光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率最優(yōu)化研究.pdf

1、在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴重的當今世界，光伏發(fā)電成為可再生能源領域中最清潔、最現(xiàn)實、最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的發(fā)電方式之一。然而，光伏電池的輸出特性具有強烈的非線性，且受外界環(huán)境因素影響大，所以如何有效的利用太陽能，提高太陽能利用效率，成為太陽能利用中一個迫切需要解決的問題。本論文以光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，以最大限度利用太陽能為主要目標，展開了光伏發(fā)電系統(tǒng)效率最優(yōu)化的理論和實驗研究。具體說來，本文的主要研究內(nèi)容可歸納如下： 一

2、、概述了光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成，根據(jù)不同場合的需要，對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行了分類，并介紹了目前我國光伏發(fā)電技術的應用。在此基礎上，詳細分析了光伏電池板的工作原理，采用。MATLAB對同一光照強度下的光伏電池模型進行仿真，并將具有強尋優(yōu)能力的仿真軟件1st0pt率先用在光伏電池模型的仿真上，得出光照強度不斷變化條件下的電流-電壓，功率-電壓的二維曲線，并且得出電流-電壓-光照和功率-電壓-光照的三維曲線。仿真曲線很直觀地表示出電池的輸出電流和電壓

3、的對應關系，同時也表明：光伏電池既非恒壓源，也非恒流源，它不可能為負載提供任意大的功率；光伏電池特性具有強烈的非線性，并且其輸出功率受到日照等周圍環(huán)境因素的影響。 二、在實驗室現(xiàn)有的110W。光伏電池的基礎上，分別對光照不變和光照變化條件下的光伏電池進行實驗測試，并將實驗數(shù)據(jù)擬合成曲線，從而得到110W。光伏電池的實際輸出特性曲線，實際輸出曲線不儀很好地表明了光伏電池輸出特性強烈的非線性，而且對以后的仿真研究有很大的實際價值，為

4、實驗驗證打下了基礎。 三、分析比較了幾種傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)效率優(yōu)化方法的優(yōu)缺點。定電壓跟蹤法實現(xiàn)比較簡單、穩(wěn)定，然而其控制精度差，必須人工干預才能良好運行；電導增量法可以使輸出端電壓比較平穩(wěn)，然而整個系統(tǒng)比較復雜，費用較高；功率回授法實現(xiàn)比較方便，但是穩(wěn)定性及可靠性不理想，實際使用中不常用；擾動觀察法控制簡單，容易實現(xiàn)，但可能會發(fā)生振蕩和誤判現(xiàn)象。在實驗室110W。光伏電池參數(shù)的基礎上，采用擾動觀察法，對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行仿真研究，

5、仿真結(jié)果表明采用擾動觀察法會導致在最大功率點附近產(chǎn)生功率損失。 四、提出了一種基于遺傳算法的光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率優(yōu)化算法，嘗試將遺傳算法用在光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化問題中。遺傳算法將問題的求解表示成“染色體”，將其置于問題的“環(huán)境”中，根據(jù)適者生存的原則，從中選擇出適應環(huán)境的“染色體”進行復制，即再生，通過交叉、變異兩種基因操作產(chǎn)生出新一代更適合環(huán)境的“染色體”群，這樣一代代不斷改進，最后收斂到一個最適合環(huán)境的個體上，求得問題的最佳解。由

6、于最好的染色體不一定出現(xiàn)在最后一代，開始時保留最好的染色體，如果在新的種群又發(fā)現(xiàn)更好的染色體，則用它代替原來的染色體，進化完成后，這個染色體便可看作是最優(yōu)化的結(jié)果。光伏發(fā)電系統(tǒng)效率的優(yōu)化問題實際上是如何使輸出功率最大的問題，這里的輸出功率便可看作是“染色體”。通過復制、交叉、變異等，最終得到的“染色體”即為最優(yōu)的輸出功率。將遺傳算法應用在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，能夠提高太陽能的利用效率。最后，將仿真結(jié)果與在110Wp電池的基礎上得出的實驗結(jié)果進