第1章 绪论 1
1.1 光伏发电技术研究的意义 1
1.1.1 光伏发电的发展前景 1
1.1.2 国外光伏发电的研究现状及发展 2
1.1.3 我国光伏发电的现状及发展 3
1.1.4 光伏并网逆变技术的发展 6
1.1.5 分布式发电 6
1.2 光伏并网逆变技术的研究热点 8
1.2.1 新型逆变器拓扑结构 8
1.2.2 逆变器开关器件的驱动方式 8
1.2.3 电能质量控制方法 9
1.2.4 MPPT 9
1.2.5 孤岛效应 9
第2章 光伏并网逆变技术 10
2.1 光伏并网逆变器概述 10
2.1.1 光伏发电系统构成 10
2.1.2 光伏并网逆变器分类 11
2.2 并网逆变器的拓扑结构 13
2.2.1 组串式逆变器的拓扑 13
2.2.2 集中式逆变器的拓扑 14
2.2.3 微型逆变器的拓扑 14
2.3 组串式单相逆变器的设计 16
2.3.1 组串式单相逆变器软件设计 16
2.3.2 单相逆变器的硬件设计 20
2.4 组串式三相逆变器的设计 26
2.4.1 组串式三相逆变器软件设计 26
2.4.2 三相光伏并网逆变控制系统 28
2.4.3 三电平电路的调制方法 32
2.4.4 三相逆变器的硬件设计 42
2.5 集中式三相逆变器的硬件设计 44
2.5.1 EMC滤波器参数的选取 45
2.5.2 直流支撑电容的设计 46
2.5.3 IGBT电路的设计 46
2.5.4 吸收电容的选择 47
2.5.5 网侧滤波器的设计 47
2.5.6 参数设计总结 48
2.6 微型并网逆变器 49
2.6.1 微型并网逆变器设计 49
2.6.2 微型并离网逆变器设计 52
第3章 光伏电池最大功率跟踪控制技术 54
3.1 光伏电池与光伏阵列的原理与特性 54
3.1.1 太阳能电池单体的数学模型 54
3.1.2 光伏组件与阵列模型 56
3.1.3 太阳能电池结温和日照强度对太阳能电池输出特性的影响 57
3.1.4 太阳能光伏阵列输出功率最大点 58
3.1.5 光伏电池升压控制 60
3.1.6 光伏电池仿真 60
3.2 光伏电池MPPT装置的设计 62
3.2.1 光伏电池MPPT装置结构 62
3.2.2 MPPT装置 63
3.3 光伏电池MPPT算法 65
3.3.1 最大功率跟踪常用方法 65
3.3.2 其他非线性控制策略的MPPT控制方法 68
3.3.3 具有稳定性和快速性的MPPT算法研究 70
第4章 并网逆变系统孤岛检测、绝缘检测与低电压穿越 75
4.1 孤岛效应的概念和国际标准 75
4.2 孤岛检测原理 77
4.3 孤岛检测方法 78
4.3.1 逆变器外部孤岛检测方法 79
4.3.2 逆变器内部孤岛检测方法 80
4.3.3 孤岛检测实验 84
4.4 漏电和绝缘保护 85
4.4.1 光伏阵列绝缘检测 85
4.4.2 光伏阵列残余电流检测 85
4.5 低电压穿越 87
第5章 光伏并网发电监控系统 90
5.1 光伏并网发电监控系统 90
5.1.1 光伏并网监控系统的背景和意义 90
5.1.2 光伏网络监控系统的发展 90
5.1.3 光伏发电监控系统的相关标准 91
5.2 光伏并网发电系统的组成 92
5.2.1 太阳能电池组件 92
5.2.2 汇流箱 92
5.2.3 自动发电控制 94
5.2.4 自动电压控制 95
5.3 光伏并网监控系统的原理与设计 95
5.3.1 光伏并网监控系统的结构设计 95
5.3.2 光伏并网监控系统的功能设计 97
5.4 现场监控设计 99
5.4.1 现场监控的设计 99
5.4.2 MCGS组态软件 99
5.5 本地和远程监控方案设计 100
5.5.1 监控解决方案 100
