基于改进鹰栖息优化算法的光伏系统MPPT控制

提出一种基于改进鹰栖息优化算法的最大功率追踪控制,算法首先对整个区域进行随机抽样,通过目标函数在抽样点寻找最优解,再对最优解进行二次抽样,从而实现从全局搜索到局部搜索的过渡。并在此基础上,引入适应值变量作为算法的反馈参数,实现了从全局搜索到局部搜索的自适应转变。仿真结果表明,与传统鹰栖息优化算法、布谷鸟算法及粒子群算法相比,所提算法在均匀光照,静态、动态局部阴影情况下均具有追踪速度快、收敛精度高和前期振荡小的特点,能有效提升光伏系统的最大功率跟踪效率和精度。

基于ETAP的光伏系统直流弧闪计算

目前仅NFPA 70E有直流弧闪的计算公式,NFPA 70E—2024中提供了Maximum Power法可对直流弧闪进行计算,但此法偏向保守,可能导致需要更高的个人保护装备和更长的工作距离。本文介绍目前国际上认可的直流弧闪计算方法,最后通过ETAP软件进行实际执行光伏项目的直流弧闪仿真计算。

BC技术在光伏系统中的工程应用与优化研究

本文探讨了BC(Back contact)电池技术在光伏系统中的应用与改进策略,旨在提高光伏系统的转换效率和稳定性。BC技术通过改善电池结构工艺,增加光线吸收率以及改善热损失,为光伏系统的光电池板结构优化和提升电站发电性能及稳定性提供了新的解决方案。结果表明,BC技术在提升电池转换效率,减少电子复合损失及降低发电成本方面具有明显优势,表明BC技术在光伏系统应用中具有巨大的应用潜力。

局部阴影遮挡下光伏系统最大功率点跟踪算法

探究了局部阴影遮挡下光伏系统最大功率点跟踪算法,并对比算法的应用效果。传统的扰动观测法、全局扫描法等存在跟踪精度差、仅适用于无遮挡条件等弊端。粒子群算法可以满足局部阴影遮挡下最大功率点跟踪需求,但是无法兼顾寻优速度和寻优精度,尤其是当粒子数量多且集中分布时收敛速度变的非常慢。改进的量子粒子群算法由于粒子初始位置完全随机且均匀分布,实现了全局寻优,保证寻优结果就是光伏系统的最大功率点,具有跟踪精度更高、寻优速度更快的优点。

基于1DCNN和D-S多信息融合的光伏系统直流母线串联电弧故障检测

直流母线是光伏系统输出能源的主干道,由于长期曝晒、风化等作用,电缆、连接器等组件劣化,光伏系统直流母线中发生电弧的可能性急剧上升,极易引发火灾、触电等事故。在光伏系统中,串联电弧故障将使回路电流下降,传统的过流保护无法识别。因此,本文提出基于深度学习和证据理论(D-S)的方法来识别串联电弧故障,该方法基于并联电容器电流和电压信号,采用一维卷积神经网络(1DCNN)对检测数据进行电弧识别;在此基础上将基于单个传感数据的识别结果作为证据,运用D-S多信息合成法则计算得到信度分配,最后利用决策规则判断是否发生串联电弧故障。搭建多参数可调模型获取数据进行测试,结果表明:使用1DCNN识别方法,基于并联电容器电流和电压信号的串联电弧识别准确率分别为97.19%和94.98%,而基于1DCNN和D-S多信息融合的光伏系统直流串联电弧故障检测的识别准确率可提升至99%以上。

