光伏组件超配的经济性分析

太阳能资源的特点造成光伏组件出力基本达不到标称功率,电气设备利用率低;改变光伏组件和电气设备的容配比以提高电气设备利用率,可有效降低光伏度电成本。以太阳能资源较好格尔木市和较差的南京市的太阳能资源为基础,通过计算不同容配比光伏组件出力经折减后到达逆变器时的功率,分析了不同容配比下的功率限制比,从而计算出不同容配比下的发电量增加;对不同容配比下的初始投资、年运营成本增加进行了计算;对增加部分投资的收益率进行了分析。     

光伏电站增容改造工程技术分析

由于组件功率衰减、电站设备老化等问题,运行多年的光伏电站系统效率 PR越来越低.而随着新能源行业设备技术和设计技术的更新和提升,将提升容配比的设计思路运用到存量电站必然可以提升旧电站的发电量,从而降低度电成本.针对效益型光伏电站增容改造工程,结合提高容配比、主动超配的思路,对增容技术改造中可能出现的问题及发电量的提升和损失进行分析和探讨。     

考虑经济性的大规模风光储系统容量优化配置

风能、光伏等新能源发电具有随机性、间歇性,对该场景下配备储能系统是解决新能源消纳、提高经济性的有效方法.通过对比多种电池储能技术系统成本和度电成本,选用磷酸铁锂电池作为大规模储能系统电池组成进行功率/容量优化配置,以弃风弃光量最少和年收益最大为目标,通过购电成本与各电站年效益关系分析经济效益,结合青海某地区储能电站数据为算例,计算出若要储能电站年回报率8％以上,且在寿命周期内回收投资,储能电站的购电价格应不大于0.4元/kWh.     

计及弃光约束的配电网光伏接纳能力评估

针对配电网光伏接纳能力优化问题,兼顾光伏投资方收益与运营方网损,提出一种计及弃光约束的配电网光伏接纳能力评估方法。首先,以网损最小为目标,将弃光约束引入基于DistFlow方程的评估模型,将问题转化为不同弃光阈值下的二阶锥规划问题;然后,以固定增量迭代增加弃光阈值,对评估模型计算得到相应弃光阈值下的光伏接入容量和弃光率,依据投资收益与光伏总接入容量及弃光率的差分关系,插值估算出投资利润最大时的光伏总接入容量和弃光率;最后,采用回代策略将估算得到的总接入容量和弃光率作为新约束,带入到评估模型中,计算各备选节点的接入容量。在改进的IEEE-33节点系统进行仿真计算,结果表明所提方法确定的光伏接入容量较好地平衡了投资收益和网损。     

基于层次分析法的风光限电策略研究

针对高比例风光电源接入电网时产生的不合理弃风、弃光问题,采用层次分析法对各风光电站在传统电网调度过程中的限电策略进行研究,以便更科学合理地安排风光发电。建立以发电总成本最小为目标的数学模型,采用层次分析法评估各风光电站的综合重要性指标,并计算出各风光电站限电系数。采用遗传粒子群算法求解模型,以5机和6个风光电站系统为例验证方法的有效性和合理性。结果表明:在调度过程中考虑风光电站限电策略后的限电量和限电成本较传统限电方案存在不同程度上的差异;评估指标的不同准则权重和增幅对各风光电站的限电量有不同的影响。     

高原高寒地区并网光储电站设计与运行研究

西藏地处高原高寒地区,太阳能资源极其丰富,建设光储电站有利于改善当地电源结构。然而,高原高寒的恶劣环境对光储设备影响较大。通过对西藏电网结构和日喀则市太阳能资源进行分析,评估建设光储电站的可行性;以朗明桑珠孜50 MW并网光储电站为例,提出适用于高原高寒地区的光储电站设计方案;以光储电站日弃电量最小为目标,进行储能容量配置;并结合光储电站运行数据对电站设计方案进行验证分析。研究表明：光储电站的设计方案在高原高寒地区具有适用性,50 MW光伏发电系统配置12.5 MW/100 MW·h电池储能较为合理,单日可减少约60 MW·h弃电量。研究结果可为高原高寒地区并网光储电站的设计提供参考。     

光伏发电储能系统对电网潜在经济效益的研究

针对光伏发电的波动性和随机性造成太阳能资源利用率低,光伏企业经济效益较差及其他间接成本高的问题,通过对实际工程的研究,本文提出了储能系统能量时移作用方法。结果表明:储能装置能量时移方法可有效减少光伏电站弃光现象,降低旋转备用容量补偿成本、AGC调频容量补偿和可靠性成本及电网扩建成本和环境治理成本,提高光伏发电系统的潜在经济效益。     

