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新能源行业光伏发电系统优化方案第一章光伏发电系统概述 (3)1.1 光伏发电技术简介 (3)1.2 光伏发电系统组成 (3)1.2.1 太阳能电池组件 (3)1.2.2 控制器 (3)1.2.3 逆变器 (3)1.2.4 电池储能系统 (3)1.2.5 辅助设备 (3)1.3 光伏发电系统发展趋势 (4)1.3.1 电池效率不断提高 (4)1.3.2 系统集成度不断提高 (4)1.3.3 储能技术不断创新 (4)1.3.4 产业链不断优化 (4)第二章光伏组件优化 (4)2.1 光伏组件选型与功能分析 (4)2.1.1 光伏组件选型原则 (4)2.1.2 光伏组件功能分析 (4)2.2 光伏组件布局优化 (5)2.2.1 光伏组件布局原则 (5)2.2.2 光伏组件布局方法 (5)2.3 光伏组件清洁与维护 (5)2.3.1 光伏组件清洁 (5)2.3.2 光伏组件维护 (5)第三章光伏逆变器优化 (5)3.1 逆变器选型与功能评价 (6)3.1.1 逆变器选型原则 (6)3.1.2 逆变器功能评价 (6)3.2 逆变器运行参数优化 (6)3.2.1 逆变器运行参数调整 (6)3.2.2 逆变器运行参数监测 (6)3.3 逆变器故障处理与维护 (7)3.3.1 逆变器故障分类与处理 (7)3.3.2 逆变器维护措施 (7)第四章光伏支架系统优化 (7)4.1 支架选型与设计原则 (7)4.2 支架结构优化 (8)4.3 支架防腐蚀与维护 (8)第五章蓄电池系统优化 (9)5.1 蓄电池选型与配置 (9)5.2 蓄电池充放电管理 (9)5.3 蓄电池故障处理与维护 (9)第六章光伏发电系统监控与运维 (10)6.1 监控系统设计 (10)6.1.1 监控硬件配置 (10)6.1.2 监控软件设计 (10)6.1.3 网络架构设计 (10)6.2 运维策略与优化 (10)6.2.1 运维团队建设 (10)6.2.2 运维流程优化 (11)6.2.3 数据分析与预测 (11)6.2.4 自动化运维 (11)6.3 系统故障诊断与处理 (11)6.3.1 故障分类与诊断 (11)6.3.2 故障处理流程 (11)6.3.3 常见故障处理方法 (11)6.3.4 预防性维护 (11)第七章光伏发电系统并网技术 (11)7.1 并网技术概述 (11)7.1.1 并网技术定义 (12)7.1.2 并网技术分类 (12)7.2 并网设备选型与优化 (12)7.2.1 并网设备选型 (12)7.2.2 并网设备优化 (12)7.3 并网系统运行与维护 (13)7.3.1 并网系统运行 (13)7.3.2 并网系统维护 (13)第八章光伏发电系统环境影响评价 (13)8.1 环境影响分析 (13)8.1.1 气候影响 (13)8.1.2 土地利用影响 (13)8.1.3 水资源影响 (13)8.1.4 生态环境影响 (14)8.2 环保措施与优化 (14)8.2.1 技术优化 (14)8.2.2 管理优化 (14)8.3 环境监测与评价 (14)8.3.1 监测内容 (14)8.3.2 监测方法 (14)8.3.3 评价标准 (15)8.3.4 评价周期 (15)第九章光伏发电系统经济效益分析 (15)9.1 经济性评价指标 (15)9.2 经济性优化策略 (15)9.3 经济性分析案例 (16)第十章光伏发电系统政策与市场前景 (16)10.1 政策法规分析 (16)10.2 市场前景预测 (17)10.3 市场发展策略与建议 (17)第一章光伏发电系统概述1.1 光伏发电技术简介光伏发电技术是一种利用太阳能电池将太阳光能直接转换为电能的技术。
太阳能光伏发电系统控制与优化随着大气污染和能源安全问题的日益凸显，太阳能光伏发电系统作为一种可再生的、清洁的能源源头受到了越来越多人的关注和青睐。
然而，由于太阳能光伏系统本身效率不高，且运行过程中受到环境变化的干扰，导致发电量波动过大，成为了限制其发展的瓶颈。
因此，对太阳能光伏发电系统的控制和优化成为了研究的焦点。
一、太阳能光伏发电系统结构太阳能光伏发电系统由太阳能板、光伏逆变器、电池组、监控系统等多个部分组成。
其主要工作原理是将太阳能板转化为直流电，再通过光伏逆变器转化为交流电，最终输出给电网或负载。
