋转轴运动，和斜单轴不同，倾斜角度同样能够调整，因而在理论上能够获得零入射角。电机动力输出通过涡轮蜗杆转化为水平面回转运动馆，并通过位置传感器进行系统转动角度的采集，双轴跟踪是两个角度的跟踪，跟踪效果优于单轴跟踪。对比以上几种跟踪系统，相同容量和规格情况下，双轴系统安装占地面积最大，斜单轴次之，平单轴系统占地面积最小。光伏电站纬度越高，支架投入将越大，获得的发电量越不经济。
四、方阵设计
组件串接方式多种多样，但是为了降低施工复杂程度，采用双联排排列方式，减少占地面积，节省施工线缆长度，并且后期维护工作量少，工作难度小。使用固定方式安装光伏电池组件单元时，需要考虑两排光伏点知组件之间的相互遮挡，会造成光伏单元发电效率的下降。组件前后排最小距离D计算公式如下：
通过计算，能够获得最合理的方阵间距。
五、结束语
迫于能源危机的压力，各国家纷纷开始研究化石能源的替代能源，但是光伏发电系统的效率和经济性问题仍然未能得到很好的解决，研究光伏发电系统最大发电量，对提高光伏发电系统发电效率，促进光伏发电系统的建设和发展有着重要的意义。
参考文献：
光伏发电系统消防风险与培训 第4篇
在建筑物屋顶安装光伏发电板这种方法相对新颖, 但它让建筑处于一定的火灾风险中, 还会对消防员的安全与健康造成威胁, 媒体对类似事故的报道屡见不鲜。虽然采用骇人听闻的警告方式未必正确, 但确实有利于提高人们对这些问题的意识。目前, 研究人员也正在积极开发新技术, 预防和降低光伏发电系统火灾风险。
风险
若建筑物失火, 消防员到达现场后的首要任务就是将设备与建筑物隔离。但光伏发电系统却不能如此操作, 因为系统中的逆变器可蓄电, 能将电流输送回太阳能板, 同时只要有阳光照射, 甚至夜晚有灯光的情况下, 太阳能板会继续转化电能, 所以, 即使关闭太阳能板后, 连接板与逆变器之间的线路仍存在电流。消防员在处理此类事故时, 不仅面临着被烧伤的风险, 还存在被高压电电击的风险。
装有光伏发电系统的建筑物起火后, 电线绝缘层熔化, 导致弧闪;若拆分方法不当, 也会引发弧闪。它不仅会成为点火源, 还会对消防员的生命安全造成重大威胁。
其他风险还有:太阳能板可能会挡住消防员的路径;安装光伏发电系统导致屋顶承重增加, 加大坍塌风险;太阳能板经历火灾后会散发有毒物质, 影响人体健康;从屋顶坠落的部件有伤人风险 (如碎玻璃) 。
有人在未接受培训、未与消防部门沟通的情况下, 安装光伏发电系统。另外, 有消防员看到居民屋顶上装有发电系统后, 拒绝救火。所有这些媒体消息都增加了人们对它的恐惧。具有电击风险的带电设备并不是新的安全隐患, 但人们从未想过若这种风险出现在屋顶上, 又该如何应对。目前比较普遍的方法是设置安全距离和使用烟雾。理想情况下, 发生火灾后, 人们若正确断开光伏发电系统, 电流和电压都会降至对消防员无伤害的水平, 但这需要断开系统的每个部分, 目前还不存在经济上可行的方法能达到此目的。
可引发的火灾
光伏发电系统中暴露于阳光和其他天气因素下的部件都应持久耐用, 但其不一定具备防火特性。另外, 尽管太阳能板本身的塑料含量有限, 但其框架、线路、盒子都为可燃物, 一旦着火, 最终会导致整个屋顶燃烧。
光伏发电系统可能会出现漏电、短路、接地故障、反向电流等, 这些故障以及绝缘体破损、连接错误都会产生热量, 点燃周围的可燃物。其中, 错误安装逆变器已成为光伏发电系统火灾的常见原因。
最严重的情况下, 系统故障不仅会产生热量, 出现热区, 还会引发弧闪, 比较著名的案例有美国加利福尼亚州的塔吉特百货公司事故和德国物流公司仓库火灾事故, 且这2起事故都发生在2009年。目前, 没有消除弧闪风险的终极方法, 预防的第一道防线就是保证元件质量, 并穿戴防护设备。
素质培训
光伏发电系统将太阳能转化为直流电, 为人们提供可用能源。这样, 与其相关的技术才得以发展。光伏发电系统的元件也随着研发一直进化, 但处理光伏发电系统火灾时, 人们建立的消防安全规程通常落后于这些技术。
事实上, 只有消防员意识到光伏发电的相关问题, 了解其基本操作步骤, 才能有效应对光伏发电系统火灾。由此, 消防部门才能明确灭火技术, 保证消防员作业期间的自身安全。而它的基础就是让消防员了解系统及各部件的原理与构造。人们不能奢望每位消防员都是电气工程师, 但消防部门、安全培训专家可为其提供必需的知识, 以有效处理光伏系统火灾。主要方法就是对消防员进行素质培训, 培训内容除系统的电气设计及原理外, 还要包含系统的结构设计原理。
笔者参加过许多光伏发电消防培训课程, 发现有些培训导师自身并非完全熟悉系统安全与运行原理, 结果很多人受到了误导。为了获取更准确、更有意义的信息, 人们一定要请有光伏发电知识和电气知识背景的培训师, 他们就像拥有处理光伏发电火灾经验的消防员一样, 尤为珍贵。
消防员了解不同发电系统的构造是形成光伏发电火灾问题意识的基础。培训课程要循序渐进, 讲解不同种类的系统, 比如太阳能停车场、居民屋顶太阳能、建筑一体化太阳能、地面太阳能等。培训中, 要详细解释这些系统的元件 (如逆变器、汇流箱、安全开关等) 及其原理。其中, 操作安全开关是至关重要的一环, 因为它可隔离系统, 因此要向消防员演示这一操作, 反复强化他们的记忆。
培训师把系统相关知识讲解完, 确定消防员已掌握信息后, 才能开始讨论消防策略。与执行所有消防救援任务一样, 处理光伏发电系统火灾要以保障消防员自身安全为首要任务。
许多出版物和国家实验室的报告都介绍了如何处理光伏发电火灾事故, 消防规程应将此系列出版物包含在内, 以备消防员参考之用。为与时俱进, 必须定期开展消防继续培训, 保证消防救援策略与相关产品及科技进步相适应。