干热气候下的光伏电站失配损失研究

在光伏电站的长期运行过程中,光伏组件的匹配损失是影响光伏电站发电性能及效率的重要因素之一。基于典型干热气候的宁夏地区的11个已并网运行5年以上的光伏电站的110块组件的现场测试,通过对光伏电站典型电气结构模型进行分析,建立了评价光伏电站失配损失的电气参数模型,并对各电站组件的衰减及失配损失进行了研究,与Bucciarelli的随机模型算法进行了对比分析。研究结果表明:(1)11个光伏电站的组件年衰减率介于0.11%~0.90%,失配损失范围介于1.63%~5.2%;(2)失配损失与长期衰减后的光伏组件间的工作电流差异情况正相关;(3)同批次组件的工作电流差异情况较功率差异情况能更显著地反映出阵列的失配损失情况。该评价方法的建立可以评判光伏电站发电量下降的原因特性,量化评估长期运行后的光伏电站的失配损失。     

考虑弃风与失负荷损失的含风电系统旋转备用优化调度

电力系统需制定旋转备用容量应对风电和负荷不确定性可能造成的弃风和失负荷,但在制定旋转备用容量时不仅需要考虑失负荷风险和弃风风险也需量化失负荷容量和弃风容量。采用超分位数(α-superquantile,SQ)方法求取旋转备用不足引起的弃风损失和失负荷损失,并与燃料成本、风电运行成本、旋转备用成本组成目标函数,优化系统的正负旋转备用容量。针对超分位数方法直接求解困难,因此,采用蒙特卡罗模拟和解析法相结合,将函数离散化,使计算方便简捷。算例仿真结果表明:该方法不仅能得到不同置信水平与系统运行总成本、正负旋转备用成本、失负荷损失和弃风损失之间的关系,还较期望方法优化结果相比更能在保证系统可靠性的前提下实现经济性最优。     

光伏组件潜在诱导衰减效应的研究

光伏组件的潜在诱导衰减会减少光伏发电系统对外输出的电能,严重情况下使光伏发电系统瘫痪,几乎不对外输出电能。在温度为85℃和85%湿度条件下,对单块光伏组件模拟光伏发电系统中出现的潜在诱导衰减效应,即组件的铝边框和输出端产生1 000 V的电势差。每隔6 h测试一次组件的电致发光(EL)图像和I-V电性能,实验持续时间为48 h。结果表明:该效应会使组件产生漏电,漏电程度随着实验持续的时间而变得严重。运用电容原理解释潜在诱导衰减产生的物理机制,并采用低介电常数的封装材料制作新的光伏组件,能使组件的功率衰减控制在2%以内,完全具有抗潜在诱导衰减的性能。     

光伏组件表面积灰影响探究

以某研究院30kW光伏工程为背景,以提高光伏组件输出效率为目的,仿真研究了光伏表面积灰对光伏组件输出性能的影响,提出了该光伏组件的清洁周期与清洁方法。通过分析光伏效应,在Maflab／Simulink平台上建立光伏电池模型,并据此建立光伏组件表面积灰影响光伏电池输出特性的模型。设置积灰浓度从0逐步增加到4g／m^2,仿真结果显示随着积灰浓度的增加,光伏输出功率受到明显的限制,单体最大功率点下降幅度分别为7．51％、13．27％、18．16％、22．24％。该30kW光伏工程项目运行数据统计结果显示经清洁后光伏组件的输出效率有明显的提升,平均效率提高1．57％。考虑到光伏工程运行的组件安装形式、天气条件与安装地点等条件,确定该光伏工程的清洁周期,大大提高了能源利用率。     

分布式光伏电源对配电网电压波动的影响研究

分布式光伏电源接入配电网后导致电压波动加剧等问题,限制了光伏发电的快速发展。文章从理论角度分析得到光伏功率波动水平以及光伏电源接入点短路容量大小是影响配电网电压波动大小的主要因素;考虑到未来光伏容量不断增加,光伏功率波动水平必将不断提高,因此增大接入点短路容量是降低电压波动实现大量分布式光伏电源接入配电网最为可行的方法,而配电网采用环网结构能增大接入点短路容量;最后在PSCAD/EMTDC中搭建了完整的光伏电源系统以及IEEE13节点模型,仿真验证了配电网采用环网结构增大短路容量能有效削弱光伏电源对配电网电压波动的影响,为分布式光伏的良好发展奠定基础。     

