光伏的意義范文

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光伏的意義

篇1

關鍵詞:海島環境;晶硅組件;高可靠性;漂浮

中圖分類號:TK51 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 02-0029-01

一、適用海島環境光伏組件開發意義簡述

南海諸國對我國諸多島域和海域長期的侵犯已嚴重威脅到我國領土的,但由于很多的海島自然環境惡劣,不利于人員駐守,領土的守衛非常困難。如果海島電力供應問題有效解決,就可明顯改善駐島人員生存條件,相關負荷設施也可正常使用,守衛海島的實力就會大大加強。但目前由于這些海島遠離大陸,電力供應很難依托大陸電網,本文提及的待開發光伏組件在一定程度上可以滿足駐島人員的電力需求。這種組件采用高性能防水材料,通過優化結構設計,漂浮在海島附近的海域上,既可以通過微電網技術為海島直接供電,也可通過對蓄電池組的充電儲能滿足島嶼駐守人員的需要。

二、海島環境氣候對光伏組件的性能要求

海島環境具有高風速、高濕度、高鹽堿的特點,同時部分戰略意義極大的島嶼可能陸地面積非常狹小,光伏系統可能要建設安裝在附近海域。首先,海島環境風速較高,這需要光伏組件本身抗風壓的機械載荷能力要強。第二,海島環境濕度極大,組件可能長期浸泡在海水中,對防水性能要求極為苛刻。第三,高鹽堿的海水和空氣會對組件本身產生較為嚴重的腐蝕,使其壽命大大縮短。第四,組件安裝可能需考慮在臨近海域進行。在海面上安裝組件帶來的連接、安裝、儲能方式等一系列問題需待解決。如果在技術上可以滿足上述要求,高品質海島組件的實現就順理成章,這對于常規光伏組件性能而言,雖然有挑戰卻并非不可實現。

三、目前常規晶硅組件的基本結構和已具備性能

晶硅組件按晶粒排布分為單晶硅和多晶硅。迫于成本壓力,組件廠商更多的以生產多晶硅組件為主,但是單晶硅組件在弱光性能、溫度系數、發電效率和外觀造型上要優于多晶。雖然性能有差異,但其組件結構基本相同:鋼化玻璃-EVA-晶硅電池-EVA-背板,在組件四周一般裝有保護和安裝作用的鋁邊框,背板頂部裝有防熱斑作用的接線盒及接插件。晶硅電池由于耐氧化性較差,所以需要內部封裝材料(多為EVA)的密封,由于易碎,所以需要正反面板(即鋼化玻璃和背板)的保護。這些功用不可或缺,但邊框的主要功用是便于組件安裝,如果有合適的替代方式,這部分結構可以舍棄。鋁邊框耐腐蝕性較差,海島環境下,在滿足組件防水性能前提下可以考慮去除鋁邊框。

晶硅組件在推向市場前,需進行產品認證。目前歐洲較流行的TUV認證,是產品以IEC61215和IEC61730兩個標準進行的各項測試通過的證明。通過認證的組件可達到抵抗5400Pa壓強和在雙85(指溫度85℃和濕度85%)條件下2000h使用壽命的性能。測試中5400Pa壓強是模擬雪壓而來,風壓使用2400Pa測試。2400Pa的物理意義是3倍12級風對組件正面(或背面)造成的靜載荷。即使在多風的海域,目前光伏組件的抗風壓能力已經具備。而雙85條件下2000小時的壽命保障根據模擬換算,可以得出其在雙45環境下(溫度45℃和濕度45%)使用壽命約25年。這個保障對于高濕度的海島環境是不夠的,需要進一步從材料選擇和結構設計上優化,延長其生命期。根據部分資料顯示,近海區域的鹽堿地安裝的光伏電站,其組件老化速度比常規環境要快三至五倍。分析其原因,是因為常規組件的背板、封裝材料、接線盒和邊框內部的密封膠屬于高分子材料,支架和邊框多為鋁合金材質,在腐蝕性較強區域,其壽命自然會大大縮短。

綜上,目前適于海島環境的新式組件已具備雛形,但離實用性產品還有一個過程。

四、組件如何獲取更佳性能

組件廠商在成本有效控制前提下,對下述性能突出的產品非常青睞:第一,高壽命和高可靠性的產品(可樹立廠商形象,宣傳廠家品牌)。第二,結構簡單化的產品(可更節約成本,便于量產)。第三,突出特色的產品(比如輕質化組件等,可開拓市場)。為追求更高壽命高可靠性和更具特色的光伏產品,組件廠商紛紛引入了多種材料,進行替換實驗,某家組件商雙85的實驗測試時間已經由原來的2000小時增加至8000小時,在這個過程中,很多新式的材料開始閃亮登場,比如厚度減薄的超薄鋼化玻璃,原應用于薄膜領域的丁基熱熔膠,防水性能極佳的無影膠,構造簡單小巧的接線盒,抗紫外性能極佳的封裝材料等等。

經分析,適用海島環境組件開發技術難點主要在于①組件防水防鹽霧性能的提升②組件間連接方式和安裝方式的可行。第一點,可首先從材料方向考慮。常規組件邊框為鋁合金材料,對海水耐腐蝕性較弱,可考慮使用橡膠類材料替代或去除。背板材料為高分子物質,其耐候性相對于無機物較弱,可考慮用超薄玻璃替代。組件四周為防水汽的滲入,可考慮新式密封材料,如丁基熱熔膠或無影膠等抗水汽滲透能力極強的材料。其次,對組件結構優化。如安裝在海面上的組件,可將接線盒由組件背面用到正面,以減少接觸水的概率。第二點,分析如下:首先,組件由于密度遠高于水,故需要漂浮物(其壽命要與組件相匹配)。其次,組件同漂浮物需牢固連接。第三,組件間的接線對防水的要求極高,即便是IP67的接插件也需改善后才可適用于該種環境。綜合而論,選用優質材料、優化機構設計和考慮特殊環境下的連接安裝方式三方面可使組件獲得更適于海島環境的性能。

篇2

關鍵詞:光伏產業 產能過剩 反傾銷

一、中國光伏產業發展現狀

以硅材料的應用開發形成的產業鏈條稱之為“光伏產業”,簡稱PV(photovoltaic),包括高純多晶硅原材料生產、太陽能電池生產、太陽能電池組件生產、相關生產設備的制造等。

世界各國為了盡可能利用這個“永不枯竭”的能源,不斷地發展光伏組件技術。目前,全球的光伏產業的產能在迅速擴充,在2008年金融危機非常嚴重的情況下,全球光伏產業的裝機容量增長了49%,而2009年、2010年光伏產業的裝機容量的增長率都超過了70%。