尽管光伏发电行业作出了不懈的努力, 工程师、消防规程制定人员也积极参与其中, 但光伏发电火灾仍时有发生。消防人员可以从这些实际案例中获取有价值信息, 回顾事故结果, 分析事故原因。这对改进消防策略尤为重要。
开展光伏发电消防安全培训时, 人们应考虑3个问题:一是火灾前应做什么 (识别建筑物、制定预案、建立行动要求) ;二是火灾期间应做什么 (战略和战术) ;三是火灾后做什么 (维修与事故调查) 。
事发前
事发前的培训主要涉及建立预案。其关键就是让消防部门与拥有预案审定职责和后续事务批准权的管理部门建立合作关系, 通过这种关系, 共同确定装有光伏发电系统的建筑内物品清单。然后, 再根据物品清单建立预案以及相关的标准规程, 将其作为处理光伏发电系统火灾的先发措施。
最近, 美国新泽西州就实施了1条法律, 该法要求建筑物主人须向消防人员说明建筑物屋顶是否安装有太阳能板。此外, 确定存在太阳能板后, 须在建筑物入口处安装识别标牌 (类似于桁架海报) 。预案还应包含电气工程师等特殊技术顾问名单, 他们会随时接受事故指挥官的咨询。
事故期间
尽管光伏发电系统火灾的指挥官之前已经接受了许多培训, 具备了必要知识, 能确定是采取主动消防策略还是被动消防策略, 但此阶段的培训仍包含较多内容, 比如怎样安全地在光伏发电系统火灾区周围作业以及怎样灭火。
事发后
事发后的相关培训包含消防员如何进行事后维修和事故调查。光伏发电系统经历火灾后, 其结构及元件 (如底座、安全开关、过流保护装置、设备稳定性和结构完整性等) 受损, 处于非常规条件, 消防员要特别注意这一点。事后维修和调查阶段, 消防员会向时刻待命的技术人员和建筑管理人员咨询相关事宜, 确保事故涉及的系统尽可能安全。
此阶段的培训一定要强调建筑结构和电力系统。如之前所述, 火灾中建筑和电气系统受到损害, 因此培训师应向消防员说明, 结构工程师会负责确定建筑屋顶的承重能力, 并将信息提供给光伏发电系统设计人员, 设计人员再根据这些信息重新设计太阳能板支架。尽管初始设计符合建筑承重要求, 但建筑一旦受损, 承重能力就会下降。稍不留心, 屋顶就会坍塌。由于光伏太阳能系统或是与建筑相连, 或是与用石头将其压在屋顶上, 因此消防救援时必须考虑是否存在屋顶或太阳能板支架坍塌风险。
许多情况下, 光伏发电系统消防规程并未强调火灾调查阶段的工作。此阶段要求消防员如同在灭火阶段一样, 提高安全意识, 因此只要消防员正在作业, 火场安全官员就应留在现场。
培训时还要为消防员讲解确定事故原因所需的基础知识。普通火灾的基本调查知识同样适用于光伏发电系统火灾, 如确定火是由发电系统引起的, 还是由外部物质引起的。若不存在外部点火源, 就可断定它是一起电气火灾事故, 接下来就要寻找电气方面的原因。同样, 普通电气火灾的原因也可引发光伏发电系统火灾, 如线路、接地装置、电弧和系统维护等因素, 消防员不可不察。
另外, 人们还应扩充消防操作规程, 比如吸收美国消防协会NFPA 921《火灾、爆炸调查指南》 (Guide for Fire and Explosion Investigations) 的部分内容, 尤其是关于“火灾调查的系统方法”等信息。
消防员安全与健康是所有救援和培训活动的重要问题, 处理光伏发电系统火灾时更是如此, 因为光伏发电属电气系统, 与普通消防不同。但随着时间的推移, 培训的深入, 消防部门面对此类火灾会更有信心, 其策略也趋于科学、合理。总之, 只有通过开展高质量的培训项目, 请有资质的导师, 才能消除当前消防员面对电气火灾的顾虑。
光伏发电项目请示 第5篇
为贯彻实施《可再生能源法》和国务院节能减排战略目标，加快推进太阳能光电技术在城乡建筑领域的应用，经前期努力，我区的索日新能源股份有限公司13.8MWp光伏发电示范项目已列入20XX年度第二批国家“金太阳”示范工程目录。为加快项目建设进度，业主单位已委托信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司编制完成项目可行性研究报告，现将主要内容报告如下:
一、项目名称
13.8MWp光伏发电应用示范项目。
二、项目业主
索日新能源股份有限公司。
三、建设地址
项目建设地址位于路桥金清三山涂区块台州市金属资源再生产业基地，利用基地内浙江巨东集团有限公司、台州市欧晨金属材料有限公司厂房屋顶建设太阳能发电项目，项目不新增土地。
四、建设规模及接入方案
本项目采用晶体硅太阳能电池组件，安装建设光伏发电装置，应用示范面积约94345平方米，实际装机容量为13.8MWp(分二个子项，分别安装于巨东、欧晨厂房屋顶，其中巨东集团12MWp、欧晨公司1.8MWp)，组件55230块，安装方式为21个组件一串，共计2630串;组件采用自主生产的SR-156P-250，转换率为15.27%;新建逆变器室4座，每座建筑面积80平方米，单层建筑，钢筋混凝土框架结构，耐火、防水等级二级。10KV配电室1座，建筑面积200平方米，单层建筑，钢筋混凝土框架结构，耐火、防水等级二级。本系统拟采用容量为500kW的GSG-500KTT-TV逆变器共27台,容量为250kW的GSG-250KTT-TV逆变器共1台。
按照建筑物的分布情况，分别接入并网逆变器，逆变器逆变成交流电后经升压变压器升压至10KV接入内网接入点并网。设置4个并网点均接入用户侧电网，其中3个10KV并网点(自发自用，余量上网)，1个380V并网点(自发自用，并网不上网)。
五、项目投资估算及资金筹措
项目总投资14187.17万元，其中工程直接费用12750.08万元，其他费用1120.06万元，预备费138.7万元，建设期利息123.13万元，流动资金55.2万元。资金筹措拟申请国家补贴7590万元，企业自筹2837.44万元，银行贷款3759.73万元。