A Power Output Estimate of Cylindrically Shaped Flexible Photovoltaic Module with Polygonal Approximation

Flexible photovoltaic (PV) modules have received a great deal of attention for use in PV systems. At present, the most important issue to be resolved is the optimum shape of flexible PV modules for obtaining maximum power output. A design tool specifically tailored for the flexible PV module is required for this purpose. In the present study, a new method is proposed for estimating the power output of a cylindrically shaped flexible PV module, taking into account the uneven irradiation and temperature that occurs for a curved surface. The average irradiation over the area of the entire module is used in the equation of the proposed method. The temperature is calculated based on the root mean square (RMS) of the irradiation over the area of the entire module. The average and RMS of the irradiation are calculated based on the directional dependence of the global horizontal irradiance. The estimated and measured power outputs are compared. The error rate of the total power output is 2.6%, and the mean absolute percentage error of the power output is 6.8%. The proposed method can reduce the amount of calculation to compare with a conventional method having the same mean absolute percentage error.     

利用自然法则实现光伏组件智能管理

为了减少光伏电站的发电量损失,最大可能避免倒塌、热斑损坏、自然老化率过快等现象,利用自然法则,提出一种新颖的方法以实现对光伏组件的全面智能管理。该方法采用晶体硅本身的光伏I-V特性,通过自然法则原理,获得组件的理论功率输出与实际功率输出的对比数据,以此来判断光伏组件是否正常。试验表明,此方法效果良好,完全满足电站光伏组件功率输出的精度要求,可以有效实现大中型光伏电站的组件的全面智能管理。     

光伏并网系统参与电压调节的有功和无功协调控制策略研究

针对配电网线路阻抗大、分布式光伏并网系统无功调压能力有限,导致光伏电源在有功出力较大时并网点(PCC)电压越上限问题,在深入分析光伏系统PCC电压特性基础上,提出一种光伏逆变器有功和无功协调控制策略。在该控制策略下,光伏系统实时跟踪监测PCC电压变化,PCC电压不越限时,逆变器按最大功率点跟踪(MPPT)输出;PCC电压越上限时,优先利用逆变器剩余容量进行无功调压,若剩余容量不足,调节逆变器有功输出,并动态计算有功、无功最佳输出值,保证将PCC电压调节至满足要求的前提下,实现逆变器有功输出最大化、无功输出最佳化。算例结果验证了控制策略的有效性。     

具有选择性谐波补偿的光伏并网逆变器控制策略研究

具有有源电力滤波器APF(active power filter)功能的光伏并网逆变器因其高效率、高功率及可降低成本等优点而备受关注。当光伏阵列输出的能量较小时,可以利用逆变器的剩余容量进行谐波补偿,使系统工作在光伏并网和APF状态。但当系统负载谐波电流较大时,光伏并网和APF合成后的指令电流超过功率管的限流值,造成系统容量超限。针对系统容量超限的问题,分析了传统比例式限流方式的不足,提出一种具有选择性谐波补偿的光伏并网逆变器控制策略,对危险较大的重点次谐波进行有选择性补偿,舍去对含量较低以及高次谐波的补偿,进而合理降低合成指令电流,使有限的系统容量得到合理地利用。最后,仿真和实验结果验证了这种控制策略的可行性与有效性。     

单周期数字控制光伏并网逆变器的仿真与实验

单周控制的单级全桥光伏并网系统具有容量大、效率高、成本低等优点。在分析单周期控制工作原理的基础上,建立单相单极性光伏并网系统的数学模型,给出了对控制效果影响较大的输出电流的检测方法,基于PSIM软件平台对控制算法进行了仿真,并将算法应用到6kW单相单极性光伏并网系统的电流控制。仿真和样机实验结果均表明该方法具有良好的动静态特性。     

基于时序生产模拟仿真的宁夏电网风光优化配比研究

宁夏风和光资源丰富,风电和光伏发电发展并驾齐驱。建立了含新能源发电的电网年度时序生产模拟仿真模型,以电网节能减排效益最大为目标,综合考虑了风光出力特性、负荷特性、机组调峰特性、不同种类供热机组热电耦合特性等因素。在建立模型的基础上,仿真研究了2015年宁夏电网新能源发电接纳能力,得到了综合考虑新能源限电率和电网节能减排效益的风光优化配比。该结果可为地区风电和光伏发电建设、电力系统调度以及政府相关政策制定提供指导。