二、太阳能光伏发电系统控制1、遥测遥控系统太阳能光伏发电站采集各种环境参数（如光强、温度等）和电站运行参数（如电池电压、电流等）等重要数据。
遥测遥控系统通过数据采集、远程数据传输等方式，对电站的各环节进行实时监测和远程控制，保证了太阳能光伏发电系统运行的稳定和优化。
2、最大功率追踪控制在光伏系统运行过程中，环境因素会导致发电量波动或产生不同程度的影响。
因此，通过推导出光伏电池输出功率的数学模型，设计一种能够最大化输出功率的电路，即最大功率追踪控制系统，可以提升电站的发电效率。
三、太阳能光伏发电系统优化1、防尘清洗系统大量积尘会影响太阳能光伏板的发电效率，因此在太阳能光伏板表面安装喷水清洗系统，能够在每天的特定时间段自动开启，对太阳能光伏板进行清洗，确保光伏板的表面清洁。
2、适应性优化控制电站运行时，环境因素会导致峰谷发电量波动不同，此时可以通过适应性优化控制，变化电池的工作点，从而使光伏板的发电效率提高，发电稳定性增强。
同时，应用人工智能和大数据分析技术进行优化控制，可以进一步提升其运行效率和节能减排效果。
综上所述，太阳能光伏发电系统的控制和优化是其可持续发展的重要保障。
未来，随着科技的进步和对环境可持续性的关注，太阳能光伏发电系统必将得到更加广泛的应用和推广。
直流模块式光伏并网控制系统设计与实现黄建明;吴春华;许富强【摘要】在分析共直流母线并网系统的基础上，研究并设计一种直流模块式光伏并网控制系统，采用前级共直流母线的直流并联模块，后级集中并网逆变的结构，提高系统可靠性及灵活性，减小功率器件应力，增强系统冗余性，重点介绍了并网逆变控制器的数学模型及相应控制器设计方法。
最后，设计一台实验样机进行实验研究，实验结果验证了方案的可行性及控制器设计方法的正确性。
%In this paper, a DC⁃modular photovoltaic grid⁃connected control system has been researched and de⁃signed, which is based on a common DC bus grid system. A structure about dc module of the common dc bus in the former stage and centralized grid⁃connected inverter in the later stage is adopted in the system. The reliability and flexibility of the system can be improved, and the stress of power devices can be reduced, moreover, the redundan⁃cy of the system can be enhanced by this structure. The mathematical model and the corresponding design method of thegrid⁃connected inverter are introduced in detail in this paper. Finally, an experimental prototype is designed for test, and the experimental results verify the feasibility and correctness of the controller design method.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】6页(P26-31)【关键词】直流模块;并网控制;光伏;并联【作者】黄建明;吴春华;许富强【作者单位】上海大学自动化系，上海市电站自动化技术重点实验室，上海200072;上海大学自动化系，上海市电站自动化技术重点实验室，上海200072;上海大学自动化系，上海市电站自动化技术重点实验室，上海200072【正文语种】中文【中图分类】TM615太阳能、风能等新能源发电的应用越来越广泛，其中大部分新能源发电系统直接并入电网，因此，并网逆变控制系统成为了新能源发电系统的核心技术之一。
光伏发电中智能优化控制技术的使用方法与功率调节建议在光伏发电中，智能优化控制技术的使用方法和功率调节方案至关重要。