我國也專門針對光伏產業制定了一系列的優惠政策,促進光伏產業發展。2012年上半年全球光伏裝機容量增長了35%。這些增長的數據大部分是由中國創造的,全國31個省市自治區均把光伏產業列為優先扶持發展的新興產業;600個城市中,有300個發展光伏太陽能產業,100多個建設了光伏產業基地。目前我國光伏產業已經形成了比較完整的產業鏈,由于生產成本較低,我國成為國外太陽能光伏產業生產基地,連續3年成為全球太陽能電池的第一大國。

但是,我國在光伏發電領域的技術和應用只是處于世界下游水平,其主要原因是電池所需要的多晶硅提純技術被國外的大企業所壟斷,國內還沒有掌握該技術,因而國產太陽能光伏電池的成本很高。光伏發電的成本是一般發電成本的數倍,也因此造成無法廣泛普及。

全球多晶硅產量20萬噸,我國占近9萬噸,卻不掌握核心技術;產能巨大,國內市場總量卻較低,嚴重依賴國際市場。這就是我國光伏產業的現狀。

近年來我國光伏產業的產能已經遠遠超過了市場需求。截至2011年,我國光伏產業的產能已經達到了50GW~60GW,而全球的需求也只有25GW~30GW。此外,由于美國和歐盟采取“反傾銷、反補貼”等傳統貿易保護手段,將使我國光伏產業主要依賴國際市場的狀況難以持續,從而加劇光伏組件產能的繼續過剩。

二、光伏產業的嚴冬

2009年和2010年整個行業高速擴張,欣欣向榮,然而,僅僅過了兩年形勢便急轉直下,2012年全行業更是陷入集體虧損。作為全球最大的光伏市場,歐洲正在經歷嚴重的債務危機,信貸出現緊張局面,光伏市場狀況不佳。目前,光伏行業停產破產等層出不窮,企業從市場上拿到資金亦十分困難。

(一)美國、歐洲先后對中國光伏產業征收反傾銷稅

面對中國光伏產品的競爭及國內經濟形勢下滑、貿易保護主義盛行的困勁,美國首先對中國光伏產業進行了雙反調查。2011年10月,美國太陽能電池生產商Solar World要求對中國75家企業展開“雙反”調查。2011年11月,美國開始立案調查中國75家光伏企業。2012年3月,美國商務部初裁,決定對中國輸美太陽能電池征收2.9%至4.73%的反補貼稅。2012年5月,美國商務部初裁對從中國進口的光伏產品征收31.14%至249.96%的高額反傾銷稅。2012年10月,美國商務部10日作出終裁,認定中國向美國出口的晶體硅光伏電池及組件存在傾銷和補貼行為。

無獨有偶,繼美國對中國光伏產業征收懲罰性關稅之后。2013年5月15日,歐盟委員會與歐盟成員國就對華太陽能產品加征反傾銷臨時性關稅進行閉門磋商。根據歐盟貿易委員會的規則,如果歐盟27個成員國中投反對票的成員國少于15個,那么歐委會將會在6月6日起對中國輸歐太陽能產品征收臨時性關稅。據國內媒體報道,在5月24日的投票中,德國、英國、荷蘭、瑞典等18個國家投了反對票。此外,法國、意大利、葡萄牙、立陶宛四國選擇站在歐委會一邊,而波蘭、西班牙、奧地利、羅馬尼亞、拉脫維亞五國選擇了棄權。2013年6月4日,歐盟委員會公布對中國光伏產品反傾銷調查初裁結果,決定從6月6日至8月6日對涉案中國光伏產品征收11.8%的臨時反傾銷稅。

(二)中國的反制措施

為打擊以法國為首的5國投贊成票的國家,中國高調對歐洲紅酒進行雙反調查,明顯針對法國。

(三)中歐最終妥協

經過多輪談判,2013年7月27日,中國光伏產業代表與歐委會就中國輸歐光伏產品貿易爭端達成“價格承諾”協議。8月6日,此項協議正式實施,中歐貿易史上涉案金額最高的一起貿易爭端落下帷幕。

三、市場現狀分析

目前,我國的市場現狀有如下兩個特點:一是中國巨大產能對國際市場影響巨大。光伏產業大量立項,除了企業投資者的逐利心態外,更有一些地方政府政績顧慮。作為新興產業,大量吸引光伏企業投資,不但可以增加GDP,更可以獲取城市經濟發展的政治資本。有的城市根本不具備開展光伏產業的基礎條件,沒有產業配套,就從頭做起,完全不顧實際情況。另一個是中國無法處在產業鏈上游,受他國影響大。由于盲目投資,我國光伏產業發展快速,目前產能已處于絕對的世界第一,產業鏈也比較完善。但與發達國家相比,我國光伏產業在技術上還相差太遠。光伏行業盲目建設、低水平重復、同質化競爭現象仍十分嚴重。行業景氣指數較低,迫使國內光伏生產企業面臨加快產品結構調整,提高產品質量,向高端領域發展的局勢。

四、解決辦法

最近一段時期,面對光伏產業暗淡的市場形勢,國務院先后多次表示,要解決中國的光伏產業危機。然而政府出臺扶持政策確實給歐美“雙反”調查提供了“口實”, 如果政府不采取“急救”措施,中國光伏產業可能遭遇毀滅性打擊。我們不能著眼于短期利益,而是要看產業長遠發展。從長期來看,光伏行業的產業結構存在許多問題,不是換一個市場就能解決,更不是補足資金可以解決的。政府和企業還是應該在危機過后,長遠地看待行業發展。因此,對于這樣一個新興產業,無論是從產業發展、搶占新能源市場,還是調整中國經濟結構都至關重要。

(一)擴大內需至關重要

光伏產業是戰略性新興產業。發展光伏產業對調整能源結構、推進能源生產和消費方式變革、促進生態文明建設具有重要意義。我國光伏產業當前遇到的困難,既是產業發展面臨的嚴峻挑戰,也是促進產業調整升級的契機,特別是光伏發電成本大幅下降,為擴大國內市場提供了有利條件。要按照創新體制機制、完善政策措施、擴大消費市場、規范市場秩序、推進產業重組、降低發電成本的思路,統籌兼顧、綜合施策,著力提升產業競爭力。

中國的光伏產業有95%的市場都在國外,國內的應用仍十分有限。長遠來看,中國再不廣泛應用太陽能光伏發電技術,中國經濟發展所遇到的能源問題將會越來越嚴重,能源問題必定成為中國經濟發展的巨大障礙。中國是太陽能資源豐富的國家之一可見,中國具備了廣泛應用光伏發電技術的地理條件。擴大國內太陽能的利用技能解決能源危機,也能帶來光伏產業的新春。

可喜的是繼2012年美國對中國光伏企業發起雙反之后,歐盟也開始對我國光伏企業展開反傾銷調查,在接二連三的打擊下,中國政府于今年1月1日了《國務院關于印發能源發展“十二五”規劃的通知》,即將“十二五”光伏發電裝機容量的目標提高到21GW,比先前的規劃上調了66.7%。

