离网系统检验报告

离网系统检验报告（精选3篇）

篇1：离网系统检验报告

太阳能光伏发电可以直接将太阳能转化为电能，是一种清洁、低碳获取电能的新技术，也是太阳能众多利用方式中非常重要并且很有发展前景的技术。人们很早就尝试将太阳能发电技术应用在照明上。近几年，随着LED技术的快速发展和太阳能组件的价格持续下降，基于LED的太阳能照明得到了越来越多的应用。这其中，离网式照明系统以其免维护、无需铺设电缆、低运营成本等特点越来越受到人们的关注。

一、基于LED的离网式太阳能照明系统得到广泛应用如今，在接近70亿的人口中大约有40亿由于经济收入比较低而被划为“收入金字塔”底层。他们的电力设施不完备，其照明以燃油为主。这其中有大约16亿的人口完全没有电力设施，其照明依赖于燃油照明，比如煤油灯、蜡烛灯。据统计，燃油照明每年会消耗大约770亿升的燃油，相应的花费大约为380亿美元。蜡烛、煤油灯等光源不仅亮度低，易着火，便携性差，有烟雾，而且运行成本高。基于LED的离网式太阳能照明系统以其安全、便携、免维护和免运行成本等特点，成为这一市场的理想解决方案。在建设新农村中，很多农村的公共道路可以采用这种照明系统。由于它不需要铺设电缆，并且属一次性投入，免维护和免运营成本，所以这种系统在中国很多的农村建设中得到了推广，比如气候组织联合壹基金推行的“千村计划”.较使用前，这些系统大大方便了这些村庄居民的晚间户外活动。其它比如庭院灯也可见离网照明系统的身影。此外，离网照明也成为了某些专业道路照明的备选方案。

二、离网式太阳能照明系统简介下面我们就离网式太阳能照明系统进行简要的介绍，典型的离网式太阳能照明系统可以用图1来表示。图1 离网式太阳能照明系统典型构成 如图所示，典型的离网照明系统从功能上可以分为以下几部分。太阳能组件：太阳能组件是整个系统的能量转化器，它可以将太阳光转化成电能。根据材料不同，太阳能组件包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs，CIGS等。由于价格、技术等原因，90%以上的应用都采用了单晶硅或者多晶硅的太阳能组件。充放电控制器：一方面，此控制器会将太阳能组件发的电存储在系统中的储能单元，比如充电电池中。另一方面，此控制器还会控制存储了电能的电池可控的将电能提供给系统中的负载，也就是照明系统。电池的充放电保护是其必须具备的功能。为了将太阳能组件收集到的太阳光最大程度的转化成电能存储在电池中，有些控制器会有最大功率跟踪功能。好的充放控制器可以在一定程度上节省太阳能组件并且可以延长充电电池的使用寿命。充电电池：它存储太阳能组件发的电能同时为照明系统提供能量供应。铅酸电池、镍氢电池、甚至磷酸锂铁电池都可以得到应用。考虑到成本、稳定性等，铅酸电池和镍氢电池为最主要的选择。照明系统：通常它包括发光光源，比如LED或LED阵列、光源驱动、灯具等。有些照明系统还包括了环境参数探测器件，人机交互的接口等。

三、离网太阳能照明系统设计

篇2：微电网系统并/离网模式切换研究

微电网运行工况可分为并网运行模式和离网运行模式。并 / 离网模式切换时微电网的关键技术之一。在正常工作模式下,微电网与大电网并联运行,当大电网发生故障或者电能质量达不到要求是,微电网可以通过隔离装置与大电网隔离而孤岛运行,故障切除后,微电网需要平滑的与外部电网重新同步,实现正常并网运行。

并 / 离网模式切换靠电力电子器件来完成。针对储能和可再生能源发电装置等逆变器型电源为主体的交流微电网系统,微电网系统并 / 离网特性与控制策略是关键。并网控制的主要目的是向电网输送或吸收能量,因此变流器并网控制均基于电流控制的基础上。离网情况下由于没有电网做电压支撑,因此主电源必须采用电压控制方式给交流母线提供电压和频率支撑,其余从电源可继续采用电流控制方式。

1 并网控制方法

逆变器并网内环一般采用电流控制方法,通常采用和P-Q控制。P-Q控制方式外环为PQ功率控制环,内环仍为电流环,如下图1所示。

外环P、Q环可控制逆变器输出的有功和无功等于参考值,内环电流环跟踪电流参考指令,得到的逆变器输出电压信号进入SVPWM进行调制。在P-Q控制下,直流DC/DC采用直流母线电压控制,控制直流母线电压恒定,维持前后级的功率平衡。