光伏发电是一种利用太阳能将光能直接转化为电能的技术，随着太阳能的广泛应用和新能源政策的推动，光伏发电在全球范围内得到了迅猛发展。
智能优化控制技术是指利用先进的数学算法、模型预测和数据分析来最大化光伏发电系统的发电效率和容量利用率的技术。
它主要包括以下几个方面的应用方法：1. 最大功率点追踪技术：光伏发电系统的发电效率与太阳能辐射强度和光伏电池的工作温度等因素密切相关。
最大功率点追踪技术可以通过实时监测太阳能辐射强度和电池工作温度，以及采用基于模型或经验算法来调整光伏电池的工作点，从而实现最大功率输出。
2. 智能预测和调度技术：根据光伏电池阵列的位置、天气预报数据、历史发电数据等信息，利用智能预测和调度技术可以预测未来一段时间内的太阳能辐射强度和光伏系统的发电能力，并合理调度发电设备的运行参数，如倾角、方位角等，以达到最佳发电效果。
3. 电力网络智能管理技术：光伏发电系统与电力网络之间的接口是光伏并网逆变器。
智能管理技术可以通过实时监测电网负荷和光伏发电系统的发电能力，以及根据电网的需求来调整光伏发电系统的发电功率，保持电网的稳定性和可靠性。
4. 智能诊断和故障检测技术：光伏发电系统的运行中可能会出现各种故障和问题，如电池老化、组件损坏、阵列阴影等。
智能诊断和故障检测技术可以实时监测光伏发电系统的运行状态，识别故障和问题，并给出相应的解决方案，以保证系统的稳定和可靠运行。
除了智能优化控制技术的使用方法外，还应制定适用的功率调节方案，以实现光伏发电系统的最佳功率调节。
以下是一些建议：1. 功率曲线的合理设置：根据光伏发电系统的容量和需求，合理设置系统的功率曲线，以实现最佳的功率调节效果。
可以根据电网需求和光伏系统的发电能力来制定合适的功率调节策略。
2. 低功率时段的电网供电：在太阳能辐射强度较弱或夜间等低功率时段，光伏发电系统的发电能力较低。
电气传动2021年第51卷第10期摘要：针对轨道交通、汽车、光伏发电等大功率场合的应用需求，研究并设计了四重交错并联DC-DC 变流器。
详尽分析了所提变流器的工作原理，推导了多重DC-DC 变流器的电感电流纹波和谐波幅值与占空比的定量表达式。
在传统电压、电流双闭环控制的基础上，增加了基于占空比二次分配策略的电感均流控制器，解决了大功率多重DC-DC 变流器相间不均流的问题。
并通过Matlab 仿真模型验证了电路拓扑及控制方案的可行性。
最后研制了一台500kW/1500V DC-DC 变流器样机进行实验验证，实验结果表明该电路拓扑及控制策略能满足大功率场合使用要求，并具备动态响应快、电流及电压纹波小、谐波幅值低等优势，具备很强的实用价值。
关键词：光伏；大功率DC-DC 变流器；交错并联；电感均流控制中图分类号：TM28文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd21310Research on 500kW Photovoltaic DC-DC Converter and Its Control Strategy YANG Dongjun ，ZHAO Dong ，ZHANG Lijun ，LI Zeyuan ，CUI Xiaoguang ，HU Bing（CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co.，Ltd.，Qingdao 266031，Shandong ，China ）Abstract:According to the application requirements of rail transit ，automobile ，photovoltaic and other high-power occasions ，a multi DC -DC converter of quadruple interleaved was proposed.The working principle of the circuit was analyzed in detail ，the quantitative relationship between inductance current ripple ，amplitude and duty of multi DC -DC converters was derived.Based on the traditional