光伏發(fā)電系統(tǒng)可以在電網(wǎng)停電期間提供持續(xù)的電力供應(yīng)，并且可以在白天將多余的發(fā)電電力注入電網(wǎng),。然而,，由于逆變器的孤島模式，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)在電網(wǎng)停電期間無法繼續(xù)供電,，這是每個并網(wǎng)逆變器滿足安全問題的重要主要特征,。因此，如果光伏系統(tǒng)中沒有可用的蓄電池,，則在停電期間光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能將會丟失,。這會導(dǎo)致相當(dāng)大的能量損失，并將導(dǎo)致光伏系統(tǒng)的投資回收期增加,。本文的目的是通過引入一種非常規(guī)光伏系統(tǒng)來解決這一問題,，該系統(tǒng)包括蓄電池、充電調(diào)節(jié)器,、并網(wǎng)逆變器,、雙向 AC/DC 轉(zhuǎn)換器和控制系統(tǒng)，以確保持續(xù)供電,。

　　擬建光伏系統(tǒng)的描述

　　擬議的光伏系統(tǒng)可以在兩種運行模式下運行,，并網(wǎng)和獨立運行，系統(tǒng)框圖如圖1所示,，它主要包括光伏發(fā)電機,、塊電池、功率調(diào)節(jié)單元和控制系統(tǒng),。

　　圖1 擬議的光伏備用系統(tǒng)示意圖,。

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

　　光伏發(fā)電機。它由串聯(lián)和并聯(lián)的光伏模塊組成,，具體取決于所選的直流系統(tǒng)電壓和功率,。光伏模塊選擇為單晶或多晶硅，因為與其他光伏技術(shù)相比,，它們的效率高且在整個生命周期內(nèi)退化較少,。

　　存儲塊電池。電池塊由固定電池組成,，可以承受非常深的放電,，并且由于頻繁的電網(wǎng)停電而具有超過1000次的高循環(huán)率。這些電池的安培小時效率高達80-90%,，使用壽命超過10年,。

　　電池充電調(diào)節(jié)器。它用于調(diào)節(jié)電池塊的充電過程并保護其免受深度放電和過度充電,。它將在系統(tǒng)內(nèi)連接,，如圖1所示;電壓傳感器將測量電池電壓并根據(jù)電池充電狀態(tài)關(guān)閉或打開開關(guān)S2。

　　逆變器-1,。它是一種并網(wǎng)逆變器,，將光伏發(fā)電機的直流輸入功率轉(zhuǎn)換為交流電注入電網(wǎng)。它包括用于最大點跟蹤 (MPPT) 的控制算法,、使逆變器由電網(wǎng)引導(dǎo)的同步以及在電網(wǎng)切斷時間確保安全的防孤島算法,。

　　逆變器 2。它是一種雙向功率轉(zhuǎn)換器,，能夠充當(dāng)逆變器,，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并作為整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,。在第一種模式下,，它將在電網(wǎng)停電期間從電池塊為負載提供交流電。在第二種模式下,，它充當(dāng)整流器,，在其工作時間內(nèi)從電網(wǎng)為電池塊充電。該逆變器的設(shè)計目的不是為電網(wǎng)提供來自電池塊的交流電,。電流傳感器 (Ig) 主要用于在電網(wǎng)停電的情況下斷開逆變器 2,。

　　雙向kWh電能表，該儀表用于在為負載供電或在需要時為電池組充電時計算從電網(wǎng)消耗的功率,，以及計算從光伏系統(tǒng)注入電網(wǎng)的功率,。

　　蓄電池組的設(shè)計

　　選擇充電調(diào)節(jié)器

　　考慮到光伏發(fā)電機的開路電壓及其峰值功率，充電調(diào)節(jié)器的額定輸入電壓范圍為 44-86 V,，額定功率為 3.2 kW,，而其標(biāo)稱輸出電壓為 48 V,。

　　選擇逆變器 (Inv1)

　　Inverter-1 是一款單相 DC/AC 逆變器，額定功率為 4 kVA,，輸出電壓和頻率分別為 220 V 和 50 Hz,，并以單位功率因數(shù)運行。它通過開關(guān) S1 直接為負載供電,，并通過雙向 kWh-meter 向電網(wǎng)提供光伏發(fā)電機產(chǎn)生的電力,，如圖1所示。該逆變器由電網(wǎng)引導(dǎo),，設(shè)計為在電網(wǎng)停電瞬間關(guān)閉,，以確保完全安全。

　　選擇雙向轉(zhuǎn)換器 (Inv2)

　　這是一款額定功率為 5 kVA 的雙向轉(zhuǎn)換器,，適用于在冬季(如冬季)光伏功率長期受限時,，從電池塊向負載提供交流電并從電網(wǎng)為電池充電。

　　系統(tǒng)運行模式

　　不同的條件會導(dǎo)致系統(tǒng)在不同的模式下運行;這些條件包括太陽輻射水平,、電網(wǎng)中斷時間,、電池充電狀態(tài)和負載需求。