2 离网控制方法

离网模式下由逆变器向交流母线(或负载)提供电压和频率支撑,控制目标为逆变器输出三相电压,基本的控制方法为恒压恒频(即V/f)控制方法,逆变器输出频率(50Hz)由控制器内部的参考正弦信号生成,该信号作为定向参考矢量,将dq同步旋转坐标系的d轴定向于该矢量方向,θ=ωt是d轴同α轴的夹角,即为参考矢量的相角。基于功率不变原则进行坐标变换,逆变器出口电压的d轴和q轴电压分量的控制目标为 :

式中380为期望线 电压有效 值(380V),ω=2πf,f=50Hz。

电压控制模式通常采用电压电流双闭环控制结构,电压环对输出电压波形的幅值进行调整,保证输出波形有效值精度。电压环输出结果作为电流环的电流参考输入指令,基于同步坐标系及PI调节器的电压环控制方程为 :

电流环控制方程采用上式所示结构,与电流控制中电流环相同,可得逆变器电压控制模式结构框图,如下图所示 :

为使控制结构简化,也可省略电流内环结构,直接进行电压幅值和相位控制。如下图所示 :

逆变器输出相电压幅值参考与实际幅值相比较,输出逆变器出口相电压幅值参考,利用频率参考对时间的积分生成旋转电压矢量与α轴的夹角。之后将旋转电压矢量分解至αβ轴,进入SVPWM进行调制。实际仿真中一般采用上述方法进行电压控制。

3 并 / 离网模式切换控制策略及仿真

3.1 控制策略

并 / 离网切换可分为主从式切换和下垂控制切换。主从控制下的切换主要是主电源PQ控制与V/f控制之间的切换,在切换过程中会有较大的冲击。一般在切换过程中,若功率冲击过大大于保护整定值,保护会使微网内各微源关闭,PCC点开关跳闸。因此为保证运行安全,工程上采用有缝切换方式(黑启动),即当并网转离网的过程中,先令微源停止工作,跳开PCC开关,再令系统离网启动。离网转并网的过程中,先切负荷,再令从电源停止工作,最后令主电源停止工作,再使系统从并网模式开始启动。

仿真系统的微电网分两条母线 :工作母线A和实验母线B,模型中分别用绿色和红色表示。工作母线A用于并网工作,给重要负荷进行供电,实验母线B用于进行实验,包括并 / 离网切换与电压跌落实验。总系统包括三个微源 :一个50kW的光伏、一个50kW的储能(从电源)和一个100kW的储能(主电源)。APF接在工作母线A与电网之间,保证电网侧电流和电压的电能质量。DVR与低电压发生器位于实验母线B与电网之间,模拟电网电压跌落下DVR的电压补偿效果,所有变流器统一使用蓝色标注。图中黄色表示负荷,包括1组35KW,10KVar ,2组60k W,20k VA的线性负荷与一组5.8k W的非线性负荷。灰色模块表示信号处理模块与逻辑控制模块,主要计算各微源出力、对各微源进行运行控制。白色模块是保护模块,对系统中的各种运行量进行监测,并对系统中出现的故障进行保护动作。白色模块是保护模块,对系统中的各种运行量进行监测,并对系统中出现的故障进行保护动作。

运行模式分为2种 :并网转离网、离网转并网,可在开关运行模式中选择,对应“mode select”值为1、2。

3.2 并网转离网仿真

并网转离网过程首先应停止微源出力,令电网独自带负荷,之后断PCC开关,主电源轻载启动,待直流母线电压建立之后启动从电源,最后投入剩余负荷,系统离网运行。

仿真设计的场景如下 :

0s :各微源并网启动PQ控制 ;0.3s :各微源停止出力,切所有负荷,PCC点开关断开 ;0.7s :主电源轻载启动,采用V/f控制,为母线电压建立电压和频率支撑 ;0.8s :从电源开始出力 ;0.9s :所有负荷投入系统,系统离网正常运行。