基于建筑立面铺设的多面体结构光伏系统产能模拟分析

目的 高效利用建筑立面空间资源,提高建筑立面太阳能发电潜力,降低自身能源消耗以提升建筑整体节能效果。方法 设计一种应用于建筑立面的多面体结构光伏系统,并以某近零能耗建筑为例,利用PVsyst软件建立模型,分别模拟其在严寒地区气候条件下东、南、西、北四种朝向的产能情况,与相同条件下平铺结构光伏系统产能进行对比,计算两种不同结构光伏系统在该建筑中的能源贡献率。结果 多面体结构光伏系统在四种朝向下的年发电量较之平铺结构光伏系统均有所提升,北向提升幅度最大,东、西向相近,较北向次之,南向最小;多面体结构光伏系统年总产能占建筑能耗总量56.76%,相较于平铺结构光伏系统提高了3.76%。结论 通过对建筑立面进行合理光伏系统设计,可以有效提升建筑立面太阳能发电潜力,实现能量的自发自用,满足建筑部分用能需求,进而降低建筑能耗。

基于模糊逻辑的光伏系统变步长P&O MPPT算法

为解决光伏发电系统中最大功率点跟踪(MPPT)关键难题,提出一种改进的扰动观察(P&O)最大功率点跟踪算法,该算法使用基于模糊逻辑的可变步长扰动观测MPPT算法(FP&O)来克服与传统P&O MPPT跟踪方法相关的无法兼顾跟踪速度和稳态精度的限制,从而改善瞬态响应并降低稳态端电压振荡。所提出的MPPT算法通过MATLAB仿真验证其有效性和可行性。仿真结果表明,基于模糊逻辑的变步长P&O MPPT算法相比传统MPPT算法兼顾了跟踪速度和稳态精度,系统响应速度更快,平均输出功率更高且功率振荡范围更小,改善了光伏系统的动、静态工作性能。

节能导向下办公建筑光伏系统研究

我国建筑能耗占全国总能耗的46%,而且占比持续增加。近年来,我国建筑能耗增速虽然放缓,但仍占能耗的主要部分。在能源危机和全球变暖背景下,节能建筑是顺应时代发展的正确选择。为发展节能建筑,提倡使用可再生资源,目前发现太阳能发电是促进建筑节能的有效手段。首先,文章进行概念阐述;其次,通过相关文献,分析建筑与光伏系统结合发展的现状和研究进展;最后,以办公建筑这种高能耗建筑为例,分析光伏系统与建筑的结合方式,使人们了解光伏系统与建筑结合能推动建筑节能,减少碳排放,进而加速实现我国碳中和。

光伏系统效率测试仪校准方法研究

光伏系统效率测试仪是光伏电站进行发电效率测试的仪器,可对光伏组件发电效率、逆变器转换效率及光伏系统综合效率进行测试,被广泛应用于光伏领域中。因此,计量性能的准确性和可靠性具有十分重要的作用。本文研究和提出了该测试仪的计量特性和相应的校准方法,并对计量性能进行全面评估。结果表明:该方法不仅可确保其量值的准确可靠,而且对提高光伏电站领域检测设备校准的规范性具有指导意义。

基于冗余天线阵列和加权质心算法的光伏系统直流电弧故障定位方法

针对光伏直流电弧故障定位问题,本文通过研究故障电弧的电磁辐射特性,提出一种基于冗余天线阵列和加权质心算法的定位方法。先计算电弧燃烧时天线采集到的电磁信号的方均根值,与辐照度一起输入BP神经网络预测天线与电弧的距离;再构造冗余天线阵列研究不同天线数量和布局方式,选出接收信号最强的天线,将天线坐标和距离输入加权质心算法,获得定位结果;最后结合K均值聚类算法提高定位精度。实验结果表明,所提方法具有良好的定位能力。

深空同位素热光伏系统中锑化镓电池的研制及性能测试

针对深空同位素热光伏系统效率提升问题及对国产化红外热光伏换能器件的迫切需求,对GaSb电池制造工艺开展研究,通过PC1D仿真计算,确定电池制备的基本参数,采用双步扩散法进行电池的制备。搭建了自制电池快速测试系统,对电池性能进行评估并不断优化相关制备工艺,探究了GaSb电池在不同辐射温度下性能的变化。掌握了Zn在GaSb中的扩散规律,研制的GaSb红外电池在同等辐射光谱下输出功率和填充因子均达到较高的水平。该工作可为实现深空热光伏同位素电源系统的效率提升以及工程化应用奠定研究基础。

