基于故障诊断的光伏阵列效率的研究与设计
发布时间：2021-08-17 17:23
随着能源短缺和环境污染问题日益严重,光伏发电凭借其独特的优势愈加受到人们的重视。然而,光伏发电相比其它可再生能源,易受外界条件影响引发故障,导致发电效率大幅下降。本文针对光伏阵列的故障检测和诊断展开研究,提出了一种新型的SI-SP故障检测结构,分析了故障对光伏阵列输出效率的影响,并利用神经网络实现了光伏阵列遮阴程度的诊断,通过阵列配置优化提高了光伏阵列的效率。首先,根据光伏电池的工作原理建立了光伏电池的工程数学模型,分析了影响光伏电池输出特性的因素。通过不同光伏电池连接结构差异的对比和光伏阵列故障检测方式的分析,确定了SP结构光伏阵列作为本课题的研究对象,提出了一种基于神经网络的光伏阵列故障诊断结构,为光伏阵列故障诊断的研究奠定了基础。其次,分析了光伏阵列的故障种类和成因,基于传感器交叉检测理论提出了一种新型的SI-SP检测方法,该方法相比传统的检测方法,大大减少了电压传感器的数量。在详细分析了SI-SP检测结构的故障定位过程的基础上,利用Matlab/Simulink建立了6*4的SP结构光伏阵列模型,验证了SI-SP结构检测方法的正确性,通过仿真不同阵列故障,分析了故障对光伏阵列输...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国一次能源消耗总量太阳能相比其他可再生能源拥有资源无限性和分布广泛性[4]
图 1- 2 我国太阳能光伏发电总量 光伏发电系统存在的效率问题目前，制约光伏发电技术发展的最大问题是效率问题[9]。光伏发电易受外界环境的影响得光伏系统发电效率大幅下降。从光伏系统的结构来看，光伏系统发电效率的影响因素[1以下几点：光电池的光电转换效率、光伏阵列的结构、光伏阵列中电池输出特性的匹配因素（温度、遮阴、灰尘、风速等）、最大功率点跟踪效率、逆变器的转换效率等。在实际应用中，光伏阵列受环境影响出现效率损失是光伏系统效率下降的主要原因。由知，受环境因素的影响，光伏系统的实际效率只有光伏组件效率的 80%[13]左右，即光伏 20%的效率损失。研究发现，由遮阴引发的失配问题[14]是导致光伏系统效率损失的最主要现象指的是光伏阵列中组件由于局部遮阴、灰尘覆盖、老化[15][16]等原因导致输出特性不引发光伏阵列出现效率损失。当失配现象发生时，光伏阵列的发电效率会显著下降。文于“卡塔尔-多哈”的大型光伏电站进行统计，结果显示每天由灰尘带来的效率损%-0.8%/天）。日本学者的研究结果显示，在日本由于积尘导致的光伏阵列效率损失[18]。据美国学者统计，在加利福尼亚积尘造成光伏阵列的效率损失为 11.5%[19]。此外，件还会发生热斑效应，严重影响系统的可靠性和寿命，极端情况下失配甚至会引发火灾。
保证阵列以最大功率点输出。文献[22]提出了一种基于“数独拼案，利用数独各行与各列不重复的原则，将遮阴组件均匀分布在 T TCT 阵列的发电效率。文献[23]提出了一种基于遗传算法的阵列效率。阵列效率的研究相比国外虽然起步较晚，但是对其研究正在逐步开管的配置、光伏阵列的拓扑结构、阵列的动态重构等方面研究了失法。文献[24]从控制热斑效应和旁路二极管安全性的角度出发，讨论文献[25]结合特定的阴影模式配置旁路二极管，提高了光伏阵列的BL 三种不同的阵列拓扑结构，比较其在失配情形下阵列的效率， TCT 结构在工程上难以发展成大规模阵列，有其局限性。文献[27的串引入补偿电路对其进行补偿，减小了阵列的失配问题，从而提 1-3 所示。文献[28]提出了一种光强均衡算法来提升阵列效率，该算来实现电流补偿，减小了阴影的影响。文献[29]提出了一种模糊算法响，通过引入补偿组件对阵列进行补偿。局部补偿虽然可以缓解失成了资源的浪费。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种PSO-SVM的光伏阵列故障检测与分类[J]. 林培杰,陈志聪,吴丽君,程树英. 福州大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]一种新型光伏阵列多传感器故障检测定位方法[J]. 张晓娜,高德东,刘海雄,叶军,王珊. 可再生能源. 2016(02)
