独立光伏母线直流供电系统优化方案

图4-1 典型的分布式发电系统结构图(www.xing528.com)

独立直流母线太阳能供电系统拥有独立的直流母线，负载功率较大，为了保证可靠地给负载提供稳定的电力供应，需要配备蓄电池组等储能设备，常应用于通信、遥测、监测设备电源，农村的集中供电站，航标灯塔、路灯等领域。如图4-1所示为一种典型的含光伏的独立直流分布式发电系统。图中电力电子变换器将负载与电源连成一个电力电子网络，其中连接电源和母线的接口变换器可使低电压电源对该网络放电，连接负载和母线的接口变换器可保证负载得到合适的电压，双向变换器保证了蓄电池既可以储存能量也可以释放能量。系统中负载由可再生电源提供主要能量，蓄电池用于吸收可再生电源发出的多余能量，并在负载功率过大时放电，不可再生电源如燃油发电机等用于进一步保证负载稳定的工作。由于风能等其他形式能源的存在，该分布式发电系统也属于混合发电系统。使用混合供电系统的目的就是为了综合利用各种发电技术的优点，避免各自的缺点。使用混合供电系统可以达到可再生能源的更好利用。因为可再生能源是变化的、不稳定的，所以系统必须按照能量产生最少的时期进行设计。由于系统是按照最差的情况进行设计，所以在其他的时间，系统的容量过大。在太阳辐照最高峰时期产生的多余能量没法使用而白白浪费了。整个独立系统的性能就因此而降低。如果最差月份的情况和其他月份差别很大，有可能导致浪费的能量等于甚至超过设计负载的需求，从而降低系统的实用性。在独立系统中因为可再生能源的变化和不稳定会导致系统出现供电不能满足负载需求的情况，也就是存在负载缺电情况，使用混合系统则会大大地降低负载缺电率。也就是说混合发电系统负载匹配更好。对于光伏、柴油发电机混合发电系统，因为柴油发电机可以即时提供较大的功率，所以混合系统可以适用于范围更加广泛的负载系统，例如可以使用较大的交流负载，冲击载荷等。有时候，负载的大小决定是否需要使用混合系统。大的负载需要很大的电流和很高的电压，如果只是使用太阳能成本就会很高。但混合发电系统控制比较复杂，因为其使用了多种能源，所以系统需要监控每种能源的工作情况，处理各个子能源系统之间的相互影响、协调整个系统的运作。此外，混合发电系统初期工程较大，而且比独立系统需要更多的维护。所以混合系统的应用也受到了一定的限制。