分布式发电与智能接入技术(光伏Matlab)南京理工大学精选.doc

分布式发电与智能接入技术 : 学 号： 学 院: 自动化学院 : 题 目: 基于MATLAB/Simulink的光伏发电单元仿真设计 指导教师 2015年 12月 摘要 随着能源与环境问题的日益凸显,分布式发电技术不断发展,光伏发电无疑是其中极具代表性和发展前景的一种。然而分布式电源大量接入对大电网带来的诸多不利影响又成为制约其发展的瓶颈,微网技术的出现很好的解决了这一问题。微网作为一个前沿的研究领域,是各国目前研究的热点。考虑到建立微网实验系统的复杂性和局限性,目前常采用软件建立微网动态仿真模型,用以研究分布式电源并网运行、微网运行控制以及智能电网相关问题。因此,建立以光伏发电为代表的分布式电源及微网运行控制仿真模型具有重要的现实意义。 本课题以建立微网运行控制仿真平台为目标,在仿真环境中建立了光伏电池以及、云三种典型微网运行控制策略的仿真模型。在分析原理的基础上给出了模型结构和参数设计方法,通过算例验证了模型的有效性和正确性。仿真分析表明所建立的模型可以用于分布式电源并网和接入微网运行控制问题的仿真研究,具有一定的通用性和拓展性。 该实验,依据光伏电池原理建立了通用的光伏电池工程仿真模型,并采用扰动观察法通过控制电路占空比实现光伏电池的最大功率跟踪控制。仿真表明模型对外界环境变化具有较好的适应性和良好的动态性能。 一、课题的背景及意义…………………………………………………4 二、光伏电池建模与仿真分析…………………………………………5 1.光伏电池数学模型……………………………………………………6 2.光伏电池仿真模型……………………………………………………8 3.仿真结果……………………………………………………………10 4.仿真结果分析………………………………………………………12 三、最大功率跟踪控制模型与仿真分析………………………………12 1.最大功率跟踪原理…………………………………………………12 2.最大功率跟踪算法模型……………………………………………15（1）DC-DC变换器模型………………………………………………15（2）MPPT模型…………………………………………………………16 （3）脉宽调制的建模…………………………………………………17 3.仿真结果……………………………………………………………17 4.MPPT仿真结果分析…………………………………………………20四、实验总结与感想……………………………………………………20五、附录…………………………………………………………………21 1.课题的背景及意义 目前世界各国仍以煤、石油、天然气等不可再生资源作为主要能源结构。人类对石化燃料的过度开采,这些不可再生的一次能源将面临枯竭,而未来世界对能源的需求还将持续增长,能源危机日趋突出。同时大量一次能源的使用造成环境污染日益严重,导致了地球气候变暖,产生“温室效应”,极端的天气情况和各种人为的污染灾害不断发生,如此长期发展下去将威胁人类生存。 为解决能源供求矛盾,改善地球环境,世界各国加快了对新能源的开发特别是对清洁可再生能源的研究利用。分布式发电（Distributed Generation，DG）是近些年倍受关注的一种发电形式,它利用太阳能、风能、潮汐能等可再生的清洁能源发电,即保护了环境,又节约了能源,实现了能源利用的多样化,被认为是一种极有发展前途的发电技术。 DG一般是指为满足某些终端用户的需求,接在用户侧附近的小型发电机组或发电及储能的联合系统,它们的规模一般不大,大约在几十千瓦至几十兆瓦。常见的形式包括了一些采用天然气、氢气、太阳能、风能等具有环境友好特性的能源,因此是一种可利用多种能源的技术。此外,为了提高能源的利用效率和降低成本,往往采用冷热电三联供的形式。DG位置灵活、分散的特点很好地适应了分散电力需求和资源分布,延缓了输、配电网升级换代所需要的巨额成本,同时,它与大电网互为备用也使供电可靠性得以改善。 光伏发电（Photovoltaic power system,PV）作为一种典型的DG,其并网运行和接入微网运行都具有重要的研究价值和广阔的应用前景,PV自身的特点和优势具体体现在以下几个方面: 无污染:绝对零排放,没有任何物质及声、光、电、磁、机械噪音等“排放”； 可再生：太阳能是地球上永恒的能源,取之不尽,用之不竭,资源无限。可直接输出高质量电能,具有理想的可持续发展属性； 资源的普遍性：基本上不受地域限制,只是地区之间是否丰富之分； 通用性、可存储性：电能可以方便地通过输电线路传输、使用和存储； 分散性：提高整个能源系统的安全性和可靠性,特别是从抗御自然灾害和战备的角度看,它更具有明显的意义； 资源、发