光伏电站热斑故障在线诊断及自适应控制研究

发布时间：2022-02-13 11:42

　　近年,在光伏发电系统中出现了一种伴有超高温特征的新型热斑现象。这种热斑现象不仅会在短时间内造成发电组件老化加速等不可逆的损害,严重时还会引发火灾。经过诊断发现,这种热斑往往出现在被阴影覆盖且含有结晶缺陷的发电组件中。在已知的所有结晶缺陷中,特别是含有裂纹、PN结接触以及电池边缘接触等缺陷的区域在外部阴影遮盖下,会呈现欧姆反向特性。从电气特性来看,在含有上述结晶缺陷的区域存在更利于电流流通的等效路径,即存在等效低电阻。因此,为了确保光伏发电系统的安全运行,本研究主要以低电阻结晶缺陷热斑的在线诊断与抑制为主要目标,以便及时地排除热斑现象。首先,为了理解低电阻结晶缺陷热斑的形成机理,本研究通过建立含有结晶缺陷单元的等效模型,并借助不同单元PN结的反向特性曲线说明了由低电阻结晶缺陷引起的等效低电阻在阴影条件下的分流作用。此外,通过光伏组件串的等效电路图,详细地分析了在传统最大功率跟踪算法P&O的控制下,发电系统的三种工作模式（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）以及在发电过程中热斑的形成条件。并利用仿真实验模拟了在不同外部阴影条件下所产生的热斑发热功率分布特性。其次,从仿真结果可知,在阴影条件下,发热功率分布... 

【文章来源】：扬州大学江苏省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－３全球风能与光伏发电装机量的发展趋势Ｗ??

２０００?２００２?２０４?２００６?２００８?０１０?２１２?２０）４?２０１６?１Ｈ?２０１８??２００１?２００３?２００５?２００７?２００９?２０１１?２０１３?２０１５?２０１７??图１－３全球风能与光伏发电装机量的发展趋势Ｗ??图１－３给出了全球知名的彭博新能源财经分享的全球可再生能源（主要是风能与光伏）??逐年的总装机量。从图中可以看出，截至２０１８年６月底，全球海岸风能总装机量达到了??５２３?［ＧＷ］，离岸风机（如沙漠，高原）装机量则到达１９?［ＧＷ］，并且每一年的增长趋势较??为稳定。相比于风力发电，目前的光伏的发展则稍逊一筹。同样是截至２０１８年６月底，??全球光伏的总装机量合计４７１?［ＧＷ］，其中大型公共发电所的装机量达到了?３０７?［ＧＷ］，小??型发电场（如：家用光伏）的装机量则达到了?１６４?［ＧＷ］。不同地是从２０１０年起，光伏发??电的总装机量开始呈现非线性增长趋势，并且在未来几年中很可能超过风能总装机，成为??主导的可再生能源。据相关报道提供的数据，２０１７年全球新增光伏的装机量约１００丨ＧＷ］，??同比增长４３％。２０１７年我国光伏发电新增装机量５３?［ＧＷ］，同比增长５４％。我国２０１７年??光伏新增装机容量远超出前期的行业预估。更有预估，至２０２０年全球光伏新增装机量将??达?１４０－１５０?［ＧＷ］。??１６０?４５％?ＴＱ?１６０％??

（ｂ）运用中??图１－５光电材料转换效率Ｗ??图１－５给出了目前在研究中或者己被运用光电材料的转换效率。据报道，在实验室中??测试得到的３－ＰＮ结构的太阳电池的效率最为出色，从图中可以看出，其最大效率接近４４％。??然而实际投产的光伏电池中的最大效率是图（ｂ）中具有２８．８％的ＧａＡｓ。因为相比于传统的??硅材料，使用ＧａＡｓ材料制作的电池的成本较高，所以其普及性远不及硅材料。目前来看，??硅材料在光伏组件中的运用最为广泛，综合评价，使用频率具体如下：多晶桂＞单晶硅＞薄??膜硅。但是，随着生产技术不断的发展，近年来单晶硅的使用频率也得到了大大地加强。??即使如此，较低的光电转换效率直接成为了限制现阶段光伏发电系统发展的－？个短板。然??而，为了满足光伏发电总装机量日益增长的需求，大量的光伏组件将被投入使用。在很多??发达国家，例如德国已经完全取缔了传统的煤电，全面采用光伏发电等新兴能源。这便使??得大范围普及下的光伏组件的故障状态也变得多样化


本文编号：3623124