六、建设工期
本项目建设工期5个月。
七、效益分析
项目建成后预计年均发电量约1292.82万KWh。与相同发电量的火电厂相比，每年可节约标煤5024吨，可减少排放二氧化碳(CO2)10713.5吨，二氧化硫(SO2)370.8吨，氮氧化合物(NOx)35.2吨，还可以减少废水等排放，减少对水环境的污染。同时，工程投产后25年运行期销售总额达19475万元，实现净利润约5678万元，因此，项目具有良好的社会和经济效益。
现将有关材料随文上报，请予审查，如无不妥，请转报省发改委。
特此请示。
台州市路桥区发展和改革局
光伏并网发电系统及其控制策略 第6篇
关键词：光伏；最大功率控制；策略
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01
一、光伏发电的背景和意义
能源短缺和环境污染是当前人类的文明面临的最大挑战，石油、煤炭的无度开采和使用，直接导致大气层破坏、温室效应加重，酸雨等灾害频发。环境污染和破坏最终必将给人类自身的生存和发展带来直接威胁。随着社会经济的发展和地球人口的增加，对能源的需求和依赖程度不断加剧，对资源型化学燃料的开采逐年增加，一方面导致地球资源变得更加短缺，同时对环境造成了不可逆转的严重破坏。如何统筹解决好经济发展、能源消耗、环境污染等系列问题成为全人类需要面对的共同课题。近年来绿色新能源的开发和利用已经取得了实质性进展，光伏技术的出现使清洁可再生能源的利用和开发成为可能。太阳能光伏发电技术作为最新的绿色能源技术以其巨大的开发潜力成为众多国家的研究方向。地球所有能源几乎全部由太阳能转化形成，太阳能是人类生存发展的最重要能源形式，太阳能开发和利用对人类生活方式和文明进程有着不可替代的作用。虽然当前太阳能光伏发电的成本依然较高，但我们可以预见，经过人们的不断努力，太阳能作为一种几乎永不枯竭的能源可能在未来成为人类最重要的能源供给形式，太阳能的开发和利用具有无法估量的潜力和未来。
二、最大功率点跟踪控制策略
太阳能电池是光伏半导体材料吸收光能的半导体材料的光伏效应的使用能够生效后产生的现象。类似的半导体材料的太阳能电池和二极管的基本特征吸收光线时，由光子激发的电子-空穴对，会产生分离力。太阳能电池的光电转换的最小单位，一般不作根据需要许多系列和平行重新组建后的太阳能电源，太阳能电池单元和包经过串并联的电池组件，太阳能电池组件阵列。因为太阳能电池的最大功率点受温度和光照影响，所以在不同的工作环境下，为了使太阳能电池输出最大功率，就要让太阳能电池的参数和负载取得最佳匹配，才能获得最大输出功率。
在线性常规电气系统及设备中，为确保获得最大负载功率，经常需要警醒负载匹配工作，以便使供电系统的内阻与负载系统内阻基本一致，此时负载系统可以获得功率值会达到最大。对于供电系统内阻恒定的情况，可采取内阻和外阻相同的方法获取输出功率最大值，然而在太阳能光伏供电系统中，太阳能电池的内阻会受到温度、负载、光强等因素的影响，太阳能电池的内阻始终处于变化状态，无法通过内阻与外阻相同的简单方式获取最大输出功率。比较常用的方法是实施太阳能最大功率点跟踪控制，使负载和太阳能电池阵列的直流转换器增加，通过电源开展的占空比调节实现太阳能电池列阵输出功率最大，并实现最大功率的跟踪控制效果。
三、光伏发电系统的并网控制
太阳能电池板输出的电流为直流电，而公共电网侧的电流多为50Hz交流电，要实现太阳能电池板输出能源并入电网，需要通过逆变器将太阳能电池输出的直流电转换为交流电。光伏发电系统的并网控制关键在于，通过控制器和逆变器将太阳能电池组输出的电流转换为电网同频率的输入电流，实现电网功率因数控制和调整。
光伏并网系统逆变器控制方式通常可以分为电流控制和电压控制，通过电源输出控制和逆变器控制并联实现。事实上如果光伏逆变器输出系统可以视为容量无限的恒压源，光伏电源和电网电源并联运行，为确保电网稳定，需采用相应的锁控制技术，在确保系统稳定运行的前提下，实现光伏发电系统与电网电源同步，通过对变频器的输出电压的调整以及对相位系统输出功率大小的控制实现，然而，因为锁相环的响应速度比较缓慢，系统中逆变器输出电压往往不易得到十分精确的控制，可能导致流通性问题，如果未采取一定措施，在通常情况下，电压源并联相同的功率水平运作方法往往不易获得最佳性能。如果采用逆变器输出电流控制的方法，则仅仅需要对逆变器的输出电流进行控制，来完成对电网电压的跟踪，就可以实现并联运行的目的。因为这种控制方法比较简单，实现方便，因此应用比较广泛。当前光伏并网发电的抓哟模式均为电源源输入和电压源输入控制的模式。
太阳能光伏发电技术拥有十分广阔的发展前景，随着光伏技术的进步和光伏产业规模的扩大，未来太阳能电池板光电转换效率将会有更大幅度的提高，太阳能光伏发电成本也会大大降低，太阳能电池的使用寿命也会进一步提高。当前世界各国军在太阳能光伏发电方面给予了大力支持，在政策、法规等方面给予了充分的支持，在世界范围内形成了太阳能光伏并网发电的良好研究环境和发展环境。在世界能源日益紧张，环境问题日益突出的情况，太阳能光伏发电作为可再生新能源具有令热鼓舞的发展前景，虽然目前在太阳能光伏发电方面还存在一些技术性难题，但我们相信随着研究的不断深入，未来太阳能光伏發电技术必将迎来更快发展，并在我国能源结构中占据重要位置，为满足人民生活质量提升要求作出新的贡献。
参考文献：
[1]石定寰.中国新能源与可再生能源年鉴[M].北京：中国可再生能源学会，2009：1-3.
[2]李安定.太阳能光伏发电系统工程[M].北京：北京工业大学出版社，2001：1-3.
[3]王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京：化学工业出版社，2005：32-35.