并网转离网仿真结果如下所示,光伏系统输出功率与相电流如下图所示,0.3s之前离网输出P=50kw,Q=0,0.8s之后并网输出功率为P=50kw,Q=0。

储能系统(从电源)输出功率与相电流如 下图所示,0.3s之前离网输出P=50KW,Q=20KVA,0.8s之后并网输出功率为P=50KW,Q=20KVA。

储能系统(主电源)输出功率与相电流 如下图所 示。0.3s之前输出 参考功率指 令P=50KW,Q=20KVA ,0.3~0.7s停止出力,不输出功 率,0.7s~0.8s带P=120KW,Q=40KVA负荷,0.8s~0.9s从电源加入应输出P=20KW,Q=20KVA ,0.9s之后由于又投入一组负荷最终主电源输出功率保持在P=80KW,Q=40KVA。

3.3 离网转并网仿真

离网转并网过程首先切功率较大负荷,停止从电源出力,之后停止主电源,合并网点PCC开关投入全部负荷令电网给负荷供电,之后启动各微源进行PQ控制。仿真设计的场景如下 :

0s :主电源离网轻载启动,mode信号为0 ;0.3s :从电源(储能、光伏)启动,投入所有负荷 ;0.6s :切部分负荷,从电源停止出力 ;0.7s :主电源停止出力,合PCC开关,投入所有负荷,电网供给负荷所有电能 ;0.8s :启动三台微源进行并网PQ控制。

离网转并网仿真结果如下所示,光伏系统输出功率与相电流如下图所示,0.6s之前离网输出P=50KW,Q=0 ,0.8s之后并网输出功率为P=50KW,Q=0。

储能系统(从电源)输出功率与相电流如下 图所示,0.6s之前离网 输出P=50KW,Q=20KVA,0.8s之后并网输出功率为P=50KW,Q=20KVA。

储能系统(主电源)输出功率与相电流 如下图所 示。0~0.3s主电源输 出P=120KW,Q=40KVA,0.3s~0.6s从电源出力后主电源输出变为P=80KW,Q=40KVA,0.6~0.7s负荷切去2/3,从电源退 出,主电源输出功率为P=120KW,Q=40KVA,0.7~0.8s主电源停 止出力,不输出功率,0.8s之后主电 源出力为 设定值P=50KW,Q=20KVA。

从上述仿真结果可看出,并离网切换采用黑启动模式可以避免并离网切换过程中控制方式不同所造成的功率冲击,一般在实际工程中应用较广泛。本文的微网系统仿真模型可以在线实时调整微源启停,准确输出参考功率指令值,具有较好的通用性。

4 结论

本文并 / 离网切换采用采用黑启动模式,避免并 / 离网切换过程中控制方式不同所造成的功率冲击,本系统的并 / 离网切换策略和方法可以为微电网控制提供参考。

摘要：本文首先指出了微电网并离网切换的意义,然后对P-Q并网和V/f离网控制方法做了介绍,并通过黑启动模式对微电网中光伏和储能并/网切换输出功率模型,仿真结果显示,采用黑启动模式可以避免并离网切换过程中因控制方式不同所造成的功率冲击。系统仿真模型可以在线实时调整微源启停,准确输出参考功率指令值,具有较好的通用性。

篇3：离网系统检验报告

1.光伏建筑一体化

一个典型的离网型BIPV系统主要由光伏组件方阵、充放电控制器、逆变器、蓄电池组和用户端等组成。该系统将光伏组件方阵所接受的太阳能作为系统唯一的能量来源。通过光伏方阵将太阳的辐射能转换为直流电能，再经过控制器稳压后一部分直接送入逆变器，输出交流电提供家庭交流负载使用；另一部分由控制器输出后供直流负载使用，多余的电能则通过控制器储存在蓄电池中。在遇到连续多云或阴雨天气时，光伏方阵输出电能不够，由蓄电池组向负载提供电能。

2.光伏发电系统设计原则

光伏发电系统的设计是否合理主要取决于设计理论容量和负载实际需求之间是否有偏差。若设计容量大于实际容量，势必导致系统成本过高和不必要的资源浪费；若设计容量小于实际容量，则会使系统实用性和可靠性降低。如何设计一个合理的家用离网型光伏发电系统，需要考虑的因素很多，包括地理条件、气象因素、建筑物结构、负载用电需求、连续阴雨天气等等，设计之初主要以“光伏发电量满足负载用电量”为原则。离网型光伏发电系统设计一是光伏发电系统的容量设计，主要是计算出满足系统用电要求及可靠工作的光伏方阵和蓄电池组容量；二是系统的配置设计，目的是选出适合系统的配置、设施及材料等，并与前期的容量设计相匹配。