(二)推動光伏產業的市場化

目前,中國的光伏產業受政策導向很嚴重,這也是導致光伏產業投資失衡,效率低下的原因之一。為推動光伏產業的市場化,應從以下幾個方面入手:一是確保合法電站的并網及運行發電。要綜合考慮光伏電站、電網公司和發電端的利益,對于電網、調峰電源的建設和光伏發電進行一定的補貼,鼓勵光伏電站的開發和可再生能源的應用,因此這是一個亟待落實的問題;二是打開大型投資基金進入光伏市場的大門。降低商業銀行進入光伏發電市場的門檻,對光伏產業進行利息補貼,引導資本進入;三是考慮退稅政策,鼓勵民間資本。根據美國法案,光伏發電投資額的30%可獲政府現金補助。為此,大量資本涌入住宅光伏和公共事業光伏市場,百花齊放的局面促成了美國光伏市場的良好發展。中國在這方面也可以借鑒美國的成熟模式,通過退稅政策吸引優質投資者進入光伏市場。

(三)提高光伏產業創新活力

篇3

關鍵詞:太陽能光伏電站小區 建設 展望

Abstract: this article through to the small high-rise residential district public illume to transform for the solar power system for feasibility research, design and cost estimation, improve everyone to the solar energy in the new energy saving in the community know application.

Keywords: solar photovoltaic power station village construction prospect

中圖分類號:TH-39文獻標識碼:A文章編號:

1、前言

太陽能量來源于其內部高溫核聚變反應所釋放的輻射能,以電磁波的形式向宇宙空間發射能量,其中約二十億分之一到達地球大氣層,是地球上光和熱的源泉。太陽每秒鐘照射到地球上的能量約為500萬噸煤當量,比目前人類的能耗量大3萬多倍。太陽能不但能量巨大而且是可再生能源(太陽的壽命遠大于地球的壽命),還可免費使用,又無需運輸,對環境無任何污染。太陽能光伏發電作為一種新的能源利用形式,被認為是當今世界上最有發展前景的新技術,其推廣和使用對于“節能減排”、“綠色環?!?、“低碳生活”意義重大。

2、光伏發電原理及優勢

光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。光伏效應是指某些特殊的半導體材料如硅,在光線的照射下內部能夠產生電動勢的現象。從理論上來講,光伏發電技術可應用于任何需要電源的場合。這種技術的關鍵元件是太陽能電池,有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。無論是離網發電還是并網發電光伏發電系統主要由太陽能電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成,它們主要由電子元器件構成,所以光伏發電設備極為精煉,可靠穩定、壽命長、安裝維護簡便。

其優勢主要體現在:

①取之不盡,用之不竭;

②安全可靠,無噪聲,無污染,綠色環保;

③不受資源分布地域的限制,可利用空地、建筑屋面的優勢;

④不需要架設輸電線路,安裝維護簡單;

⑤建設周期短,獲取能源花費的時間短;

3、太陽能光伏電站系統設計

3.1小區概況

以瑞安東山經濟開發區人才村為例。該小區為小高層封閉式住宅區,高11層,一共有6幢15個單元,總建筑面積4萬多平方米。全小區公共照明用電負荷在15kw左右??紤]到冗余以及電池組件的分組等因素,我們這里按照總功率21kw并網發電方式進行設計和安裝。

3.2 可行性分析

瑞安處于北緯27度48分, 東經120度38分,屬于亞熱帶季風性氣候,晴天多,陰雨天少,年平均氣溫18度,無霜期多達271天,年降水量1600毫米左右,太陽能輻射量在4200-5400MJ/•年,平均日照為3.5h/d,屬于太陽能可利用地區。本項目所在小區四周無高層建筑遮擋,日照充分。樓頂平坦且有女兒墻,便于安放太陽能光伏組件,具有良好的項目施工條件。

3.3 設計依據

3.3.1GB/T 19939-2005 光伏系統并網技術要求。

3.3.2GB/T20046-2006光伏系統電網接口特性。

3.3.3GB/Z 19964-2005 光伏發電站接入電力系統技術規定。

3.3.4當地的氣象資料。

3.4 設計原則

光伏建筑一體化BIPV(Building Integrated Photovoltaic)是光伏系統構成或依附于建筑的一種新能源利用形式,其主體是建筑,客體是光伏系統。因此其設計應以不損害和影響建筑的效果、結構安全、功能和使用壽命為基本原則。另外就是要遵循安全、高效、先進、耐用及性價比高等原則。

3.5 BIPV系統設計

3.5.1電池組件的選用及分組

本系統擬選用天合TSM-PC01高效單晶硅電池組件,其技術參數為:峰值功率: Pm= 175W; 開路電壓: Uoc=43.9V; 最佳工作電壓: Um=35.6V; 短路電流: Isc=5.30A ; 最佳工作電流: Im=4.65A; 重量: G =15.6kg; 尺寸: 長×寬×厚=1581mmx809mmx40mm。選擇單晶硅電池組件的理由在于光電轉換效率高,可以達到17-18%,壽命長可至25年。本方案需要安裝這樣的組件120塊,總的峰值功率可以達到175W×120,即21KW。為了將光伏組件串接后的熱斑效應損耗降到最低,我們可以采用兩種方式。一種是安裝向日跟蹤系統。二是通過計算最佳傾角把受到不同方向建筑物影響的組件進行分組,每組配備直流防雷配電柜進行匯流。這里考慮到系統成本,采用分組的方式。

3.5.2并網逆變器的選擇

并網逆變器是重要的電氣設備,其主要功能是把太陽能電池組件輸出的直流電轉換成220v,50hz的交流電。這里選用功率容量為40KW,具有過壓保護、對地故障保護、孤島效應保護、過載保護、短路故障保護和具有最大功率跟蹤點技術等完善功能的無變壓器逆變器,保證系統的抗沖擊性和可靠性。

其安裝簡約示意圖如下。

3.5.3防雷設計

系統處于樓頂防雷保護范圍內,只要把所有的電氣設備可靠接地就可以達到防雷目的,但是要考慮到浪涌保護。因此我們要在每路直流輸入回路中裝設浪涌保護裝置。選用的配電柜,逆變器都需要有防雷功能。

3.5.4電纜與支架設計

戶外電纜應選擇耐氧化、耐高溫、耐紫外線,以保證系統可靠運行。支架設計要考慮到項目所在地每年都有臺風發生,除了必要的強度考慮外還要考慮到支架的抗風壓和抗腐蝕性等問題。