纳米材料在光伏系统中的应用及研究进展

总结了纳米材料耦合光伏系统的国内外研究现状、应用前景及发展趋势。分析了光伏系统电效率的影响因素,对光伏发电技术与纳米材料的有机结合进行了系统阐述,从不同角度总结介绍了纳米技术对光伏系统性能的改善。比较了应用过程中不同材料对系统的提升幅度,为更高效和可持续的光伏发电铺平了道路,并且指出了现有技术的缺陷和难点,为研发热物性更优的相变材料提供了参考和研究方向,为搭建高效率、低危害的光伏系统提供理论基础和实践指导,并对该技术的发展前景进行展望。

基于ACPI控制的光伏系统MPPT策略

针对现有光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)方法中存在的响应速度慢、抖振明显和外界环境发生变化时稳态精度低等问题,提出了一种基于自耦比例积分微分(ACPID)控制的自耦PI控制策略。该策略首先基于Boost升压电路的光伏系统通过坐标变换简化被控系统,同时引入虚拟控制量将光伏发电系统分解为外环电压控制与内环电流控制,并将所有内部动态和外部扰动定义为总扰动,进而将其等价映射为一个线性扰动系统;然后在自耦PID控制系统的思想上,分别设计了外环与内环的自耦PI控制器。结果表明:所提控制方法可以实现光伏系统MPPT的有效控制,不仅具有较快的响应速度、良好的抗抖振能力,而且对于外界环境变化具有良好的鲁棒性。

光伏系统串联型直流电弧检测技术研究

搭建光伏系统串联型电弧实验平台,采集不同环境下50组电弧数据,提取出频域及小波域的能量特征与熵特征,绘制特征的分布情况。通过引入区分度对18种特征进行区分能力评价,评价结果表明,10~30 kHz频谱能量对电弧的区分能力最佳,对电弧状态与正常状态的区分度达到98.49%。研究逆变器启动、太阳辐照度变化及不同环境对特征的影响,分析10~30 kHz频谱能量在光伏系统中的抗扰能力。制作串联型电弧检测装置并提出其阈值的设定及推广方法,装置在多次实验中均可准确检测并迅速熄灭电弧,且在抗扰性实验中未发生误动作,动作时间可达到41 ms。

基于注意力机制的光伏系统故障电弧检测与定位研究

由于绝缘损坏等原因产生的串联故障电弧严重威胁着光伏系统的安全稳定运行。同时,光伏系统中阻抗网络会影响检测故障电弧的能力,降低时频检测方法的可靠性。针对阻抗网络带来了故障电弧检测与定位困难的问题,文中搭建含光伏阻抗网络模块的直流故障电弧实验平台,开展不同电流等级、不同负载、不同线路模拟长度的故障电弧实验。通过傅里叶变换频谱和小波变换分析电流信号,构建幅值比、提升比指标,定量评估光伏阻抗网络前后的故障电弧特征差异,分析光伏阻抗网络对故障电弧特征的弱化影响,并对小波重构信号做三点对称差分能量算子处理,使100 k Hz内各频段特征得到增强,有效改善了故障电弧检测。根据特征随线路增长而衰减的规律,提出基于长短期记忆网络和注意力机制的故障电弧检测与定位算法,实现了0~80 m的串联故障电弧定位,最大误差不超过4 m。研究可为光伏系统故障电弧检测模块的设计提供一定理论和方法基础。