double closed-loop control of voltage and current ，a strategy of inductive current sharing controller based on duty secondary distribution was added to solve the problem that the phase current of high power multi converter is not equal.The feasibility of circuit and control scheme was verified by Matlab model simulation.Finally ，a 500kW/1500V converter was developed for experimental verification.According to the test ，the circuit topology and control strategy can meet the requirements of high-power occasions and have the advantages of fast dynamic response ，small current ripple ，low harmonic amplitude ，etc.，which has strong practical value.Key words:photovoltaic ；high power DC -DC converter ；interleaved parallel connection ；average control scheme of inductive current500kW 光伏发电DC-DC 变流器及其控制策略的研究杨东军，赵栋，张利军，李泽元，崔晓光，胡冰（中车青岛四方车辆研究所有限公司，山东青岛266031）作者简介：杨东军（1978—），男，大学本科，高级工程师，Email ：************************目前，随着DC-DC 电源在轨道交通、电动汽车、光伏储能等领域的应用范围不断扩展，其功率等级也在逐渐提升[1]。
光伏逆变器拓扑结构优化设计光伏逆变器是将太阳能光伏电池板输出的直流电转换为交流电的电力转换装置。
它的主要功能是调整输出电压和频率，使得光伏电池板输出的直流电能够适应不同电网的要求。
逆变器的拓扑结构对于其性能和效率有着重要的影响。
在本文中，我们将讨论光伏逆变器的拓扑结构优化设计。
首先，我们需要了解光伏逆变器的基本拓扑结构。
光伏逆变器的基本结构包括两级逆变器、三级逆变器、多电平逆变器等。
其中，两级逆变器是最常见的拓扑结构，它由两个逆变器级联组成，包括直流-直流转换器和直流-交流逆变器。
直流-直流转换器用于从光伏电池板的输出直流电中提取最大功率，将其转换为适应逆变器输入的直流电。
直流-交流逆变器将直流电转换为交流电，并将其输出到电网中。
在光伏逆变器的拓扑结构优化设计中，我们可以从以下几个方面进行考虑。
首先是逆变器的效率。
逆变器的效率直接影响到光伏发电系统的整体效益。
优化设计应该尽可能提高逆变器的效率，减少能量损耗。
一种常见的优化方法是采用多电平逆变器拓扑结构，通过增加电平数目来降低逆变器的开关频率，从而减小开关损耗和谐波损耗。
其次是逆变器的可靠性。
光伏逆变器作为太阳能发电系统的核心部件，其可靠性对于系统的长期运行至关重要。
优化设计应该考虑逆变器的故障诊断和容错能力，以及对于不同工作条件的适应性。
一种常见的优化方法是采用模块化设计，将逆变器划分为多个模块，每个模块具有自主控制和故障检测功能，以提高系统的可靠性和容错能力。
第三是逆变器的体积和重量。
光伏逆变器通常安装在户外，优化设计应该尽量减小逆变器的体积和重量，方便安装和维护。
一种常见的优化方法是采用高频变压器和磁性材料，以减小变压器的体积和重量。
此外，采用新型的散热材料和散热结构也可以有效减小逆变器的体积。
最后是逆变器的成本。
光伏逆变器的成本包括材料、制造、测试和运输等多个方面。
优化设计应该尽量降低逆变器的成本，提高经济性。
一个常见的优化方法是采用新型的功率半导体器件和集成电路，以减小材料和制造成本。