5.5.2 本地和远程监控软件结构设计 101
5.5.3 多线程的应用 103
5.5.4 NET及相关技术 104
5.5.5 数据库技术 107
5.5.6 本地监控界面显示 108
5.6 基于Web服务器的远程调度 110
5.6.1 远程监控 110
5.6.2 104规约简介 111
5.6.3 数据通信的实现 111
5.6.4 调度中心界面显示 119
第6章 光伏发电系统的优化设计 123
6.1 光伏发电系统优化设计的概述 123
6.2 分布式光伏发电系统效率优化设计 124
6.2.1 光伏组件安装倾角优化 124
6.2.2 太阳能电池组件的串并联设计 126
6.2.3 太阳能电池组件的排列方式 127
6.2.4 自动跟踪系统的研究 127
6.2.5 逆变器优化 129
6.3 系统成本优化 130
6.3.1 分布式光伏发电成本计算模型 130
6.3.2 光伏发电成本及其影响因素分析 131
6.3.3 成本计算软件 133
6.4 系统的可靠性分析 135
6.4.1 系统的可靠性模型及指标体系 135
6.4.2 供电可靠性方面 135
6.4.3 电能质量要求 136
6.4.4 孤岛引起的安全问题 136
6.4.5 站址选择 136
6.4.6 系统防雷装置设计 136
第7章 光伏发电系统功率预测与能量管理 138
7.1 储能蓄电池的系统特性 138
7.1.1 蓄电池的种类 138
7.1.2 铅酸蓄电池的特性 138
7.1.3 蓄电池的容量匹配 139
7.1.4 PV-BESS系统的能流模型 140
7.2 光伏发电功率短期预测 140
7.2.1 样本数据预处理 141
7.2.2 光伏发电的功率特性分析研究 143
7.2.3 Elman神经网络 145
7.2.4 Elman神经网络短期预测模型 147
7.2.5 Elman神经网络与NSET建模对比分析研究 152
7.2.6 Elman神经网络与BP神经网络建模对比分析研究 153
7.2.7 预测模型结果评估 154
7.3 并网光伏电站的能量管理研究 154
7.3.1 电站实时能量管理策略研究 155
7.3.2 系统能量调度模型的建立 156
7.3.3 系统运行的目标函数与约束条件分析研究 161
7.3.4 算例分析 162
第8章 分布式发电与微电网 167
8.1 分布式发电系统 167
8.1.1 分布式发电概述 167
8.1.2 分布式光伏发电系统概述 168
8.2 微电网基本概述 169
8.2.1 微电网的定义与应用 169
8.2.2 微电网的拓扑结构 169
8.2.3 微电网的分布式电源 171
8.3 蓄电池储能系统控制 172
8.3.1 蓄电池原理 172
8.3.2 蓄电池数学模型 173
8.3.3 蓄电池充放电控制 173
8.3.4 蓄电池仿真模型 174
8.4 逆变器的控制方法 175
8.4.1 恒功率控制 175
8.4.2 恒压／恒频控制 176
8.4.3 下垂控制 177
8.4.4 内环控制器 178
8.5 微电网工作模式与模式间切换 179
8.5.1 微电网运行模式 179
8.5.2 微电网控制模式 179
8.5.3 平滑切换的研究 182
8.6 微电网设计仿真 187
8.6.1 仿真结构模型 188
8.6.2 微电网控制系统仿真模块 189
8.6.3 光伏并网／孤岛仿真 192
8.6.4 微电网系统仿真结果和分析 192
8.7 微电网平台搭建实例 200
8.7.1 微电网系统设计方案 200
8.7.2 微电网逆变实验 202
8.7.3 微电网实验 203
结束语 205
参考文献 206