為了供電的安全性,總體結構以太陽能光伏電源為主供電系統,另外用交流市電作為備用系統。這樣,即使在連續多日陰雨的氣象條件下,對負載的供電也不會中斷。

4、運營估算

光伏發電量的計算公式:發電量=系統總功率X平均日照小時數X轉化系數。其中系統總功率即為設計的21kw,平均日照小時數,瑞安地區取3.5h/d,轉化系數是指除開電路損耗,電氣設備的效率影響,一般取值0.7―0.8之間。這里按照0.75計算,因此日發電量為:W=21kwX3.5h/dX0.75=55.125kwh/d。每年按360天計算,年發電量為:55.125kwh/dX360d=19845kwh。按照國家規定上網電價,每年的產值是19845元。建設21kw光伏發電系統,根據目前市場每瓦11元人民幣左右的價格估算,需要23萬元人民幣左右。那么最多12年就可以收回投資。

所以從經濟的角度來說,建設這樣的發電系統也是可行的。如果從保護環境和可持續發展來說,其意義更是不言而語。

5、結語與展望

BIPV系統的推廣不但能緩解城市電網系統的壓力,而且能極大的保護環境。本文就太陽能光伏發電技術在小區中的應用來增加大家對太陽能光伏發電技術的了解,引起重視,以微薄之力進行應用推廣。雖然建造太陽能發電系統,成本較高,但是從可持續發展和環境保護的高度來審視,發展太陽能光伏發電具有重大戰略意義,從無電偏遠地區電網建設來說還具有重大的現實意義。隨著“新能源法”、“上網電價法”等相關法規的進一步實施,“金太陽工程”的推進,必將極大地推動我國光伏產業的發展。相信不久的將來太陽能光伏發電技術會得到非常廣泛的應用。

參考文獻

1、《太陽能光伏發電應用于公用建筑的探討》,作者:李逢元

2、《太陽能光伏發電應用技術》,作者:楊金煥,于化叢,葛亮

3、《新能源發電技術》,作者:王長貴,崔容強,周篁

篇4

還記得青春中那些繁華的季節嗎?沒有死亡的顏色,到處都洋溢著希望的情感,是誰說過要忘記彼此,假若忘記了,我該如何面對逐日蒼白的青春,于是把曾經放在影子中,看見了影子,便會想起過去。如果可以,我愿意成為一只候鳥,沒有寒冷的季節,沒有深秋冬初的蕭條,只在春與夏的季節往復飛行,后來我發現我做的夢連我自己都笑了。青春像條單軌線,只有前行沒有停留與回頭,不管你是否愿意生活還會依舊擁有日升月落他鄉時。

不管你是否經歷怎樣的幸福苦惱,它都會刻在你的城堡,默默的承受風吹雨打,靜靜的傾聽遠去的腳步聲。生命的繁華到荒涼,不必經歷太多的俗世糾葛,只需要一次長眠就可以,可是沒有太多的人選擇,于是世界便成為了這般模樣??傁肴ツ吧某?,看陌生的景,聽陌生的對白,然后在下個路口遇見陌生的你。煙花盛開了,流星落幕了,很多人都在為煙花的盛開而喜悅,卻沒有發現流星的憂傷,青春是條看不見的傷痕,是場沒有彩排的開場。我不知道你會在哪一年,哪個季節,哪個黑夜,消失在我的世界。

總倔強的認為,我們的相識便是我人生幸福的源泉,總人為單純的愛便是相守一生,你的離去讓我迷惑,是我單純的愛扭曲了所謂的愛,還是現實的情扭曲了你所謂的愛。有些時刻,看著凋零的日歷,翻著蒼白的回憶,不為了恨你,只為了想念。離開那些灰色的城市,轉身望望那些悠遠的時光,關于記憶只能去做拼圖游戲。十二月,記得我命中還有一個十三月,可是它走遠了,消逝了,在也觸及不到十三月的朝霞,為也不能夠守候著那些幻景之中的夢了,青春是該有夢,但別因為夢而去悔恨。我們跌跌撞撞的走過青春的時代,我們步履蹣跚的行走在如今的生活,我們總會遇見一條單軌線,而沒有返程的選擇,我們總是在錯過,我們總是在陌生。于是時間扶搖直上,感情日益漸薄,于是彼此在這青蔥的時中離開了一個世界的對白。

很多時間我總是在想,是回憶裝飾了青春,還是悲傷學會了成熟,歲月遺忘了友情,還是其實我們不過是熟悉的人,單單的熟悉人,沒有誰曾住進過誰的心房,沒有誰會相守約定,就像是定格在照片中的微笑,沒有開始沒有有結束,有的只是懷念,感情大抵也亦是如此吧。家是手中的線,我們是天空的箏,我們飛翔的高度總是被線所左右,當有一條握線的手不在了,悲哀的情感,自由的滑落便開始了,不知道方向,也不知道未來。

路過的人,溜走的時光在這個季節亂舞紛飛的思緒,久久在城市的上空徘徊,想念的在野回不來,等待的容顏已蒼老。

篇5

齊河縣第一實驗小學 六年級四班 閆晨雨

時間過得真快,也就是寫幾十個字的功夫,天就黑了。

外面的月光淡淡的,就像清涼的水一樣灑在大地上,有一種不可觸犯的高貴。這種局面,我總想去外面散散步。

一下樓,便覺得有陣陣寒意暗襲著我,但渾身上下總覺得很舒服??諝庖埠芮艴r,使我想起水的芳香,花的凝香。

月光灑在樹枝上、草叢中、樓頂上,也灑在了我的臉上。好像在撫摸我的臉頰。前幾天下的雪還沒融化,就像奶油籠罩在了花叢中、樹枝上。而現在又抹上了一層銀色的光輝。若有若無的霧像流水一般,流入了我的眼睛中,沁入我的心脾里。

在今夜,在這個舞臺上,月光就是主角。它像流水、像行云、像柔風,在大地之中,在花草之間,在殘雪之中,在落葉之間,悄無聲息的畫了一幅畫:“月灑霧飄幽霜地”,使人看了心曠神怡,恨不得多吸一口空氣,多看一眼景色,多被月光普照一會兒。

該回家了,絲絲寒意,幽幽月光,融融輕霧在為我送行,可月色已掩蓋了這場景,只能看到月光灑的那一幅幽幽的畫。

篇6

光伏—建筑一體化(BIPV)提出了“建筑物產生能源”的新概念,即建筑物與光伏發電的集成化,在建筑物的外圍護結構表面上布設光伏陣列產生電力。

BIPV系統可以劃分為兩種形式:光伏屋頂結構(PVROOF)和光伏墻結構(PVWALL)。BIPV系統一般由光伏陣列(電池板)、墻面(屋頂)和冷卻空氣流道、支架等組成。

對于一個完整的BIPV系統,還應該有另外一些設備:負載、蓄電池、逆變器、系統控制、濾波保護等裝置。當一個BIPV系統參與并網時,則不需蓄電池,但需有與電網的聯入裝置。