分布式光伏发电系统综述 第7篇
近年来, 受化石能源短缺、人类生态环境压力的影响, 大力发展绿色无污染的、可再生能源已显得尤为重要[1]。太阳能光伏发电是一种新型的可再生能源发电方式, 是一种绿色发电方式, 不需要煤等燃料, 对环境友好, 没有转动式组件, 维护简单, 模块化设计, 决定了其规模可大可小, 可根据场地的要求调整系统容量等突出优点。
随着光伏产业的快速发展, 已有许多研究着对太阳能发电系统进行了研究。文献[2-3]介绍了太阳能发电的工作原理、构成以及分类。逆变器是太阳能发电的核心部件, 文献[2-6]对逆变器的结构、工作原理以及市售产品进行了详细的介绍。文献[7-8]介绍了分布式光伏发电的发展趋势以及在国内的应用, 但未能提供对该分布式系统实现的支撑。文献[9-10]中介绍了光伏发电系统的设计方法。文献[11]提出了一种家用小型分布式光伏发电系统结构设计。文献[12-18]介绍了分布式光伏发电系统的应用实例。文献[19]对金太阳示范工程和光电建筑项目总结了经验教训, 并分析了随着光伏产业发展, 我国出台的一系列补助政策。
我国近三年来分布式光伏发电发展迅速, 自从2009年开始了实施“金太阳”工程和光电建筑示范项目, 截至到2011年年底, 国家已公布的光电建筑示范项目规模约为30万千瓦, “金太阳”工程已公布的规模约为117万千瓦。国家公布的相关规划提出, 2015年分布式光伏发电要达到1000万千瓦。同时, 明确提出鼓励在中东部地区建设与建筑结合的分布式光伏发电系统。因此, 分布式光伏发电是未来的重要发展方向。在此背景下, 文章先后介绍了光伏发电系统的分类、系统方案、主要组件结构以及并网方式。
1 系统分类
分布式发电系统主要是自产自用, 必须接入公共电网, 与公共电网一起为附近的负荷供电。如果没有公共电网支撑, 分布式系统就无法保证用户的可靠性和质量。根据接入公共电网的电压等级可将光伏发电系统分为可分为小型、中型、大型光伏发电系统, 分布式发电系统一般建在负荷侧, 是中小型光伏发电系统。根据是否配备储能环节, 可将分布式光伏发电系统分为不可调度发电系统和可调度发电系统。
1.1 不可调度发电系统
不可调度发电系统由光伏电池阵列、控制器、并网逆变器、变压器等组成, 如图1所示。在不可调度发电系统中, 当公共电网没有故障时, 光伏发电系统产生的电能经过并网逆变器变为同相同频的交流电送入公共电网;当公共电网发生故障或者无光照时, 系统将自动停止向公共电网送电。
控制器包括光伏电池MPPT控制器和逆变单元控制器两部分。其中MPPT控制器实现光伏电池的最大功率输出的控制, 保障光伏能源充分利用。
1.2 可调度发电系统
由于光伏电源的不稳定性, 光伏并网对电网的线路潮流、系统保护、电能质量、运行调度、经济性等带来不良的影响。为并网光伏电站配置储能装置, 是目前从电站的角度来解决电站并网对系统冲击的唯一可行方案。可调度光伏电站的典型结构包括:光伏阵列、并网逆变器、蓄电池储能环节、控制器、变压器等, 如图2所示。
储能系统是光伏并网发电系统的调控环节, 当光照比较充足的时候, 光伏发电系统的发电量多于负荷的需求, 此时储能系统将多余的电能储存起来;当光照不充足时, 光伏发电系统的发电量不满足负荷的需求, 此时释放储能系统内储存的能量, 平衡负荷的需求, 从而起到调节供用电平衡和平滑分布式发电系统能量输出的作用, 可调度发电系统将成为今后的一个重要研究方向。
虽然, 相对于不可调度发电系统来说, 可调度发电系统在电能质量、经济性、系统保护等方面的性能更优越;但是, 由于可调度发电系统增加了储能环节, 储能系统本身存在寿命低、价格贵、体积笨重等缺点, 使得可调度发电系统的应用不及于不可调度发电系统, 日前, 大部分分布式光伏系统仍采用不可调度发电系统式结构。
2 系统方案
目前上网型太阳能光伏发电工程的形式主要有:光伏建筑一体化 (BIPV) 、地面太阳能发电场、屋顶太阳能发电系统 (BAPV) : (1) 光伏建筑一体化是光伏发电系统以建筑材料的形式作为建筑的一部分, 通常为建筑屋顶和光照条件较好的建筑立面。 (2) 面太阳能发电场是利用地面专门的场地建设光伏发电系统, 需要占地面积较大, 一般用于大型集中式并网系统, 在我国一般建设在西部地区较多。 (3) 屋顶太阳能发电系统则是利用现有建筑的闲置屋顶建设光伏发电系统, 所需条件是有较大面积且朝向较好的建筑物屋顶。
目前, 我国的小型光伏发电站主要采用屋顶太阳能发电 (BAPV) 。其显著优点在于:受日照辐射条件好, 不占用专门的用地面积, 符合建设条件的建筑量大, 可大规模推广应用, 而且建设改造成本低, 发电并网条件好, 光伏组件安装方式比较自由, 系统效率高, 可实现较大规模装机, 适合在工商业发达且缺乏可供开发利用空地的地区大规模推广应用。
3 系统设备
分布式光伏发电系统的基本设备有太阳能电池组件、光伏方阵支架、并网逆变器、直流汇流箱、直流配电柜、交流配电柜等, 另外还有系统监控装置和环境监测装置。其中, 最重要的两个设备是太阳能电池组件和并网逆变器, 这两个设备的质量直接影响整个分布式光伏系统的性能。
3.1太阳能电池组件
太阳能电池组件是分布式光伏发电系统的核心部分之一, 也是分布式光伏发电系统中最重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能, 或送往蓄电池中存储起来, 或推动负载工作。太阳能电池组件的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能电池组件由进口 (或国产) 单晶 (或多晶) 硅太阳能电池片串并联, 用钢化玻璃、EVA及TPT热压密封而成, 周边加装铝合金边框, 具有抗风、抗冰雹能力强、安装方便等特性。
3.2并网逆变器
光伏并网逆变器是分布式光伏发电系统中核心部件之一, 其主要功能是将太阳能电池组件产生的直流电逆变成交流电, 并送入公共电网, 其效率、可靠性会直接影响整个分布式光伏发电系统的性能。根据逆变器的内部结构可分为带隔离变压器的逆变器 (低频工频变压器、高频变压器) 和不带变压器的逆变器。具体比较见表1:
由于带隔离变压器的可靠性较高, 因此国内光伏电站并网逆变器多采用带有隔离变压器的逆变器。但是, 由于去掉变压器不仅可以降低系统的成本, 减小系统体积和重量, 而且还可以提高光伏发电系统的发电效率, 因此无隔离变压器光伏发电并网逆变器成为近年来研究的重点和热点。