基于半监督自学习的光伏系统故障检测方法

对光伏系统的主要设备进行及时的故障检测能有效提高系统发电量、减少安全隐患。传统的基于机器学习和深度学习的方法通常需要大量标签数据来建立数据模型,然而在光伏系统的运行过程中可用的标签数据非常有限,造成无法建立一个可靠的数据模型,导致模型的泛化性不高。此外,人工标记数据既成本高昂又易出错。为了解决这个挑战,设计了基于自学习预训练和半监督模型调优的半监督自学习的故障检测方法。该方法通过最大程度地利用少量的有标签的数据(即有限的监督信息)和大量的无标签数据,实现高性能的故障检测。该方法已经部署到国内一个2.5 MW的光伏电站上,数月的运维结果表明,相对于传统的机器学习和深度学习的方法,本文所提出的方法针对光伏组串的故障检测的F1分数提升了4.49%或更多,从而有效地提升了现场运维的效率。

基于LF-ATSO算法在光伏系统MPPT中的研究

在复杂遮荫工况下,传统MPPT策略在面对多峰值现象时易陷入局部最大功率点(LMPP),而基于元启发式算法的最大功率点跟踪策略也存在寻优精度不高、追踪时间慢等问题。为解决上述问题,文中构建Lévy飞行-自适应金枪鱼群算法(LF-ATSO)。首先,采用基于Circle混沌映射的反向学习策略合理分配初始化种群以提高种群遍历性;其次,改进参数a用以调整最优个体和前一个体的比重,提高收敛速度;然后,嵌入Lévy flight策略提高算法全局搜索能力,帮助其跳出局部最优;最后,加入算法重启机制以应对复杂变化工况。将改进后的TSO算法与未改进TSO算法、PSO算法、改进GWO算法进行仿真对比,实验结果表明,改进后的TSO算法在静态、动态复杂遮荫工况下均能够更快、更精准地追踪到全局最大功率点(GMPP)。

可再生能源发电中光伏系统的性能评估与优化策略

系统探讨了光伏系统性能的优化策略,涵盖了光伏组件的选型与布局、跟踪系统的应用,以及清洁、维护与故障处理等关键方面。深入分析光伏技术的发展状况,以及实验室与场地测试方法,系统性地揭示了光伏系统性能评估的方法与手段。在光伏组件的优化方面,注重合理选型和智能布局,以提高能量转换效率。跟踪系统的灵活应用可最大程度捕获太阳能,而清洁、维护与及时故障处理保障了系统长期高效运行。综合这些优化策略,可以提高系统的经济性和可靠性,推动光伏技术的不断创新与发展。

基于轻量型CNN和特征阈值的光伏系统串联电弧故障检测装置

为保证光伏发电系统的安全稳定运行,提出一种基于轻量型卷积神经网络(CNN)和特征阈值的光伏串联电弧故障检测算法。为了应对逆变器异常工况和光伏阵列时变性对信号特征的影响,以及不同弧长(0.05~10.00 mm)导致的信号特征差异,利用高频耦合信号为特征信号,并结合神经网络算法和特征阈值方法,检测光伏线路上的串联电弧故障。最后,制作光伏串联电弧故障检测装置样机。经实验测试,样机切断电弧故障的平均时间为177.1 ms,且在逆变器异常工况的干扰下不会发生误判。

基于PEEC-MTL混合方法的光伏系统建模及电磁瞬态计算分析

随着“双碳”战略目标推进,光伏发电已成为电力能源的重要组成部分。光伏系统由大量的电力电子器件和设备组成,在遭受雷击时直流侧产生的过电压容易导致电力电子器件和设备损坏。目前光伏系统防雷缺乏有效的理论方法指导,特别是在光伏组件接地建模以及混合AC/DC系统的电磁瞬态计算上仍存在一定的空白。针对上述问题,基于部分元件等效电路(partial element equivalent circuit,PEEC)法和多传输线(multi transmission line,MTL)法,该文提出了部分元件等效电路-多传输线(PEEC-MTL)混合方法,对光伏阵列接地效果以及整体系统接地布局的影响进行了深入探讨。研究发现,将光伏阵列接入交流电网有助于降低系统遭受雷击时的过电压水平;此外,电缆两端安装防雷装置和电缆护套两端接地更有利于设备安全。