一 光伏—建筑一體化(BIPV)的形式與特點

在80年代,光伏地面系統除大量用于偏僻無電地區、游牧家庭、航海燈塔、孤島居民供電以及某些特殊領域外,已開始進入一般單獨用戶、聯網用戶和商業建筑。進入90年代后,隨著常規能源的日益枯竭而引起的發電成本上升和人們環境意識的日益增強,一些國家紛紛開始實施、推廣BIPV系統。

光伏與建筑的結合有兩種方式:一種是建筑與光伏系統相結合;另外一種是建筑與光伏器件相結合。

1 建筑與光伏系統相結合

把封裝好的的光伏組件(平板或曲面板)安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上,再與逆變器、蓄電池、控制器、負載等裝置相聯。光伏系統還可以通過一定的裝置與公共電網聯接。

2 建筑與光伏器件相結合

建筑與光伏的進一步結合是將光伏器件與建筑材料集成化。一般的建筑物外圍護表面采用涂料、裝飾瓷磚或幕墻玻璃,目的是為了保護和裝飾建筑物。如果用光伏器件代替部分建材,即用光伏組件來做建筑物的屋頂、外墻和窗戶,這樣既可用做建材也可用以發電,可謂物盡其美。對于框架結構的建筑物,可把其整個圍護結構做成光伏陣列,選擇適當光伏組件,既可吸收太陽直射光,也可吸收太陽反射光。目前已經研制出大尺度的彩色光伏模塊,可以實現以上目的,還可使建筑外觀更具魅力。

把光伏器件用做建材,必須具備建材所要求的幾項條件:堅固耐用、保溫隔熱、防水防潮、適當的強度和剛度等性能。若是用于窗戶、天窗等,則必須能夠透光,就是說既可發電又可采光。除此之外,還要考慮安全性能、外觀和施工簡便等因素。

用光伏器件代替部分建材,在將來隨著應用面的擴大,光伏組件的生產規模也隨之增大,則可從規模效益上降低光伏組件的成本,有利于光伏產品的推廣應用,所以存在著巨大的潛在市場。

從建筑、技術和經濟角度來看,光伏—建筑一體化有以下諸多優點:①聯網系統光伏陣列一般安裝在閑置的屋頂或墻面上,無需額外用地或增建其他設施,適用于人口密集的地方使用。這對于土地昂貴的城市建筑尤其重要。②可原地發電、原地用電,在一定距離范圍內可以節省電站送電網的投資。對于聯網戶用系統,光伏陣列所發電力既可供給本建筑物負載使用,也可送入電網。在陰雨天、夜晚或光強很小的時候,負載可由電網供電。由于有光伏陣列和公共電網共同給負載供應電力,增加了供電的可靠性。③夏季,處于日照時,由于大量制冷設備的使用,形成電網用電高峰。而這時也是光伏陣列發電最多的時候。BIPV系統除保證自身建筑用電外,還可以向電網供電,從而緩解高峰電力需求。④由于光伏陣列安裝在屋頂和墻壁等外圍護結構上,吸收太陽能,轉化為電能,大大降低了室外綜合溫度,減少了墻體得熱和室內空調冷負荷,既節省了能源,又利于保證室內的空氣品質。 ⑤避免了由于使用一般化石燃料發電所導致的空氣污染和廢渣污染,這對于環保要求嚴格的今天與未來更為重要。⑥由于光伏電池的組件化,光伏陣列安裝起來很簡便,而且可以任意選擇發電容量。⑦在建筑圍護結構上安裝光伏陣列,可以促進PV部件的大規模生產,從而能夠進一步降低PV部件的市場價格,這對于BIPV系統的廣泛應用有著極大的推動作用。

二 BIPV系統的發展趨勢

在能源和環保壓力的促進下,太陽能光伏技術已逐步成為國際社會走可持續發展道路的首選技術之一。事實已經證明,對于幾kW以下的系統,采用太陽光伏發電是最為理想的。光伏(PV)技術除傳統的單獨用戶及特殊領域應用外,正在向高水平和大規模方向發展。BIPV的聯網發電已成為近年來PV應用的主要方向和熱點。聯合國能源機構最近的調查報告顯示,BIPV將成為21世紀的市場熱點,太陽能建筑業將是21世紀最重要的新興產業之一。各國一直在通過改進工藝、擴大規模、開拓市場等,大力降低光伏電池的制造成本和提高其發電效率。

近年來,世界光伏市場發生了很大變化:由過去的農村獨立運行(提水、照明等)和通訊設備、衛生保健、導航浮標等領域轉向并網發電和與建筑物結合的常規供電;開始由作為補充性能源逐步向替代性能源過渡?,F在分別介紹一下不同國家的發展情況。

1 美國

1993年6月,美國能源部和國立再生能源實驗室簽定五年合同,實施“PV:BONUS”計劃,耗資2 500萬美元發展與建筑相結合的光伏產品,即建筑幕墻光伏器件和大型屋頂光伏組件等。

為了促進美國光伏產業的快速發展,降低光伏發電成本以及節約能源和保護環境,美國前總統克林頓1997年6月26日在聯合國環境與發展特別會議上宣布美國將實施“百萬太陽能屋頂”計劃,到2010年要在全國范圍的住宅、商業建筑、學校和聯邦政府辦公樓屋頂上安裝100萬套太陽能系統,包括光伏系統和太陽能集熱器,可以供應電力和熱水。為此,1998財政年度美國政府的光伏研究經費增加了30%。

2 日本

日本很重視光伏與建筑相結合的技術。20世紀90年代,政府資助一些大學、研究所和公司進行開發研究。如三洋電氣公司推出了幾種非晶硅電池與建筑材料相結合的產品(三洋公司在非晶體太陽電池技術方面是世界一流的):一種是做成曲線形瓦片形狀,每片面積為305平方厘米、輸出功率2.7 WP,價格比較昂貴;另一種是90cm×35cm的平板非晶硅電池組件,組件背面有“腳”便于安裝,一般用做屋頂材料。三洋電氣公司還推出了半透明和不透明的非晶硅玻璃組件,用于商業建筑物的垂直幕墻。其半透明組件的透光率為30%,既可作為窗戶采光用,又可用于發電(目前德國也有類似產品)。以上光伏組件已安裝在三洋電氣公司、Fsukasa電力公司等辦公樓建筑物上。

1997年,通產省又宣布執行“七萬屋頂”計劃,安裝了37 MWP屋頂光伏系統。該計劃使日本成為該年度世界最大的光伏組件市場。日本政府計劃到2000年安裝400 MW、2010年安裝4 600 MW光伏發電系統。