[3]太阳能光伏电池工程用数学模型的研究[J]. 彭湃,程汉湘,陈杏灿,李蕾. 广东电力. 2015(10)
[4]中国能源消费面临的严峻形势和存在的主要问题[J]. 王征. 经济研究参考. 2015(24)
[5]基于BP神经网络的光伏阵列智能故障诊断[J]. 张文瑾,葛强,黄澄扬,周晨,葛中强. 扬州大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]国内外光伏发电的发展现状和亟待解决的问题 访国网能源研究院副院长蒋莉萍[J]. 崔岩. 电气应用. 2015(01)
[7]阴影遮蔽条件下光伏阵列的可重构优化配置方法[J]. 李锐华,闫宇星,胡波. 电网与清洁能源. 2014(07)
[8]常见光伏阵列拓扑结构分析[J]. 丁坤,王祥,徐俊伟,张经炜,翟泉新. 电网与清洁能源. 2014(03)
[9]光伏发电发展趋势分析[J]. 章激扬,李达,杨苹,许志荣,周少雄. 可再生能源. 2014(02)
[10]光伏发电并网效率提升的关键技术研究现状[J]. 曲洪达,白恺,李智,宗瑾,张改利,翟化欣. 华北电力技术. 2014(01)
博士论文
[1]光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究[D]. 朱艳伟.华北电力大学 2012
[2]光伏阵列故障状态的识别研究[D]. 王培珍.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]光伏阵列的模型仿真及其均衡补偿[D]. 杨莉萍.北方工业大学 2016
[2]可拓扑重构的光伏阵列故障诊断方法研究[D]. 张朝.广西大学 2016
[3]基于数据挖掘的光伏阵列故障诊断研究[D]. 姜栋潇.华北电力大学(北京) 2016
[4]光伏发电系统发电效率研究[D]. 柴亚盼.北京交通大学 2014
[5]光伏组件局部阴影下热斑诊断及优化控制[D]. 周笛青.上海大学 2013
[6]太阳能光伏阵列故障检测及仿真分析[D]. 唐佳能.华北电力大学 2012
[7]基于复合信息融合技术的光伏阵列故障诊断研究[D]. 钟丹.天津大学 2012
[8]局部阴影条件下基于模糊控制的光伏阵列重构系统的研究[D]. 庞志超.天津大学 2010
[9]基于太阳能光伏发电并网系统的研究[D]. 闫士职.西南交通大学 2009
本文编号：3348178
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国一次能源消耗总量太阳能相比其他可再生能源拥有资源无限性和分布广泛性[4]
图 1- 2 我国太阳能光伏发电总量 光伏发电系统存在的效率问题目前，制约光伏发电技术发展的最大问题是效率问题[9]。光伏发电易受外界环境的影响得光伏系统发电效率大幅下降。从光伏系统的结构来看，光伏系统发电效率的影响因素[1以下几点：光电池的光电转换效率、光伏阵列的结构、光伏阵列中电池输出特性的匹配因素（温度、遮阴、灰尘、风速等）、最大功率点跟踪效率、逆变器的转换效率等。在实际应用中，光伏阵列受环境影响出现效率损失是光伏系统效率下降的主要原因。由知，受环境因素的影响，光伏系统的实际效率只有光伏组件效率的 80%[13]左右，即光伏 20%的效率损失。研究发现，由遮阴引发的失配问题[14]是导致光伏系统效率损失的最主要现象指的是光伏阵列中组件由于局部遮阴、灰尘覆盖、老化[15][16]等原因导致输出特性不引发光伏阵列出现效率损失。当失配现象发生时，光伏阵列的发电效率会显著下降。文于“卡塔尔-多哈”的大型光伏电站进行统计，结果显示每天由灰尘带来的效率损%-0.8%/天）。日本学者的研究结果显示，在日本由于积尘导致的光伏阵列效率损失[18]。据美国学者统计，在加利福尼亚积尘造成光伏阵列的效率损失为 11.5%[19]。此外，件还会发生热斑效应，严重影响系统的可靠性和寿命，极端情况下失配甚至会引发火灾。