太阳能发电并网方案中, 为保障公共电网的安全, 并网逆变器还需要考虑三相电压、电流不平衡, 欠压, 防雷接地保护, 短路保护, 防孤岛效应等保护措施。
4并网方式
分布式光伏系统主要有两种并网方式:就近较低电压等级并网方式和集中控制, 高压单点并网方式。小型光伏发电系统由于容量比较小, 对公共电网的潮流影响可以忽略不计, 一般选择就近较低电压等级并网方式, 且优先选择用电负荷多于并网容量的线路并网;大中型光伏电站由于并网容量较大, 对电网系统潮流影响较大, 采用集中控制, 高压单点并网。
目前, 分布式太阳能发电并网方案中, 根据光伏电站容量和周边电网的实际情况综合选择, 小容量光伏电站采用分散发电, 分散控制, 低压就地上网;中大容量的光伏电站, 采用分散发电, 光伏电池串并联后接入逆变器 (配置多台并网逆变器) 后集中控制, 高压并网, 或者采用分散发电, 就地升压, 集中控制, 高压单点并网, 低压就近并网的原则。
5结束语
光伏发电系统输出功率预测分析 第8篇
1建立模型
1.1模型分析
一般对光伏阵列某一天输出功率进行预测, 其做法是进行双建模, 即建立光伏系统逆变模型以及太阳辐射模型。直接辐射、球体辐射以及扩散辐射是光伏发电系统中电池接收到的辐射的主要组成。
而文章所利用的马尔科夫链预测方式, 主要利用马尔科夫链的特性。特殊性是马尔科夫链的特性, 其是马尔科夫随机过程中的某一形式, 状态具有离散性, 参数也同样具有离散性。在该分析预测方式中, 时间作为主要参数。分析随机过程中的主要对象为直接正常辐射同扩散水平辐射的交叉点。目前时刻状态是下意识可状态的唯一关联因素, 以前时刻状态同下意识时刻状态无关。为了方便分析, 将笛卡尔空间分为多组矩形区域, 在同一区域中的状态便是马尔科夫链相同状态。通过该种方式进行建模能够将太阳能辐射的时段性状态预测出来, 并且在预测后能够生成逆变模型。通过该模型便可以预测出光伏发电系统的后期输出功率。
1.2在整个电力系统中, 马尔可夫光伏功率预测主要关注的内容为功率、点亮, 通过辐射-功率特性, 可以直接对系统的出力进行预测。因此, 文章针对已存在的历史输出功率数据对未来某一时刻的输出功率进行预测。前提是未来预测点的各项环境参数相对稳定, 变化不大。
2算法概述
在统计转移过程中最小的时间跨度即预测过程中的时间精度。而同一转移矩阵所需要的时间段即单位时间, 而预测所需要的整个时间跨度即研究时段。
实现马尔可夫光伏功率预测的方式主要通过建模的方式, 其具体的方法包括:若天琪状态相同, 某一光伏系统的出力统计主要包括时间精度的研究以及时间段的研究;对输出功率进行均匀的区间区分, 并确定系统状态, 该状态为落在某一区间的功率;统计该状态下输出功率的状态转移多少次, 从而得到一步转移矩阵。
3实际案例分析
文章以某一意境投入使用的光伏发电系统作为实际案例进行分析, 并选取该系统某一时间段的实际运行情况进行论述, 该时间段的天琪晴朗, 气温波动相对较大 (12℃~22℃) , 针对该环境下光伏发电系统的运行状况予以统计, 以5min作为时间精度, 单位为1h, 将研究对象划分为11个状态。以分析结果作为研究对象, 可以统计到10个单位时间的数据, 以此建立转移矩阵, 并以其中第三个单位作为具体案例进行状态修正的讨论。
可以分析出, 由于前2个单位时间内随机游走的最终状态 (第2个单位时间内末时刻功率期望) 是作为第3个单位时间的初始状态, 而实际情况中第2个单位时间末的期望功率也有可能处在状态0~2。又因为状态0~2的转移情况未加以描述, 那么就会导致第2个时段状态有可能不发生转移。另外, 单位时间的细分及统计量的不足也会导致状态空间不完整。所以要对转移矩阵进行修正, 保证相应状态空间为闭集。修正的方法有两种: (1) 加大样本容量, 即统计量。 (2) 依据相邻几个单位时间光伏系统实际出力的总变化趋势, 补入因单位时间细分缺失的状态转移次数。
针对某一时间的温度进行功率的实测, 可以看出该时间中的平均温度可以达到17℃, 该时间段的气温范围在15℃~20℃, 天气为晴朗。
针对该时间段的系统功率进行预测可以分析出, 整个研究过程中的预测结果误差相对较大, 其原因在于该时间段所处气候为春季, 天气变化相对较大, 且气温波动较大, 即便是晴天, 空中的云量以及地表的蒸汽含量也相对波动较大, 不具有稳定性。这会直接影响光伏发电设备对太阳辐射的吸收效率。因而同时节、同样天气的状态下, 通过样本统计的方式无法真正准确的体现光伏发电系统的输出功率。并且, 春季到夏季太阳辐射的强度逐步的增大, 所以根据实际的观测状况可以分析出, 用作试验分析的时间段天气晴朗无云, 因此预测结果相对较低。通过观测分析结果可以看出, 该时间段的预测结果也会受到日升日落太阳辐射量变化的影响, 因而系统功率具有较大的波动。
预测精度因单位时间的缩小而有一定提高, 整个研究时段的预测误差从21.23492%降为19.19397%。而首尾时段的预测偏差也有所下降, 如06:59的预测误差降低为72%。此外, 在时间精度不变的情况下, 由于单位时间的缩小, 每单位时间内状态转移的统计量相应减半, 这带来了一定误差。若增加样本容量或缩小时间精度, 即增加单位时间内的统计量, 预测精度会进一步提高。最后, 状态的划分也会带来一定误差。很明显, 在同样的光伏系统出力范围内, 状态划分越多, 精度越高。但1阶转移矩阵的阶数也会随之增多, 统计量也会增大。
结语
本文以马尔科夫链座位基础, 针对目前发电系统的新技术——光伏发电技术的功率输出预测进行分析。该方式以建模的方式, 依照光伏电站的历史数据对电站出力进行直接预测, 该方式避免了相关数据的采集以及转换, 并且也省略了具体建模环节, 因而在保证结果精准的基础上, 提高了预测效率。通过实际的算例结果, 证实该方式具有较高的可行性。在一定的时间精度下, 通过时间单位的增加可以有效提高预测的精确性。
摘要：本文主要提出了建立在马尔科夫链基础之上的光伏发电系统输出功率预测的方式, 通过数据建模的方式, 将光伏电站的出力进行直接预测。通过理论推测, 从而证实该方式在预测光伏发电系统输出具有可行性。以某光伏中心电站作为案例进行建模预测, 从而证实该方式的有效性, 并对模型参数进行调整, 从而提高结果的精确性。
关键词：预测,光伏发电系统,输出功率,马尔可夫链
参考文献
[1]许洪华.中国光伏发电技术发展研究[J].电网技术, 2007, 31 (20) :7-11.
