具有动态调节特性的光伏制氢双阵列直接耦合系统优化策略

氢能是目前国内外研究的热点与前沿,利用太阳能发电进行电解水制氢,对实现碳达峰与碳中和具有重要意义。针对光伏制氢直接耦合系统灵活性低,不能大规模应用等问题,该文提出一种双阵列系统下的动态调节优化策略。基于光伏-电解槽双阵列复杂模型,深入分析电解水装置自身工作特性,并利用最小二乘法对光伏最大功率曲线进行分段线性化处理。从光伏阵列以及电解槽阵列的I-U特性曲线匹配角度揭示直接耦合系统工作点的运行机理。仿真结果验证了所提策略的有效性,分析结果表明在保障高效率消纳光伏能量的同时,增加了系统的灵活性和产氢速率,对光伏电解水制氢技术的研究和氢能产业发展提供参考。     

太阳能制氢直接耦合连接技术能量传递研究

氢能是21世纪最具潜力的清洁能源。现今大量的能量消耗和较低的产氢效率成为限制氢能大规模生产的关键问题。研究了太阳能制氢系统中,对光伏阵列与质子交换膜(PEM)电解槽进行合理的串并联结构配置,使它们通过直接耦合连接而达到最大能量传递效率的可行性。通过理论计算各种不同配置方式的能量传递效率,得出最佳配置方式为由3块并联的光伏电池组成的光伏阵列与由12个PEM电解池组成的PEM电解槽直接连接,并得出其一天的能量平均传递效率高达99.02%。理论上验证了直接耦合连接技术在太阳能制氢系统中的优越性。     

太阳能电解水制氢直接耦合连接技术

对太阳能-电解水制氢系统中光伏阵列与电解槽直接耦合连接技术做了理论研究与计算,得出直接耦合连接方式对电能利用率可高达94％以上,而传统的间接连接方式利用率最高仅为75.3％.得出的结论对降低太阳能-电解水制氢成本和提高系统经济可行性具有重要意义.     

基于动态电容充电的光伏阵列I-V测试仪

光伏阵列Ⅰ-Ⅴ测试仪是一种对光伏阵列进行现场测试,从而为有效评价光伏电站的控制和设计水平提供参考实验数据的仪器。为获取光伏阵列的Ⅰ-Ⅴ曲线,系统测试时采用动态电容充电的方式,将电容作为可变负载接于光伏阵列的输出端,当光伏阵列给电容充电时,连续采样该时段内的电压电流就可得到当前环境条件下光伏阵列的Ⅰ-Ⅴ特性曲线。通过对光伏阵列进行实际测量的结果表明:该测试系统运行稳定、携带方便、测量精度较高,并且测量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲线的形式显示,从而使测得的阵列特性更为直观,能满足工程应用的需要。     

基于Matlab/Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真

根据光伏阵列的输出伏安特性,建立了光伏阵列通用仿真模型,并在此基础上提出了一种自适应占空比干扰观察法,建立了以Boost电路为核心的仿真模型,通过控制Boost DC-DC变换器实现了光伏阵列的最大功率点追踪（MPPT）,提高了光伏阵列的利用效率。对于三相光伏发电并网系统的研究,本文主要从PQ控制原理入手,在dq坐标系下建立了仿真模型,通过仿真得出PQ控制下的三相光伏发电并网运行特性,证明了仿真模型的正确性和有效性。     

基于PSO优化BPNN估计光伏阵列MPPT控制系统研究

为了充分利用光伏阵列转换能量,提高光伏阵列的发电效率,在分析光伏阵列的伏安特性及最大功率点跟踪(MPPT)原理的基础上,提出了一种基于粒子群算法优化BP神经网络(PSO-BPNN)的建模方法,并用这种改进的神经网络构建了光伏阵列的动态模型.通过PSO-BPNN模型拟合光伏阵列输出功率与输出电压的非线性关系,实现了对光伏阵列的最大功率点跟踪.Matlab/Simulink仿真及在线测试结果表明:基于PSO-BPNN估计的光伏阵列MPPT控制系统能快速、精确地跟踪光伏阵列的最大功率点,改善了BP神经网络收敛速度慢,易陷入局部极值,建模精度不高的缺点,提高了系统的稳定性和能量转换效率,是研究光伏发电这个复杂非线性系统的一个可行办法.     