智能化光伏系统的设计与优化控制一、引言随着全球能源需求的增长和对环境保护的关注，光伏系统作为一种清洁能源发电方式，得到了广泛关注和应用。
为了提高光伏系统的发电效率和可靠性，智能化设计和优化控制成为了当前研究和应用的热点。
本文将对智能化光伏系统的设计与优化控制进行探讨。
二、智能化光伏系统的设计1. 光伏组件的选型与布局光伏组件是光伏系统中的核心部件，其效能直接影响系统的发电量。
在选择光伏组件时，需要考虑其转换效率、寿命、稳定性等因素，并结合所在地区的光资源情况。
同时，在设计光伏组件的布局时，需要充分考虑地形、阴影以及光伏组件之间的间距，以最大化光能的吸收和转换效率。
2. 智能化逆变器的选择逆变器是光伏系统中将直流电转换为交流电的关键设备。
为了提高光伏系统的效率和可靠性，智能化逆变器的选择非常重要。
智能化逆变器可以通过智能控制算法，根据光照和负载情况实时调整能量输出，达到最佳发电效果。
同时，智能化逆变器还具备相应的故障预警和智能维护功能，大大提高了光伏系统的可靠性和维护效率。
三、智能化光伏系统的优化控制1. 光伏系统功率最大发电控制光伏系统的功率由光伏组件的输出电压和电流决定。
通过对光伏组件的输出进行精确监测和实时调节，可以最大化系统的发电功率。
智能化光伏系统的优化控制算法可以根据光照强度和温度等环境参数，调整光伏组件的工作点，使其在最佳工作状态下运行，从而提高系统的发电效率。
2. 智能化负载管理光伏系统的发电量和负载需求之间存在一定的不匹配。
智能化负载管理可以通过预测负载需求、光伏组件的发电能力和储能设备的状态，并利用智能控制算法进行合理调度，使负载需求得到最大程度的满足，提高系统的供电可靠性和经济性。
3. 智能化故障检测与诊断光伏系统在长期运行过程中，容易出现组件故障、连接线路松动等问题，影响系统的发电效率和安全性。
智能化故障检测与诊断可以通过实时监测和分析光伏组件的工作状态、电压和电流等参数，以及光伏系统整体的工作性能，及时发现并诊断故障，提高系统的可靠性和维护效率。
级联h桥多电平逆变器pwm优化及功率平衡控制技术下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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光伏应用系统中直流模块控制技术研究及设计实现摘要光伏等新能源的应用离不开现代电力变换技术，本文以光伏独立直流应用系统中太阳能电源模块的实际案例为实际对象，对光伏应用系统的主要控制技术展开讨论。
关键词光伏独立系统；直流变换模块；并联运行；蓄电池管理中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0009-02太阳能作为取之不尽、用之不竭的清洁型新能源，在近些年来被广泛的研究。
常见的光伏发电系统主要有两大类：独立系统和并网系统。
本文研究的主要内容就是光伏应用系统中直流应用部分。
这里的直流负载包括蓄电池。
本文依托一个实际的光伏控制器，讨论研究光伏应用系统中DC-DC 可并联模块的数字控制方法以及设计实现的细节问题。
在光伏应用系统中，DC-DC电源主要存在于光伏独立系统和基于分布式能源的微电网系统。
在独立式的光伏应用中，DC-DC电源一般应用于蓄电池的充电控制器，直流母线电压维持，光伏水泵系统以及部分电动游廊车等等，常见的直流微电网的结构。
另外，开关管和快恢复二极管的缓冲电路方面，本文设计使用RCD吸收，吸收电路的二极管使用肖特基二极管FR307，电阻取100欧/2w，电容使用332/630V（具体使用，实际调试）。
2 模块电路设计基于C8051F410的基本系统配置电路这里基本不做讨论，只是略对基准电压电路的做些说明。
硬件电路的设计可以使用Saber软件进行仿真观察，各个主要硬件的设计如下：实际上，C8051F410内部是带有参考电压的，并且有多种选择，包括芯片工作电压Vdd，内部基准稳压器（可以编程设置1.5V，2.2V），而且基本所有MCU厂家都是带有内部基准稳压器的，但是，实际工程上对测量较为敏感的采样系统一般不会使用内部的基准。
本文的输出电压采样是要求绝对的精确的，选取TI的基准芯片LM4030A。
实验平台的模拟量通道主要为光伏组件的电流、电压采集，输出直流母线的电流、电压采集。
光伏电池系统的运行优化控制随着环保意识的不断提高，可再生能源的应用也愈加普及。