光伏发电及输电 第9篇
1 太阳能发电趋势与现状
20世纪90年代以来我国光伏发电组件生产能力逐渐增强, 光伏发电将一步步登上时代舞台, 成为人类可使用资源的重要组成部分。同时, 我们应该注意到目前的光伏发电还处在初级阶段, 还有许多问题有待解决。
1) 继续研制太阳的储存方式, 提高太阳能的光电转化效率;
2) 研究太阳能光转化为电能最大功率跟踪算法, 实现太阳光最大功率跟踪;
3) 研究太阳能光伏发电的软并网技术, 减少光伏电能对电网的冲击。
在以上这些问题中, 我们发现更多的是在研究如何高效的存储电能进行利用, 同时需要保护现有电网, 防止目前的电网受到过大的冲击。因此, 我们可以将视线转移到另一个技术上——无线电输电。
无线电, 也就是太阳能转换成一种特殊频段的电波, 然后类似于广播的形式发射出去。利用电波输电是目前正在研究中的一项革命性的技术。其主要特点是:1) 弥补了当前电网传输时的建造费用;2) 充分将已有技术与最新科研成果相结合, 保护环境;3) 共用一套送变电设备, 降低工程造价;4) 同用一套经营管理人员, 提高工作效率, 降低运行成本;5) 将太阳能发电技术与电力传输技术加以综合利用。
2 国内关于光伏发电的研究
在国内, 目前正在大力推广的是分布式光伏发电, 即允许下面的组织或个体建设光伏发电设施进行发电, 并且将其并入国家电网的输电线路中。
分布式光伏发电特指采用光伏组件, 将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式, 它倡导就近发电, 就近并网, 就近转换, 就近使用的原则, 不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量, 同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。
3 无线电输电可行性研究
目前无线电导电可实施主要理由:
1) 我们可以将电波以步传的方式发射, 中继站可以选择已经建立好的电杆, 还有目前我国移动电信等运营商建立好的信号塔, 极大的方便了电波的传输;
2) 在地球上传播时, 电波不会经历不同的空气环境, 发生折射, 影响传播路径, 在地球上, 大气环境基本相同, 路径选择更加容易, 接收更加方便。更加的安全;
3) 地球上的太阳板更容易被控制, 无论何种环境下, 地球上的太阳能吸收板都更加容易控制, 建造更加的方便。
4 目前可选得无线电输电方式
电波输电在目前也存在着许多得可选方案, 如, 一定频率得电波, 还有超声波等, 但是如何从中选择出最合适的也是目前需要研究的一个问题, 但是本文作者从电路及输电的一些角度选择超声波作为最好的选择。具体原因如下。
电波无线输电及等效电路:目前研究无线电波传电基本都是利用电磁效应产生的超声波进行的, 其具有频率较宽, 容量比较大的特点。所选择的材料都是具有逆压电效应的材料, 能够方便的将超声波转化成电能。因此, 我们这在里讨论的都是基于以上材料的。超声波导电主要包括超声波的发射和接收单元。系统结构图如图1:
同时, 当我们将电信号转变为固有信号得时候, 匹配电路这时候就有了同频率下得电波, 此时的匹配电路会有一定的阻抗变换, 能够明显的将输出效率提高, 从而实现了机电共振, 超声波便发射出去了。此时, 另外一个设施, 闭环路控制电路就开始发挥作用, 它通过对比实际输出信号和给定的信号误差, 直接改变功率管的同段状态, 使开关频率也发生改变。这个时候的主电输出电压频率也是明显可调的。接收单元这个时候将超声波转换成高频电能, 在经过蒸馏和滤波装置, 稳定的直流电就能够被使用了。
5 前景展望与总结
通过目前国家的一些鼓励政策和世界发展的趋势, 我们可以看到, 光伏发电在未来世界必定会发挥着不可忽视的作用。未来的世界必定会在光伏发电的研究上取得更为伟大的成绩。
摘要：为深入贯彻落实国家电网公司“四个服务”要求, 促进分布式光伏发电的快速发展, 本文特讨论了光伏发电的实用性和无线输电的可实现性。从目前技术发展的角度展开讨论。
关键词：光伏发电,超声波,无线输电
参考文献
[1]王伟栋.光伏发电变流器及控制研究[D].西南交通大学, 2010.
太阳能光伏发电系统的系统优劣 第10篇
优点:a) 太阳能取之不尽, 用之不竭, 地球表面接受的太阳辐射能, 能满足全球能源需求的10 000倍。太阳能发电安全可靠, 不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击;b) 太阳能随处可处, 可就近供电, 不必长距离输送, 避免了长距离输电线路的损失;c) 太阳能不用燃料, 运行成本很低;d) 太阳能发电没有运动部件, 不易损坏, 维护简单, 特别适合于无人值守情况下使用;e) 太阳能发电不会产生任何废弃物, 没有污染、噪声等公害, 对环境无不良影响, 是理想的清洁能源;f) 太阳能发电系统建设周期短, 方便灵活, 而且可根据负荷的增减, 任意添加或减少太阳能方阵容量, 避免浪费。
缺点:a) 地面应用时有间歇性和随机性, 发电量与气候条件有关;b) 能量密度较低, 标准条件下, 地面上接收到的太阳辐射强度为1 000 W/m2。大规格使用时, 需占用较大面积;c) 价格仍比较贵, 为常规发电的3倍~15倍, 初始投资高。
光伏发电系统综合性实验教学探索 第11篇
【摘要】为了应对新能源行业对相关技术人才的市场需求，针对性地设置了光伏发电系统课程，并将CDIO项目教学法运用于该课程的教学中，培养新能源发电技术的应用型本科人才。光伏发电系统CDIO项目教学通过对染料敏化太阳能电池系统的构思、设计、开发及搭建，调动学生的主观能动性，注重对学生的个人能力及团队协作能力、分析和解决问题能力的培养。
【关键词】光伏发电技术 实验教学 新能源材料与器件
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）02-0115-02
引言
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，CDIO分别代表着构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。为了针对性地培养新能源技术人才，我系CDIO项目体系分成三个层次，本文主要基于《光伏发电系统》二级项目教学思路及实施过程展开讨论。
一、实验教学的策划
1.实验策划初衷