局部光照条件下光伏阵列优化设计

由于光伏发电系统所处环境的复杂化,无法保证光伏阵列不被遮挡而产生局部光照。局部光照导致光伏阵列输出功率下降、组串功率特性复杂化及常规最大功率追踪效果不佳。提出了优化光伏阵列结构的方法,使各组串输出功率最大,提高阵列输出功率。分析了优化光伏阵列结构的方法和模糊自适应控制方法,仿真结果表明:优化光伏阵列结构,使光伏阵列各组串输出功率最大,提高了光伏阵列的输出功率。该方法为光伏发电系统工程设计提供了借鉴。     

计及电热特性的离网型风电制氢碱性电解槽阵列优化控制策略

可再生能源制氢对平抑可再生能源的波动性,实现氢能源绿色获取具有重要的价值.该文梳理了碱性电解槽电热特性,总结出电解槽功率调节特性、起停特性等约束条件,据此提出碱性电解槽阵列轮值协调控制策略.案例仿真结果表明,提出的阵列轮值优化控制策略是有效的,在保障消纳效果的同时,可有效提升电解槽阵列寿命和运行安全性并降低投资.研究成果可为基于碱性电解槽的波动性电源消纳工程应用提供参考.     

一种基于最小均衡差的光伏阵列重构方案

对于光伏阵列而言,局部阴影是其最常见的导致输出功率损失的原因,由局部阴影导致的功率损失不仅与阴影面积相关,更多地取决于阴影的分布位置以及光伏阵列中各光伏板之间的连接方式.为了提升阴影条件下光伏阵列的输出功率,提出了一种基于网式连接(TCT)结构的光伏阵列重构方法,重点研究了如何根据不同的阴影条件,合理重构光伏板之间的连接关系.所提方法将光伏阵列分为固定结构和自由结构两部分,局部阴影条件下遵循均衡差原则,根据不同的阴影模式调整自由结构部分光伏板的连接方式,确定最佳的连接关系.仿真结果表明,在多种阴影条件下,相较于重构前,重构后光伏阵列的输出功率明显提高,且P-U特性曲线更趋向于呈现单峰值特性,更有利于最大功率点跟踪控制的实现.     

基于模糊逻辑双环控制的光伏发电系统最大功率跟踪算法

根据光伏阵列非线性伏安特性,提出了基于模糊逻辑双环控制光伏阵列最大功率跟踪算法,使得光伏阵输出功率接近于理论最大值。系统主要由单相逆变器、控制器和交流水泵机组组成,主控制环实现光伏阵列最大功率跟踪初级模糊控制算法,输出为最大功率点处电压。该电压作为逆变控制器参考输入电压,内环模糊控制用于控制变频器输出频率,进一步控制交流水泵机组的输出功率,实现了更高精度的跟踪光伏阵列最大功率点跟踪。实验结果表明,所提出算法能有效提高光伏阵列的输出效率。     

微腔介质阻挡放电忆阻特性分析

为了研究微腔结构介质阻挡放电的非线性电阻特性,搭建微腔结构介质阻挡放电的仿真模型,研究其放电过程中的电压和电流关系从而得到其伏安特性曲线.根据忆阻器数学模型及忆阻器物理模型,建立忆阻器的MATLAB仿真平台.应用阻变机理对忆阻器的伏安特性进行分析并与介质阻挡放电的伏安特性进行比较,发现微腔介质阻挡放电过程中的伏安特性与忆阻器的忆阻特性相似.从电荷转移角度进一步分析微腔介质阻挡放电过程中的忆阻特性.     

荧光灯高频调光运行特性的研究

实验并分析讨论了荧光灯高频驱动的调压、调频、调感的调光特性，指出压频协调控制可实现宽的调光比；对作为逆变负载荧光灯的伏安特性以及与频率、光输出的关系等进行试验分析，指出随着频率的提高，伏安特性将由负阻向正阻过渡。     

Selection of power semiconductor devices for parallel connection

The method of selecting power semiconductor devices for group parallel connection on the basis of models developed on the basis of the measured electrical and thermal parameters and characteristics of certain devices are considered. Experimental data are obtained using the ADIP-6 test equipment. The electrical part of the model is constructed on the basis of the electrical parameters of the volt–ampere characteristic in a high-conductivity condition, and the thermal part is developed on the basis of the electrothermalanalogy method. The parameters of the thermal model are determined on the basis of the measured value of the thermal junction-to-case resistance in the steady-state thermal mode. The electrical and thermal parts of the model are connected through the temperature dependences of the volt–ampere characteristic parameters. A sample of ten power diodes is considered as an example, parallel connections consisting of two diodes are constructed of them, and the electrical and thermal processes are analyzed in this group using the simulation method for all possible combination of the diodes. The potentially reliable and unreliable diode combinations were specified on the basis of the simulation results. The temperature of the semiconductor structure is used as a criterion for determining reliability. A connection in which the temperature of the semiconductor structures of the devices included in the connection did not exceed the admissible limit value was considered as potentially reliable. Two connections, referred to as “potentially reliable” and “potentially unreliable” connections, are considered as an example.     