保证阵列以最大功率点输出。文献[22]提出了一种基于“数独拼案，利用数独各行与各列不重复的原则，将遮阴组件均匀分布在 T TCT 阵列的发电效率。文献[23]提出了一种基于遗传算法的阵列效率。阵列效率的研究相比国外虽然起步较晚，但是对其研究正在逐步开管的配置、光伏阵列的拓扑结构、阵列的动态重构等方面研究了失法。文献[24]从控制热斑效应和旁路二极管安全性的角度出发，讨论文献[25]结合特定的阴影模式配置旁路二极管，提高了光伏阵列的BL 三种不同的阵列拓扑结构，比较其在失配情形下阵列的效率， TCT 结构在工程上难以发展成大规模阵列，有其局限性。文献[27的串引入补偿电路对其进行补偿，减小了阵列的失配问题，从而提 1-3 所示。文献[28]提出了一种光强均衡算法来提升阵列效率，该算来实现电流补偿，减小了阴影的影响。文献[29]提出了一种模糊算法响，通过引入补偿组件对阵列进行补偿。局部补偿虽然可以缓解失成了资源的浪费。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种PSO-SVM的光伏阵列故障检测与分类[J]. 林培杰,陈志聪,吴丽君,程树英. 福州大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]一种新型光伏阵列多传感器故障检测定位方法[J]. 张晓娜,高德东,刘海雄,叶军,王珊. 可再生能源. 2016(02)
[3]太阳能光伏电池工程用数学模型的研究[J]. 彭湃,程汉湘,陈杏灿,李蕾. 广东电力. 2015(10)
[4]中国能源消费面临的严峻形势和存在的主要问题[J]. 王征. 经济研究参考. 2015(24)
[5]基于BP神经网络的光伏阵列智能故障诊断[J]. 张文瑾,葛强,黄澄扬,周晨,葛中强. 扬州大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]国内外光伏发电的发展现状和亟待解决的问题 访国网能源研究院副院长蒋莉萍[J]. 崔岩. 电气应用. 2015(01)
[7]阴影遮蔽条件下光伏阵列的可重构优化配置方法[J]. 李锐华,闫宇星,胡波. 电网与清洁能源. 2014(07)
[8]常见光伏阵列拓扑结构分析[J]. 丁坤,王祥,徐俊伟,张经炜,翟泉新. 电网与清洁能源. 2014(03)
[9]光伏发电发展趋势分析[J]. 章激扬,李达,杨苹,许志荣,周少雄. 可再生能源. 2014(02)
[10]光伏发电并网效率提升的关键技术研究现状[J]. 曲洪达,白恺,李智,宗瑾,张改利,翟化欣. 华北电力技术. 2014(01)
博士论文
[1]光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究[D]. 朱艳伟.华北电力大学 2012
[2]光伏阵列故障状态的识别研究[D]. 王培珍.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]光伏阵列的模型仿真及其均衡补偿[D]. 杨莉萍.北方工业大学 2016
[2]可拓扑重构的光伏阵列故障诊断方法研究[D]. 张朝.广西大学 2016
[3]基于数据挖掘的光伏阵列故障诊断研究[D]. 姜栋潇.华北电力大学(北京) 2016
[4]光伏发电系统发电效率研究[D]. 柴亚盼.北京交通大学 2014
[5]光伏组件局部阴影下热斑诊断及优化控制[D]. 周笛青.上海大学 2013
[6]太阳能光伏阵列故障检测及仿真分析[D]. 唐佳能.华北电力大学 2012
[7]基于复合信息融合技术的光伏阵列故障诊断研究[D]. 钟丹.天津大学 2012
[8]局部阴影条件下基于模糊控制的光伏阵列重构系统的研究[D]. 庞志超.天津大学 2010
[9]基于太阳能光伏发电并网系统的研究[D]. 闫士职.西南交通大学 2009
本文编号：3348178
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3348178.html