1998年,日本三家公司(清水建筑、夏普、川崎制鐵)合作研制一種新型建筑材料,即把太陽能電池安裝在建筑材料里,并按需要做成三種,用做屋頂和外墻。

3 德國

1990年首先開始實施“一千屋頂計劃”,在私人住宅屋頂上推廣容量為1~5 kWP的戶用聯網光伏系統。

在光伏器件與建筑相結合方面,ASE所屬幾家公司分別推出了多種光伏組件,其中有大尺寸(1.5 m×2.5m)的無邊框非晶硅組件,每塊組件功率可達360Wp,可用于垂直外墻和傾斜屋頂;也推出了尺寸為1 m×0.6m的非晶硅不透明組件,可分別用于屋面、垂直幕墻和窗戶。

目前世界上最大的太陽能屋頂光伏系統安裝在新慕尼黑貿易展覽中心。

4 印度

印度近年來大力推廣應用太陽能,已取得了很大成績。在發展中國家,印度的光伏產業及應用市場居領先地位;據報道,目前已成為繼美國之后的第二大單晶硅太陽能電池生產國。全國已有40萬套光伏系統用于多種應用領域。并且,政府正在組織一些研究和生產機構開展光伏器件與建筑相結合的研究開發。

1997年12月18日印度政府宣布,到2002年要在全國范圍內推廣150萬套太陽能屋頂。

5 中國

中國的太陽能光伏技術也具有了一定的規模。據統計,截止1997年底,我國已完成并正常使用的太陽能光伏發電系統裝機容量為10~15MW,主要用于邊遠地區居民的供電。隨著光伏發電領域的轉變,我國的BIPV系統的研究與開發已取得了很大的發展?!熬盼濉逼陂g我國在深圳、北京分別成功建成17kWp、7kWp光伏發電屋頂并實現并網發電。在世界銀行捐贈及雙邊或多邊技術合作的支持下,預計我國光伏市場年銷售量將以20%的年增長速度發展,到2010年可望超過10MW.

最近獲悉,香港特區政府為支持環保工業,香港工業署日前撥款170萬港元給香港理工大學,建立第一座“光伏建筑”實驗系統,以太陽能為大廈提供部分電力。

有資料對1984~1994年間的光伏需求進行了統計并對到2010年可以安裝PV的容量進行了預測,結果如表1所示。

緊緊圍繞降低光伏發電成本的各種研究開發工作一直在發達國家緊張地進行。在光伏系統方面,目前已開發出帶微型逆變器的光伏組件,這將給光伏系統安裝及與建筑集成帶來革命性的變化。

BIPV的開發是目前世界上大規模利用光伏技術發電的一大研究熱點,西方發達國家都在作為重點項目積極進行。除了在屋頂安裝光伏電池板外,已推出了把光伏電池裝在瓦片內的產品。

在現代飛速發展的智能建筑(IB)中,樓宇自動化系統(BAS)是一個重要組成部分。對于BIPV系統,其本質上是屬于樓宇設備的范疇,但在目前關于BAS的資料文獻中還沒有被納入其中。筆者認為,BIPV系統應當納入BAS.未雨綢繆,在實際建筑施工中應當預留光伏陣列的鋪設裝置;在綜合布線系統(PDS)中,應當預設光伏設備的接入端口和線路匣,為以后光伏組件與樓宇設備的結合作準備。隨著光伏組件的廣泛應用和價格大幅度下降,未來實現智能化的建筑物必定要配裝BIPV系統,同時這也是對IB內容的一個重要補充。

可以預計,光伏與建筑相結合是未來光伏應用中最重要的領域之一,其發展前景十分廣闊,并且有著巨大的市場潛力。

篇7

2 .請為動物保留溫暖的家

3. 水滴是財富,也是生命

4. 樹木擁有綠色,地球才有脈搏

5 .請珍惜綠樹藍天,那是我們的家園。

6 . 保護水資源,生命真永遠。

7.送出一份愛心,收獲明媚陽光

8.真誠面對,溝通無限

9.美麗舒適的家園,來自我們的雙手

篇8

中國政府性債務水平到底如何,一直是市場重點關注的對象,因為這會影響中國宏觀經濟政策的操作。對于中國的國債,除了一般意義上的國債,還要考慮中國政府對地方債務、原鐵道部留下的債務及國有政策性銀行債務等負有的隱性的,或有的償還責任,即廣義債務的概念。巴克萊集團近日的報告認為,中國政府負債最高達50.44萬億,最少也有32.24萬億。結合2012年中國國內生產總值51.9萬億計算,中國的政府性債務占GDP比重為62%至97%不等。對于如此懸殊的差距,該報告解釋,這取決于養老金缺口的假設。由于中國政府在改善社會福利,如醫療、教育和養老保險等方面面臨支出壓力,長期養老金缺口的估計將影響中國的政府性債務水平。養老金缺口與中國政府性債務水平的關系是理解這個問題的關鍵。按照歐美國家的經驗,隨著中國進入老齡化社會,中國社會的養老壓力愈發沉重,這個問題的重要性就越發顯著。

此前已經引起人們廣泛關注的兩個類似研究是德意志銀行(復旦大學)與中國銀行的研究,特別是對養老金財務風險的分析和估算。德意志銀行研究的結論是,與GDP的規模比較,在不改革的情況下,養老金缺口到2020年將達到GDP的0.2%,到2050年將達到GDP的5.5%。今后38年累積養老金總缺口的現值(用名義GDP增長率作為折現率來計算)相當于目前GDP的75%;中國銀行研究的結論是,在2010年中國養老金缺口已達16.48萬億元,在目前養老制度不變的情況下,假設GDP年增長率為6%,到2033年時養老金缺口將達到68.2萬億元,占當年GDP的38.7%。顯然以上三個研究的結論在方向上是一致的,只是具體的數字結論不同。這些研究的目的是相同的,就是希望給出未來很長時期,中國政府所可能面對的債務壓力,特別是在隱性債務,或有債務方面的償還責任。因為是隱性債務和或有債務,又是如此長的時期,影響因素千變萬化,估計中出現誤差是難免的,但這種估計是有意義的,因為政府要有長遠眼光。

人社部新聞發言人在去年7月召開的通氣會上有個對于這個問題的解釋時表示,總體上說養老保險基金收入大于支出,當期不存在基金缺口問題。該發言人同時表示,有少數?。▍^市)當期基本養老保險費征繳收入不抵支出,但有中央和地方財政的補助都實現了收支平衡。這樣的說法自然不錯,因為可以看出,人社部強調的是當期收支平衡,上述研究機構強調的是中長期的缺口,對此人社部實際上并沒有否認。未來老齡化的隱性債務與制度承受能力所導致的問題,最直接的影響在于政府的財政政策,其中包括財政支出政策,財政赤字政策,稅收政策等。從這個意義上看,這不完全是長期的問題,也有短期的意義。