光伏阵列特性仿真及其在光伏并网逆变器测试系统中的应用

提出了一种光伏阵列特性的工程计算方法,基于光伏电池组件的基本技术参数、光伏阵列总的串联单元数和并联支路数、以及现场光照强度和温度,即可得出光伏阵列的特性。以Matlab/Simulink为工具建立仿真模型,详细分析了光伏阵列的特性曲线。以该计算方法为理论基础,介绍了国内第一套光伏并网逆变器测试系统的构成及特点。以此为平台,对型号为AURORA-PVI-5000-OUTD逆变器性能进行了测试,并给出部分测试结果,与该逆变器出厂检测参数基本吻合,验证了该方法的正确性和实用性。     

基于工程模型的光伏建模与输出特性仿真

基于光伏电池的工程模型,在Matlab/Simulink仿真环境下,搭建了光伏阵列仿真模型,可模拟仿真给定光伏模块参数、光伏阵列串并联方式、外界环境变化下的光伏阵列特性曲线,并具有最大功率跟踪功能,其中采用考虑外界环境因素变化的恒电压控制方法,方法简单易行。该模型有较好的通用性,为光伏发电系统的研究提供了仿真模型和平台。     

基于XGBoost的光伏阵列故障诊断方法研究

针对光伏阵列输出具有非线性并受最大功率点跟踪影响，从而导致传统的诊断方法精度低、模型性能差等问题，提出一种基于极端梯度提升的光伏阵列故障诊断方法。首先，在光伏电池单二极管模型的基础上，建立光伏阵列仿真模型，利用PVsyst软件对光伏阵列的输出特性和故障成因进行系统的模拟分析，得到了故障特征参数，并通过特征重要度排序验证了所选择故障特征参数的有效性；其次，提取光伏阵列不同故障状态下的故障特征，构建基于XGBoost的故障诊断模型；最后，利用网格搜索和交叉验证对诊断模型的超参数进行寻优，通过混淆矩阵计算评价指标来评估诊断模型的性能。并将该方法与决策树、随机森林以及梯度提升树相比，结果表明，该方法不仅能准确检测所有的故障种类，并且模型的泛化能力更好，诊断准确率更高。     

一种人机交互式光伏阵列模拟器的设计

为解决真实光伏阵列给研究造成的诸多限制,提出一种人机交互"双工作模式"的数字式光伏阵列模拟器。介绍了整个模拟器系统的设计方案,通过人机交互界面实现静态和动态模拟光伏阵列任意条件下的输出特性,增加了操作的多样化和可视化。实验表明,该模拟器可以在实验室环境下较为精确地模拟任意条件下的光伏阵列输出特性,可以取代真实的光伏阵列进行实验研究。     

基于自适应可控开关矩阵的光伏阵列优化配置策略

针对光伏阵列在阴影或者组件故障情况下引起效率降低的问题,基于自适应粒子群优化算法(SA-PSO)提出将最大功率点跟踪与开关矩阵相结合的控制策略。同时给出了该算法的重启与终止条件,避免了开关的频繁使用与系统趋于稳定时的功率振荡。首先对算法的重启条件进行判断,如果是非自然重启,需要通过优化算法对异常情况下的最优模块阵列连接方案进行识别。然后利用可控开关矩阵实时优化光伏阵列配置方式。最后通过仿真验证了该方法在遮阴或故障情况下均可以快速准确地跟踪到全局最优MPP,有效提高光伏阵列的输出功率。     

VAr compensation by sequential quadratic programming

This paper presents an application of the sequential quadratic programming method to find the optimal sizing of shunt capacitors and/or passive filters for maximizing the net present value resulting from energy-loss reduction while taking investment cost into account and complying with the IEEE-519 standard. The proposed methodology allows the simultaneous solving for fixed and switched volt ampere reactive (VAr) compensators by considering a characteristic load variation curve for each linear and nonlinear load.