其中，太阳能作为一种最为广泛的可再生能源之一，具有巨大的潜力。
而太阳能发电系统的核心组成部分就是光伏电池，它能将太阳能转化为直流电能。
为了保障光伏电池系统的顺利运行，减小由于运行过程中的误差通常需要进行运行优化控制。
一、光伏电池系统的运行原理光伏电池系统是利用光伏效应，把太阳光转化为电能的一种设备。
光伏电池的运行原理类似于PN结的类比。
由于光照射到光敏元件上时，光能使半导体带来一个外激励，从而产生一些正负电荷对，这些电荷被分别集中在P-N结的两侧，形成一个电势差。
当P-N结上有一定功率时，这个电势差就会变成电能输出。
二、光伏电池系统的运行控制光伏电池系统的运行控制是指运用某种控制策略，对电池的输出功率进行控制和优化，以达到最佳输出效果。
具体包括以下方面：1、MPPT控制MPPT（Maximum Power Point Tracking）控制是常用的一种光伏电池系统的控制方式。
通过控制输入端的特性电流和电压，使得光伏电池系统在最大功率点工作。
因此，MPPT控制可以最大化光伏电池的输出功率，提高电池的转换效率。
2、温度控制光伏电池系统在运行过程中，温度的影响是不可忽视的。
因此，需要通过一定的方式对温度进行控制，以保障电池的正常运行。
温度控制通常有以下两种方式：（1）散热方式：当光伏电池工作温度过高时，可以通过散热方式将热量散开，以降低温度，提高光伏电池的转换效率。
（2）加热方式：当光伏电池工作温度过低时，可以通过加热方式，使光伏电池的温度达到适合的工作温度，提高光伏电池的转换效率。
3、电池状态可视化控制电池状态可视化控制是一种通过软件方式对光伏电池系统进行远程监控的方式。
通过对电池状态的实时监控，可以及时发现问题，及时调整控制策略，保障电池的正常运行。
此外，电池状态可视化控制可以记录电池历史记录，通过数据分析和挖掘，更好地优化光伏电池系统的运行。
光伏／变流器直流模块化结构级联运行方案及优化控制徐青山1，卞海红1，赵伟然1，雪田和人2，一柳胜宏2（1.东南大学伺服控制技术教育部工程研究中心，江苏南京210096；2.爱知工业大学电力及电子系，日本丰田470-0392）摘要：光伏直流模块化结构能各自独立实现最大功率点跟踪（MPPT ），减少由于模块之间运行失配而导致的功率损失。
但级联运行的方式常由于DC 变流器的变换比率限制导致并不是所有太阳能模组都能运行在最佳功率位置。
考虑光伏模组最佳工作电流（MPP 电流）与短路电流之间的近似比例匹配，在电流步长足够精确以及模组参数I 0和R s 在线辨识或有离线策略依据的情况下，实际运行功率裕度可由工作电流与最佳MPP 电流之间的功率积分计算得出。
所提出的光伏实际运行裕度定量评估方法，可用以解决失配场景下的级联结构2级控制（功率控制和电压控制）运行点优化问题。
重点考察了一些典型失配场景，仿真结果也证实了功率裕度评估方法及工况运行矫正的有效性。
关键词：太阳能模块级联系统；功率裕度评估；失配损失；最大功率点；光伏中图分类号：TM 615；TM 46文献标识码：A文章编号：1006－6047（2010）08－0090－05收稿日期：2010－01－25；修回日期：2010－05－11基金项目：国家自然科学基金资助项目（50907010）电力自动化设备Electric Power Automation EquipmentVol．30No .8Aug.2010第30卷第8期2010年8月0引言近年来，国内外针对太阳能电池运行失配及功率补偿问题开展了一系列研究，包括受阴影影响的太阳能模组伏安特性仿真方法［1-9］、利用超级电容补偿太阳能电池功率损失的方案［10-11］、解决阴影功率出现多峰现象时最大功率点跟踪（MPPT ）方法等［12-16］。
另一方面，为解决失配运行问题，太阳能模组直接与变流器组合的交流或直流配置运行方案也日渐得到重视。
2004年，Geoffrey R.Walker 等人就居民住宅太阳能系统提出直流模块（DC modular system ）方案［17-18］。
由于安装在屋顶或墙面的太阳能电池阵列有安装方位角和倾斜角的差异，一般会导致辐射水平不均，这种DC 模块方案能使每个太阳能模组有效地工作在各自的最大功率点；此外，James 等人提出交流模块（AC modular system ）方案因为太过复杂且需额外增加交流保护的投资，在成本方面不占优势［19］。