光伏发电系统是一种直接将清洁可再生的太阳能经光生伏特效应转换为电能的装置，是新能源开发的主要利用方式之一。针对不同类型的光伏发电系统如单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池、染料敏化太阳能电池有机薄膜太阳能电池等。考虑到本专业的师资特点、实验室和设备条件的可操作性以及未来的发展等方面的因素，本课程选择染料敏化太阳能电池为载体实施教学过程。通过本课程的实施，使学生掌握太阳能电池的基本原理、器件及组件的制备工艺及光伏性能检测技术。
2. 教学内容
学生经水热合成法或溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米颗粒，并得到二氧化钛胶体，用于制备染料敏化太阳能电池器件。
（1）构思（Conceive）及设计（Design）
染料敏化太阳能电池是以染料敏化的二氧化钛电极为光阳极、铂电极为对电极、溶有氧化还原对的溶液为电解液的三明治结构。其中二氧化钛纳米颗粒可经水热合成法或溶胶-凝胶法等制得。二氧化钛纳米材料的性能可经XRD进行表征，其光伏性能可与市场购得的二氧化钛浆料进行对比得到反映。此外，可以通过串联或并联的方式得到太阳能电池组件，用于驱动小功率电器的工作，如风扇、八音盒或LED灯泡等。
（2）实施（Implement）
根据项目的设计内容，制备光阳极、对电极，并对二氧化钛光阳极进行SEM表征。所得电极经热熔胶封装，并注入电解质可得电池器件。同理可得并联的太阳能电池组件。
（3）运行（Operate）
对所得的太阳能电池的关键性能参数进行测试与分析，包括开路电压、短路电流、填充因子和光电转换效率。此外对其进行电化学阻抗测试，表征电池的阻抗性能。并根据测试结果进行分析处理，找出问题的原因。用所得的太阳能电池组件驱动小功率电器的工作，实现小型应用。
3.考核方式
实验经学生分组合作进行，一般3-4人/组。根据CDIO标准，设置考核目标。主要考核学生的专业能力（包括知识与技能的创新能力）、沟通能力、团队合作能力与责任感，根据其权重，设计各部分的分数值。在主客观评价权重上，以客观评价为主（75%左右），主观评价次之（25%左右）。考核内容：样品外观（10%）+实验测试（50%）+设计方案（20%）+课题答辩（20%）。
二、 项目实施的效果
1. 巩固理论知识
在开展该二级项目前，已开设了《太阳能发电技术及应用》理论课程，对目前各主流光伏发电体系及工作原理进行了系统的学习。本项目的实施是对其中染料敏化太阳能电池部分的实践，可以让学生对所学的知识有更深的理解，使学生将专业课程的理论知识与实验内容紧密结合，相得益彰，提高学习效果。
2.提升了学生的动手实践能力
项目实施过程中，从二氧化钛纳米颗粒的制备、浆料的调制，到器件的封装、性能的测试，都需要学生的全力参与，需要小组成员之间分工协作有序进行。在这个过程中，学生的团队合作能力、创新实践能力都能得到很好的锻炼。
3. 锻炼了学生分析问题、解决问题的能力
在项目实施中，统一采用标准染料N719为光敏剂进行光伏性能测试，学生不仅可以将自己制备的二氧化钛浆料与市售二氧化钛性能进行对比，也可进行组与组间的横向比较。根据光伏性能及电化学阻抗结果寻找实验中可能出现的问题，不仅能够巩固理论知识，也锻炼了分析解决问题的能力。
4.提高学习兴趣
将太阳能电池组件驱动小功率电器，使学生能够在学习中体会到创造的乐趣，增加成就感，对于增加学生的学习兴趣也很有裨益。
三、总结
基于本专业学生的培养方案和能力要求，本文介绍了CDIO培养模式下的《光伏发电系统》二级项目教学思路，并对教学过程和教学效果进行了系统的分析。为如何开展基于CDIO模式的项目体系提供一种可能的借鉴。
致谢：感谢上海高校青年教师培养资助计划（No. ZZegd14011）、上海第二工业大学校级科研项目（No. EGD13XQD08）、上海第二工业大学校级重点学科（第四期） 建设项目（No. XXKPY1302）的资助。
参考文献：
[1]温馨.地方政府在新能源产业发展中的政策激励途径分析——以四川省新能源产业为例[J].决策与信息，2015，0（20）；16-17.
光伏发电系统的关键流程节点选择 第12篇
由于化石能源导致全球气候变暖, 传统能源的贮备量有限的条件下, 全世界都在寻找新的替代能源方案。而从目前技术发展和应用前景, 相对于其他新能源, 核能、风能而言, 太阳能最有机会成为全世界的主要替代能源。在经历了2010年光伏市场的繁盛, 随着国际环境的大变化, 迅速导致了供求关系的完全逆转, 光伏产业从卖方市场变为买方市场。质量成为了中国光伏企业需要关注的重点, 质量不过关的产品将成为光伏行业洗牌的淘汰者。本文从光伏流程节点的特殊性出发, 通过对关联度强弱的分析, 寻找到需要重点监控的关键流程节点, 然后通过对关键节点的影响因子进行分析, 对其进行针对性的控制, 实现光伏发电系统质量的控制。
2 流程节点的概念
2.1 流程节点的定义
节点是指原子流程节点, 是流程的最小的组成部分, 是不可再分的, 是一个具体的操作动作, 例如给审批文档盖章, 就是拿起印章向下盖章这个动作, 是不可再分的。也可以是一个不能继续分割的思考过程, 比如计算支架的截面系数Z, 是通过已有的参数, 带入已知的计算公式中, 得出支架的截面系数Z, 为后续的计算做准备。
而基流程是指流程进程不可以再次分解为其他流程, 由原子流程节点组成的, 结构为单链, 流程负责人为企业具体岗位的流程。
2.2 基流程中流程节点的关联性
2.2.1 关联性的定义。
关联性, 故名思议是指事物之间具有联系, 则可以认为事物之间存在不同程度的影响。我们知道事物的关系与事物的结构多种多样, 其关联性也有各种各样不同的情况。
2.2.2 关联结构。
最简单的或者说最理想化的莫过于两个事物之间关系, 它们之间为链状结构, 且具有单向关联与双向关联之分。扩大到三个事物, 则事物之间有两种可能的情况, 一种是事物之间以链状结构连接, 一种是以三个事物之间两两联系, 即网状结构, 相互影响, 其影响方向也具有单向和双向之分。当事物之间在同一个平面上时, 可以根据以上三种关联情况进行类推与拓展。但是当事物之间不是出于同一个平面上时, 事物本身的结构出现层次性的时候, 其关联性会更加复杂。
2.2.3 节点关联的判断。
通过对流程节点的质量特性赋值研究, 从而判断二者之间是否具有关联性。具体步骤如下: (1) 流程节点的质量特征赋值。节点的质量特性并不相同, 一部分流程节点本身就有比较明显的质量特征值, 且可以用数字描述。另一部分流程节点的质量特征值不明显, 不能直接用数字进行描述, 就需要进行赋值。 (2) 画散点图。散点图是用来研究相互之间没有确定函数关系的变量的常用工具, 因此可以利用散点图来判断节点间是否有关联性。 (3) 结果分析。
2.2.4 基流程的流程节点间关联度计算。
