微电源种类及其特性..doc

微电源 光伏电池 太阳能光伏电池(Photovoltaic Cell－PV)发电技术是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转化为电能。采用光伏电池发电具有不消耗燃料、不受地域限制、规模灵活、无污染、安全可靠、维护简单等优点。目前应用的太阳电池是一种半导体器件(如单晶硅、多晶硅)，受到太阳光照时能产生光伏效应，将太阳光能转变成直流电能。在使用时将太阳电池封装成组件，然后根据需要将组件串并联组成方阵。 光伏电池的输出功率受日照强度、电池结温等因素的影响，不能调度，而且系统的频率和电压对其基本上没有影响。 式中：——光伏电池输出功;f——系统频率；U——系统电压。 光伏并网发电系统 我国目前主要的光伏发电应用是光伏并网系统。它主要由太阳能电池方阵和并网逆变器组成。并网逆变器是并网光伏系统的中心。逆变器把太阳能电池方阵输出的直流电转换成与电网电力相同电压和频率的交流电，同时还起到调节电力的作用。逆变器有以下几个作用：①在输出电压和电流随太阳能电池温度以及太阳辐照度而变化时，总是输出太阳能电池的最大功率；②输出已抑制谐波的电流，以免把不良运行波及到电网；③倒流输出剩余电力时，自动调整电压，把用户的电压维持在规定范围[1]。 当并网逆变器与电网连接时，它始终在功率因数等于1的条件下运行，电流和电压几乎同相，仅提供有功功率。 PV电池发电系统的主要组成 PV电池发电系统的主要组成如图[2]。峰值功率跟踪控制器测量PV电池阵列的输出电压和电流，不断调节电池的工作点，使其在给定的气候条件下输出最大的功率。PV电池输出的功率送到逆变器，将直流电转换为交流。电池产生的电能超过负载的需要时，剩余的电能可对蓄电池充电。当电池充满后，仍有剩余的电能，则可将其在耗电器上耗掉。当光电池没有太阳照射时，蓄电池可通过逆变器对负载供电，图中的放电二极管VDb的作用是当电池充满电或由于其他原因，充电器开路时，避免对蓄电池继续充电。二极管VDa的作用是将PV电池阵列与蓄电池隔离开，防止在夜间将PV电池阵列作为蓄电池的负载。系统的工作模式控制器采集PV电池阵列和蓄电池的电压、电流信号，通过记录电池的充放电安培小时保持电池充电的轨迹，以及控制充电器、耗电加热器的通断等。模式控制器提为整个系统的中央控制器。 2. 微型燃气轮机 微型燃气轮机是指功率为数百千瓦以下的以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机[28]。满负荷运行时效率可达到30%，实行热电联产，效率可提高到75%。微型燃气轮机的特点是体积小、质量轻、发电效率高、污染小、运行维护简单。它是目前最成熟、最具有商业竞争力的分布式电源之一。 这种分布式发电机组的特性和集中式发电机组相似，可以统一调度，但是在热电联产的情况下，微型燃气轮机的各种输出必须满足热量的需要(如式2)，并且它的功率变化有一定的时间，即功率变化速度有一定的限制(如式2)。 P g,min≤P g≤Pg,max (式2) △Pg≤△Pg,limit (式3) 式中 △Pg——功率的变化； △Pg,limit——功率变化的限制。 下式为燃气轮机方程，方程中状态变量为发电机频率，燃料调速器输出参数，和燃料流量 (式4) 式4中a,b和c为燃料系统转移方程系数； KD为调速增益器； ， ，为燃料系统反馈增益。 上式可根据文献[3-4]中的公式和模型推导得到。 微型燃气轮机的动态模型和集中式发电机组相似,可写成以下形式 (式6) 式5中P m——原动机功率； P e——发电机输出功率； ，——原动机的输入、输出功率； ，——发电机组送、受端的角速度； R——发电机的阻抗。 在现代的分布式发电系统中，电力电子控制器可在多种模式下运行并为小型热力和发电系统的不同应用提供合适的运行方案[2]。 1. 并网运行 电力电子转换和控制器可设计为并网运行工作模式。在这种模式下微型燃气轮机发电系统跟随电网电压和频率变化。可等效为可控的电流源。并网工作时微型燃气轮机主要起负荷跟踪和削峰填谷的作用。并网分布式发电系统包括同步、继电保护和凡孤岛等。为将微型燃气发电机系统与电网安全可靠地连接，可将上述功能直接集成在电力电子转换和控制器中（分布式发电系统中电力电子转换和控制器的主要作用），并可免去常规的发电技术中实现这些功能所需的昂贵笨重的外部设备。 分布式发电系统中电力电子转换和控制器的另一个作用是在不需要任何外部设备的前提下，改善供电质量。例如电力电子转换和控制器在完成基本的有功功率控制的同时，可调节系统输出的无功功率，实现电压电压调节和功率校正。 2.单