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電影《百年逸夫》的出品人之一、寧波啟潤影視文化傳媒有限公司董事長李啟涵,在現場講述了他籌拍邵逸夫影片的初衷。他表示,自己就是一個“邵逸夫迷”,他的外公外婆家與邵逸夫老家的村莊相鄰,也有幸與邵老有過一面之緣。1987年,他籌建寧波大學時接待過包玉剛、邵逸夫兩位寧波祖籍的世界巨商,“初見邵逸夫先生,他穿了一件淺藍色長衫,腳穿一雙黑色布鞋,十分樸素?!崩顔⒑硎?,拍攝關于邵逸夫的影視劇是他多年的心愿,同時也得到了邵逸夫的家人的大力支持。其實,他的啟潤影視公司早在一年前就開始積極籌備《百年逸夫》這個項目。他預計該片發行后,公司還將陸續開拍有關邵逸夫先生的電視連續劇和紀錄片。

會上有參加活動的記者問到了該片觀影對象的問題,在當今時代,90后們對邵逸夫的了解微乎其微,可能很多人只知道他在各學校所建的逸夫樓,熟悉電影的人或許還知道他成立了邵氏兄弟電影公司,但是對邵逸夫其人,知道得太少,因為時代隔了太遠。片方代表表示,正因為邵先生的一生頗為傳奇,他為影壇和社會所做的貢獻巨大,才更需要有這樣的一部電影,拉近年輕人與那個時代的距離,感受邵逸夫的精神。 《百年逸夫》是一部怎么樣的電影?

影片的編劇梧桐先生表示,劇本已經完成,但是在現場,他對影片的細節三緘其口,不愿過多透露。他表示,自己也出生在寧波,一直想把邵逸夫的故事寫成劇本,此前就一直在收集材料,得知李總要拍邵逸夫電影,便一拍即合,“第一通電話打得天昏地暗?!彼f,“這是有準備的遇上有熱情的,再加上我們制片人容建林和寧波市政府的支持,一定可以成功。”

對于將邵逸夫的故事搬上銀幕,梧桐先生自己也表示太難,“這個不是一般人能寫的?!?他認為,邵逸夫的整個故事,拍成電視劇與電影都不同,“這個本子最合適寫電視劇,但這次我們先寫電影?!贝送?,他還透露,影片故事是從邵逸夫如何進入到電影行業開始展開的?!昂芏辔谋旧系臇|西不適合大銀幕,所以很多需要編,戲劇性的東西會比較多,但歷史上有些東西是不能動的。”

篇10

關鍵詞: 單相光伏并網; 直流注入抑制; 積分補償; 無差拍控制; 并網逆變器

中圖分類號: TN911?34; TM615 文獻標識碼: A 文章編號: 1004?373X(2014)06?0147?04

0 引 言

嚴峻的能源形勢和生態環境的壓力要求各國大力開發利用可持續的清潔能源。太陽能在眾多利用形式中具有環保清潔、蘊藏豐富、分布廣等優勢,已經成為當前世界上可再生能源的重要組成部分[1]。世界各國紛紛投資研發,大力拓展光伏發電市場,促進了光伏并網發電并網技術的進一步提高,使其成為當前最具發展前景的新能源技術之一?;谥袊夥a業發展的需要,中國光伏產業發展“十二五”目標已進行新的調整,從之前公布的光伏發電裝機容量21 GW,擴大到35 GW。國家還將出臺對光伏產業在上網、補貼等方面的支持政策。光伏發電將成為未來的替代能源之一,建設大規模的并網光伏系統是必然的選擇。

非隔離型的光伏并網逆變器由于其省去了工頻變壓器而具有重量輕、效率高、體積小、成本低等優勢,成為光伏并網逆變器發展的主流方向。由于沒有低頻或者高頻的隔離變壓器,非隔離型的光伏并網逆變器關鍵性技術之一是并網直流電流的抑制[2?3]。并網逆變器控制電路中測量元器件存在零點漂移、器件本身的非線性特性,開關管本身及驅動電路不一致等問題,造成了逆變器輸出電流中產生直流分量。電力系統不允許將有較大輸出直流分量的逆變器連接到電網上,因為注入電網直流分量會使變電站變壓器工作點偏移,導致變壓器飽和;增加電網電纜的腐蝕;導致較高的初級電流峰值,可能燒毀輸入保險,引起斷電;甚至可能增加諧波分量[4?5]。IEEE Std 929?2000中規定光伏系統并網電流中直流分量必須小于系統額定電流的0.5%。因此,研究光伏并網直流注入問題具有重要的現實意義。

本文主要詳細分析了單相光伏并網系統產生直流分量注入的原因,針對偏移型直流注入提出一種通過積分補償環節有效抑制并網直流注入的算法,并將其應用到無差拍電流控制逆變器中,實現了對并網偏移型直流分量進行抑制。針對非線性直流注入問題,定量的分析了測量元器件的非線性對并網電流直流分量注入的影響,為選擇測量元器件非線性參數的考慮提供了參考。

1 非線性直流分量產生的原因及抑制方法

1.1 非線性直流分量產生的原因

光伏并網算法的完成需要實時采樣并網電流、電網電壓等正弦量,然而采樣所用到的霍爾電流電壓互感器、后級的模擬放大電路都存在一定的非線性特性,輸出與輸入信號之間的關系不是一條具有固定斜率的直線。對于輸入的正弦波形,輸入信號幅度不同時,放大倍數會不同,這將導致所測量的正弦波形發生畸變,產生直流分量。

圖1為針對元器件非線性直流注入的原理分析,圖1(a)中曲線2為某測量電路所用放大器的理想特性曲線,由于其存在非線性特性,實際的特性曲線為圖1(a)中曲線1,對于不同幅值的輸入信號放大倍數也不同。若需要采樣的波形如圖1(b),圖1(c)中曲線2與曲線1分別表示為理想輸出波形與考慮器件非線性之后的實際輸出波形,測量元器件的非線性造成輸出信號Zi變成了上大下小的失真波形,從而造成直流分量的注入。

1.2 測量器件非線性度帶來直流分量的定量分析

非線性原因導致了逆變器輸出中存在直流電流,若不采取適當措施,該直流電流將注入電網,引起電網的直流注入問題。針對非線性的直流注入問題,往往需要根據非線性特性方程來補償非線性,但這個特性廠家一般不提供,而只給出非線性度指標。采用輸入/輸出的特性曲線與理想曲線的最大偏差為[ΔYi(max)],用[ΔYi(max)|Y|]來度量元器件的非線性度。

本文結合無差拍控制算法,對元器件的非線性度進行擬合仿真,并研究了測量電路非線性度對輸出直流分量的影響。搭建并網額定電流為16 A基于無差拍控制的逆變器,主要研究測量電路非線性度的大小對直流分量注入的影響,采用二次曲線擬合元器件的非線性度的大小,由于實際設計測量電路時,測量電流與電壓的元器件往往采用一個公司的產品,這里假設測量電流與電壓的電路具有同樣的非線性特性。測量結果見表1。