不过，E.Roman 等人指出，太阳能DC 模块方案中DC ／DC 模块由于效率的原因，在实际应用中通常受到限制［20］。
因此，由于级联运行的各模组串联电流强制相等，可能会出现部分太阳能模组无法最大功率运行的情况。
本文主要针对该问题，提出了一种功率裕度在线评估方案，使系统输出功率最大化。
1光伏直流级联系统近年来欧洲委员会在第六框架计划内资助的PV -MIPS （Photovoltaic Module with Integrated Power Conversion and Interconnection System ），旨在研究输出电压可达几百伏的薄膜太阳能电池模组。
这项研究如果取得突破，将在很大程度上减少附加升压设备的投资。
但是，当今大多数太阳能模组（如日本的Kyocera 、英国的BP -Solar 、德国的Q -Cells 等）的开路电压均低于40V ，需要串联才能达到满足日常使用或接入电网的电压，因此有必要开展光伏直流（PV ／DC ）组合模块方面的研究。
图1是2种代表性的太阳能发电系统结构。
其中，图1（a ）是传统方案（记为方案1），带一个升压变流器，太阳能模组直接串联连接；图1（b ）即是直流图12种典型的太阳能发电系统结构Fig.1Two typical configurations of photovoltaic generationsystem太阳能电池太阳能电池太阳能电池PV ／DC 模块DC 总线升压DC ／DC 模块（b ）PV ／DC 模块结构太阳能电池太阳能电池太阳能电池PV 模组升压DC ／DC 模块DC 总线（a ）传统结构组合模块方案（记为方案2）。
方案2在以下几方面的性能要优于方案1：a.可独立控制和优化；b.更利于后续集成应用；c.便于数据监测和采集;d.同样适于其他新能源的级联接入。
方案2虽然每个模组有独立的功率控制，但它们级联运行，串联电流强制相等，因此实际控制相对比较复杂。
总体上可以把控制过程分为2个阶段：第1阶段为功率控制；第2阶段为电压控制。
详细控制过程如图2所示。
一般情况下跟踪太阳能电池最大功率点（MPP ）的方法是爬山法，因为MPPT 可以独立进行控制，因此第1阶段可以把最先跟踪到的级联模组最小MPP 电流作为此阶段的参考量，而其他模组可以在此参考量基础上在转换率允许范围内继续跟踪MPP 电流。
如果没有模组受限于最大转换率，那么第2控制阶段的主要任务是升高总串联电压。
在第2控制阶段，电流调节要受模组最大MPP 电流和最大转换率的约束，使得总串联电压升高而串联电流下降。
2典型场景仿真为比较图1（a ）（b ）2种结构的太阳能发电系统的性能差异，本文设计了3种有代表性的辐射场景，采用安装在日本爱知工业大学的SPG1786太阳能模组作为试验模型。
标准试验条件下该模组的运行特性如图3所示。
文中采用3个串联运行的PV 模组以简化问题的分析，实际中PV 模组的数目对其无影响。
每个升压变流器的转换率限定为3.0。
场景1：辐射强度S 全部为1000W ／m 2，温度为50℃。
这种均匀辐射情况下，3个模组串联运行并不导致失配现象，因此传统结构和PV ／DC 模块结构的太阳能模组都能稳定工作在MPP 。
图4为均匀辐射条件下太阳能发电系统的特性曲线，每个太阳能模组的最大功率为160.03W ，总串联功率P 鄱峰值为480.09W ，这是3个太阳能模组所能输出的最大功率。
在这种情况下，没有必要为每个模组设置独立的变流器。
与传统结构相比，PV ／DC 模块结构可以提升输出电压，具体数据如表1所示。
为简化分析，假设变流器的效率为100%，以下分析也作同样假设。
在输出功率相同的情况下，电压由63.60V 提升至190.14V 。
场景2：辐射强度S 1、S 2、S 3分别为400、500、1000W ／m 2，温度为50℃。
实际运行中，总会有失配情况出现。
本场景主要分析轻微失配情况下串联连接的太阳能模组的运行特性。
图5为传统控制结构太阳能模组的P -I 曲线，由于辐射强度不均，出现了多峰现象，且总功率峰值为213.58W ，比场景1大幅减少。
而在PV ／DC 模块结构情况下，最大功率可达到300.34W ，比传统结构提升了40.6%。
最小辐射强度下的MPP 电流，决定了第1控制阶段的串联电流。
在建立功率平衡后，进入第2控制阶段，主要提升输出电压，数据如表2所示。