3.离网型光伏发电系统设计方法和主要配置

（1）地理条件和气象数据收集

无论是设计离网系统还是并网系统，首先要收集现场的气候地理数据。文章所涉及的家用离网型光伏发电系统选址是位于东经120.13、北纬33.38的江苏省盐城市经济开发区内。盐城地处江苏北部，计算得全年平均日照时数为2293.5小时，日平均日照时数为6.28小时，年辐射总量为116.2～121.0千卡/cm2，峰值日照时数为5.2小时。光伏发电系统的安装地点直接影響系统的整体设计，建筑物（屋顶或墙壁）可利用敷设光伏组件的有效面积，决定着光伏方阵的最大容量。家用光伏发电系统设计之初必须要进行实地考察，再选择合理的设计方案。文章所涉系统经实地考察发现建筑周围近距离内无高大建筑遮挡，光照条件充足，并且建筑物坐北朝南，结构上有足够空间敷设光伏组件，适合安装太阳能光伏发电系统。

（2）负载分析

实际负载的大小及使用情况等等可能千变万化，不同类型的负载在计算时需要考虑的因素不同，首先要分析负载特性，判断是直流负载还是交流负载，是冲击性负载还是非冲击性负载，是白天负载、夜晚负载还是连续使用负载等。

工程设计时，为了准确地计算出负载实际耗电量，对负载特性判定是必不可少的，因为电池阵列的容量由负载的实际功率决定，蓄电池组的容量由负载的实际耗电量决定的。计算负载耗电量必须列出系统中所有用电器的功率、数量、日平均工作时间，还要考虑可能遇到连续阴雨天数等。本系统中所涉及用电器使用情况如表1所示。

（3）蓄电池组设计

蓄电池成本占离网型光伏系统总成本的1/3，直接系统使用寿命，选型时必须考虑以下因素：使用寿命长、充放电效率高、自放电率低、深放电能力强、少维护或免维护、工作温度范围宽、价格低廉。目前，光伏发电系统主要使用密封胶体免维护铅酸蓄电池，本系统蓄电池组容量计算如下：蓄电池组容量（Ah）=4天连续阴雨天日平均耗电量（Wh）/（系统工作电压*放电深度*逆变效率），其中系统工作电压取24V，放电深度取0.75，逆变效率取85%，计算得蓄电池组容量为800 Ah，所以选用48只400Ah/2V的蓄电池，12只串联，2只并联。

（4）太阳能电池方阵设计

太阳能电池方阵是光伏发电系统的核心部分。即使满足同样的负载耗电量，不同光照条件的地区选用太阳能电池的容量也是不同的。式1为太阳能电池方阵峰值功率计算公式

其中，QL为负载日耗电量，单位wh。Tm为平均峰值日照时间，单位h。将QL=2595wh，Tm=4h代入式1，计算得太阳能电池方阵峰值功率为970w。本例选用6块200W/12V的电池组件，3块串联，2块并联。另外，影响光伏方阵发电量的还有方阵安装的倾斜角和方位角。文章设计建筑屋顶为平顶，并且有足够大空间敷设电池组件，因此不考虑空间限制，根据工程设计经验，选取倾斜角为38°（盐城地区纬度+5°），方位角为接受太阳辐射能最多，发电量最大的正南0°。

（5）逆变器选型

独立光伏发电系统中，逆变器与蓄电池通常是相连的，电压输入相对稳定。逆变器的波形主要有正弦波、准正弦波和方波三种。1kW以上的小功率光伏发电系统一般选用正弦波逆变器。式2为逆变器功率计算公式逆变器功率=阻性负载功率×（1.2～1.5）+感性负载×（5～7） （式2）

将表1数据带入式2计算，选用PSI-1000型正弦波逆变器。

（6）控制器选型

太阳能光伏控制器控制整个系统的工作状态，对蓄电池起到过充过放电保护、短路保护、防反接保护的作用，在太阳能离网型光伏发电系统中是不可缺少的。控制器所能承受的方阵最大电流为1.25*组件的短路电流*组件的并联数，最大负载电流为1.25*负载功率/（0.8*系统工作电压），最终选择合肥阳光公司生产的SD24100型控制器。

4.结束语

文章用量化数据阐述了家用离网型光伏发电系统的设计原则，归纳了设计步骤，并给出设计和配置参数，为后人提供设计借鉴，对应用和推广光伏建筑一体化系统有重要指导意义。

（作者单位：盐城工业职业技术学院）

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