從表中可以看出,隨著元器件非線性度的增大,輸出直流分量的大小也隨之增加。 IEEE Std 929?2000規定直流注入必須小于系統額定電流的0.5%,當測量元器件的非線性度小于0.3%時可以基本滿足IEEE Std 929?2000的規定。

2 偏移型直流分量產生的原因及抑制方法

2.1 偏移型直流分量產生的原因

并網逆變器控制電路中一般都需要測量電網電壓、并網電流等參數,所用測量元器件往往存在輸入失調的問題,導致了所測量的正弦波形整體向上或者向下偏移[6]。結果是:由于測量產生的直流分量將被帶入到逆變器的控制算法中,將引起控制器的誤差,最終使逆變器的并網電流中含有直流分量。

圖2為針對偏移型直流注入的原理分析,圖2(a)中曲線2為某測量電路所用放大器的理想特性曲線,由于其存在輸入失調,實際的特性曲線為圖2(a)中曲線1,較之于理想特性曲線向上偏移100 mV。若需要采樣的波形如圖2(b),(c)中曲線1與曲線2分別表示為理想輸出波形與考慮輸入失調后的實際輸出波形,測量元器件的輸入失調造成采樣得到的正弦波整體上移。

光伏并網算法的采樣電路中放大器存在輸入失調,如圖2(b)中所示。本文結合無差拍控制算法,對偏移型直流注入進行仿真分析,定量的研究了元器件輸出失調產生的直流分量。搭建并網額定電流為16 A基于無差拍控制的逆變器,主要研究測量并網電流與電網電壓的元器件失調大小對直流分量注入的影響。實際設計測量電路時,測量電流與電壓的元器件往往采用一個公司的產品,這里假設測量電流與電壓的電路具有同樣的輸出失調。得到的測量結果如表2所示。

表2 元器件輸入失調對直流分量的影響

從表2中可以看出,隨著元器件輸入失調的增大,輸出直流分量的大小也隨之增加。當測量元器件的輸出失調小于10 mV/5 V時,直流分量的注入小于0.5%。為了解決由于元器件偏移型直流分量的注入,提出一個積分補償環節來抑制直流注入,這里以無差拍控制為例介紹該方法。

2.2 偏移型直流分量抑制的方法

2.2.1 無差拍控制原理

光伏發電容易受到外界環境如光照、溫度等影響,要求逆變并網電流控制技術具有良好的動態響應性能。無差拍控制是一種數字化的控制方法,其優勢就在于良好的動態性能,控制過程無過沖,具有非??斓臅簯B響應。

圖3為無差拍電流控制原理圖,DC為光伏電池輸出經過BOOST升壓電路得到的直流電壓,其值約為380 V。VT1~VT4組成全橋逆變器完成將光伏電池輸出的能量傳送到電網的任務。L和C組成一個濾波器,主要用于濾除由于開關管高頻通斷而產生的諧波電流的注入,R為線路的等效電阻。由于電網電壓在一定范圍內穩定,控制逆變器輸出的電流與電網電壓同相位,即其功率因素為1,即能完成最大效率的輸送。

2.2.2 偏移型直流分量抑制算法

無差拍控制的思路是根據當前采樣周期電路的狀態來預測下一周期開關器件的占空比[7],從而產生PWM波控制開關管的通斷,為了解決由于測量元器件的零點漂移所帶來的偏移型直流注入問題,如式(1)所示在電流控制環節加入一個電流補償[KI×Iε],每個正弦波周期對注入的直流分量進行抑制,直到[Iε=0]達到穩定狀態,實驗證明該方法簡單有效,具有很好的暫態響應和穩態響應:

式中:[Uac(k+1)]為電網電壓在第[k+1]次采樣周期的平均值;[TS]為功率器件的開關周期;N為每個周期的采樣次數;[iL(k)]為第k次周期電感電流的采樣值;[iref(k+1)]為電感電流在第[k+1]周期的參考值;[udc]為升壓級輸出的直流電壓。

假設圖4為一個周期內濾波電感電流的理想波形,周期為T,每周期采樣次數為N,該直流抑制算法只需要對稱提取靠近峰值附近大約20個點(N=200時),如圖4中灰線條所框起來的部分:

如果[iLi]中不含直流分量,由圖4可知:[iLi=-iLN-i-20],[iLi+1=-iLN-i-19…iLi+20=-iLN-i]帶入式(3)即得[iε=0]。當[iL(t)]中含有直流分量[idc]時,[iε≠0],其值的大小代表[iL(t)]中含直流分量的多少,[iε(t)]的值越大說明所含直流分量的值也越大。在無差拍電流控制環中,將[iε(t)]乘上一個比例系數KI作為一個負反饋補償。KI的大小與電路結構有著密切的關系,需要根據實際情況恰當的選擇KI,以實現快速且穩定的直流抑制。

2.2.3 仿真分析

為了驗證理論分析和直流抑制控制方法的有效性,在Matlab/Simulink環境下進行時域仿真[10-11],圖5為時域仿真搭建的電路模型。

直流母線電壓為380 V,系統開關頻率設置為10 kHz,濾波電感40 mH,濾波電容850 μF,并網電流幅值為設置為20 A。為了讓仿真效果更明顯,這里假設電流與電壓測量電路存在5%的輸出失調,并網電流波形仿真效果如圖6所示。

圖6中初始時刻并網電流存在一定量的直流電流,經過閉環補償環節不斷調節,在0.15 s時刻后,直流分量得到充分抑制。為了更直觀地分析并網電流直流分量的變化情況,這里用Simulink/Fourier模塊對并網電流波形進行傅里葉分析,提取其直流分量,如圖7所示。分析可知0.15 s后直流分量僅有0.02 A,為額定電流的0.12%。直流分量逐步被抑制,調節速度快且穩態響應好。

圖8為并網電壓與電流的仿真波形,可以看出基于無差拍控制算法下所補償的直流抑制環節達到了很好的效果,且不影響無差拍控制本身良好的動態性能和穩定性。

3 結 語

本文提出一種簡單有效的偏移型直流抑制算法,其具有簡單、快速、有效、實用等特點。根據實際工程應用提出的電流環補償方法只需要占用少量的芯片資源而無需增加額外的硬件設施,可以廣泛的用于數字化的控制算法中。同時對非線性的直流注入做了具體分析,并定量地給出了元器件的非線性對直流注入的影響,為測量元器件的選擇提供了非線性指標的參考。仿真結果表明,基于無差拍控制基礎上的電流補償環節可以有效地抑制直流電流的注入。

參考文獻

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