尽管存在失配情况，但每个太阳能模组单独配置的变流器使每个模组独立地工作在各自的MPP ，并使系统总的输出功率最大。
可以看出，独立DC ／DC 装置可以从输出功率和电压2个方面提升系统性能。
场景3：辐射强度S 1、S 2、S 3分别为200、500、1000W ／m 2，温度为50℃。
该场景主要反映模组严重失配时的运行情况。
从图6可以看出，基于传统结构的系统最大功率值下降到169.44W ，仅比标准辐射下单个模组最大功率值稍大。
另外，MPP 并非出现在电流波形的第1个峰值点，这种情况会导致采用传统爬山法电流渐增式跟踪最大功率的方法失效。
表3是采用PV ／DC 模块结构的太阳能发电系105051015202530U ／VI ／A2001000P ／W图3标准试验条件下SPG1786太阳能电池模组的特性Fig.3Characteristic curves of SPG1786module under STC7.51A23.8VP178.6W I 5002500369I ／AP ／W 图4均匀辐射条件下太阳能发电系统的特性曲线Fig.4Characteristic curves under ideal conditionP 鄱：480.09WPV 1，PV 2，PV 3：160.03W250150-50369I ／AP ／W 图5轻微失配情况下太阳能发电系统的特性曲线Fig.5Characteristic curves with slight mismatching50P 鄱：213.58WPV 3：160.03WS 3：1000W ／m 2PV 2：78.34WS 2：500W ／m 2PV 1：61.96W0S 1：400W ／m 2PV ／DC 局部控制PV ／DC 局部控制PV ／DC局部控制转换率限制参考量：模组最小MPP 电流第1控制阶段：功率控制级联PV ／DC 局部控制PV ／DC 局部控制PV ／DC局部控制全局控制参考量：模组最大MPP 电流／最大转换率第2控制阶段：电压控制图2级联PV ／DC 模块控制示意图Fig.2Control of cascaded PV ／DC modules级联徐青山，等：光伏／变流器直流模块化结构级联运行方案及优化控制第8期模组I MPP ／A U MPP ／V I in ／A U in ／V 控制阶段1控制阶段2P out ／W P 鄱／W U 鄱／V I out ／A U out ／V I out ／A U out ／V 17.5521.207.5521.207.5521.20 2.5363.38160.03480.09190.1427.5521.207.5521.207.5521.20 2.5363.38160.0337.5521.207.5521.207.5521.20 2.5363.38160.03表1均匀辐射条件下的运行数据Tab.1Operational data under ideal condition模组I MPP ／A U MPP ／V I in ／A U in ／V 控制阶段1控制阶段2P out ／W P 鄱／W U 鄱／V I out ／A U out ／V I out ／A U out ／V 1 3.0220.50 3.0220.50 3.0220.50 2.5324.5461.96300.34118.952 3.7820.70 3.7820.70 3.0225.92 2.5331.0378.3537.5521.207.5521.203.0252.94 2.5363.38160.03表2轻微失配条件下的运行数据Tab.2Operational data with slight mismatching模组I MPP ／A U MPP ／V I in ／A U in ／V 控制阶段1控制阶段2P out ／W P 鄱／W U 鄱／V I out ／A U out ／V I out ／A U out ／V 1 1.5119.60 1.5119.60 1.5119.60 1.5119.6029.62221.57145.542 3.7820.70 3.7820.70 1.5151.84 1.5151.8478.3537.5521.204.5324.701.5174.10 1.5174.10113.60表3严重失配条件下的运行数据Tab.3Operational data with serious mismatching统的运行数据。