在确定流程节点之间具有相关性之后, 还需要定量的描述节点关联度的强弱大小。
根据光伏发电系统的设计、生产、施工的实践过程中流程节点的特点, 可以通过两个步骤来确定流程节点间的关联性的大小, 首先第一步根据帕累托法则确定节点间质量关联度的等级。我们要重点监控的流程节点也是对质量稳定性产生重要影响, 使其产生波动的流程节点。联系到节点的质量关联性, 则是节点质量关联度等级高的, 成为我们重点关注的对象。
将节点的关联度强弱转换成五个等级, 分别用符号A、E、I、O、U来表示, 其关联度强度逐渐减小, 对应着超紧密关联度、特紧密关联度、较紧密关联度、一般关联度、可忽略关联度五种关联强度。流程节点之间的关联度等级应按照流程节点间关联的数量多少来确定。
2.2.5 流程节点关联度的修正。
节点的关联度是基于与本节点相关联的节点数量多少而确定的, 与节点关联的节点数量越多, 影响的节点数量越多, 影响范围越大。当然, 也有出现与节点关联的节点数量不多, 节点传递的信息与物质对于其关联节点的重要程度却很高的情况。故只有极少数的节点与之关联, 其关联度等级并不低。因此, 在定义关联度等级时, 第二步需要考虑节点间交流的信息与物质的重要度, 对关联度等级进行修正, 使其更加符合实际生产的需要。
节点间信息与物质交流的重要度与否, 是由其关联节点对其需求度决定的。如若关联节点对于流程节点输出的信息是必须的, 即此信息是该关联节点触发的必要条件, 需要在其基础上继续加工或者处理, 则该信息与物质是重要的。而相对的关联节点对节点输出的信息与物质, 并不是其触发条件, 只是该信息或物质的流转中间站, 则该信息或者物质对于关联节点的重要度相对较弱。可如下表结果表示其交流关联程度:
2.2.6 节点综合关联度计算。
流程节点间综合关联程度的求解步骤如下: (1) 分析与节点关联的节点数量, 根据节点关联强度判断表进行判断; (2) 确定信息与物质之间的交流影响程度, 确定交流关联性的等级; (3) 确定节点数量影响与节点间交流影响的相对重要性。一般说来, 节点数量影响与节点间交流影响的相对重要性的比值m:n的范围为1:3～3:1。当比值小于1:3时, 说明节点数量影响程度很小, 综合关联度只需考虑节点交流重要度。当比值大于3:1时, 说明节点数量影响程度超过了节点交流影响程度, 综合影响程度只需考虑节点数量影响程度。在实际工作中, 根据节点数量影响与节点间交流影响的相对重要性取m:n=3:1, 2:1, 1:1, 1:2, 1:3, 把m:n称为加权值。 (4) 量化节点关联强度等级和节点间交流重要度。对于节点关联强度等级, 一般取A=4, E=3, I=2, O=1, U=0。对于节点间交流重要度, 一般取I=3, U=1。 (5) 计算量化的所有流程节点之间的综合关联度, 具体方法如下:设任意两个流程节点分别为Ai和Aj (i≠j) , 其量化的节点关联强度等级为MRij, 量化的节点间交流重要度为NRij, 则流程节点Ai和Aj之间综合相互关系密切程度数量值为:TRij=m·MRij+n·NRij。 (6) 综合关联度等级划分。TRij是一个量化值, 需要经过等级划分, 才能建立出与节点关联强度等级和节点间交流重要度相似的流程节点综合关联度表, 综合关联度的等级划分为A、E、I、O、U五个等级, 各级别TRij值逐渐递减, 且各级别对应的作业单位对数应符合一定的比例, 综合关联度等级及划分比例见下表。
3 复合流程的关联度计算
在基流程的关联度描述中, 根据流程节点与之联系的节点数量多少, 与流程节点输出的信息与物质对关联节点的重要度大小, 给出了一个度量关联度大小的参考公式, 那么对于复合流程中的节点关联性应该如何描述呢?
根据上小节的分析可知, 复合流程中节点关联性可以分为三种情况, 第一种情况由于类似于基流程中的关联度分析, 因而在此不再赘述, 重点关注第二种与第三种情况。
3.1 相邻层级流程节点关联度描述
根据上文所描述的复合流程中流程节点间的结构特殊性, 相邻层级的流程节点间关联性由于信息或者物质的传递途径变长了, 相应受到的干扰更多, 与目标值的偏差更大。这样的话, 更容易产生质量问题, 使得流程节点之间的相互影响变大, 节点间的关联性也随之变大。
当然, 也存在另外一种情况, 就是在传递途径中受到的干扰因素是有利干扰, 使得信息或者物质在传递的过程中受到限制, 与目标值更接近, 使得流程节点之间的相互影响变小, 节点间的关联性也随之变小。
因此, 在复合流程相邻层级的流程节点关联性的描述上, 引入一个干扰系数γ (θ) , 这个系数可能是正的, 也可能是负的, 它的取值范围是 (-∞, +∞) , 关键得在具体的流程中分析其干扰的方向与程度。可见, 结合上文中综合关联度的度量公式, 在复合流程节点中相邻节点的综合关联度公式为:TRij=m·MRij+γ (θ) n·NRij。
3.2 跨层级节点的关联性
为了方便计量, 假设每个层级间节点关联度的影响效果是叠加的, 在数学上的关系为相乘的数量关系, 那么可以根据相邻层级间流程节点的综合度量公式, 推出跨层级节点综合关联度的表达公式。
假设流程节点Ai处于复合流程中, 与之相关联的节点与之相隔n层, 那么其综合关联度的表达公式为:TRij=m·MRij+γ (θ) (n-1) n·NRij。
4 关键流程节点的识别
根据上文对基流程与复合流程的不同结构进行分析, 得到各自对应的综合关联度表示公式, 那么可以依据流程节点的关联程度强弱, 即综合关联度的大小来筛选关键流程节点, 从而更有效率的控制光伏发电系统整体的质量。
那么综合关联度为1是重要呢, 还是综合关联度为2是重要呢?需要标准来衡量关联度是否重要到需要重点关注的程度, 那么如何确定关键流程节点的选择标准呢?
80%的问题是由20%的流程节点引起的, 在设计、生产、施工的实践中, 针对每个公司的具体流程节点, 算出需要监控范围内的所有流程节点的综合关联度大小后, 对其进行综合关联度大小按从大到小的顺序排序, 对关联度占到总数的前20%的关联度进行重点监控, 称其为关键流程节点。
或者根据企业相关管理人员的商讨, 确定一个界限值π, 当综合关联度的值大于界限值π时, 则予以重点监控, 作为关键流程节点。
参考文献
[1]Xingxing Zhanga, Xudong Zhaoa, Stefan Smitha, Jihuan Xub, Xi-aotong Yuc, Review of R&D progress and practical application of the solar photovoltaic/thermal (PV/T) technologies[J].2011 (8) :1595-1614.