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1、南京工程学院毕业设计开题报告课 题 名 称：光伏并网发电系统继电保护性能研究 学 生 姓 名： 丁艳 指 导 教 师： 王玉忠 所 在 院 部： 电力工程学院 专 业 名 称：电气工程及其自动化(继电保护) 南京工程学院 2012年 3月 16 日说 明1根据南京工程学院毕业设计(论文)工作管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字
2、表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5开题报告检查原则上在第24周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。毕业设计(论文)开题报告学生姓名 丁艳学 号240085302专 业继电保护指导教师姓名王玉忠职 称副教授所在系部电力工程学院课题来源工程实际课题性质自拟课题名称光伏并网发电系统继电保护性能研究毕业设计的内容和意义本课题主要是对光伏并网发电系统继电保护性能的研究。太
3、阳能是一种洁净的可再生能源，具有取之不尽，用之不竭的特点，是最具有代表性的新能源之一。 每40秒钟传送到地球上的太阳能，就相当十210亿桶石油的能量，是全球一天消耗能量的总和1 。据估计我国的煤炭等化石燃料资源只能开采20年2。而太阳每秒钟辐射到地面的能量高达8x105 kW，如果把地球表面接收太阳能的0.1%转化为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6 x 102 kWh，相当于目前世界上能耗的40倍3。太阳能具无限性、普遍性、清洁性以及逐渐显露出的经济性等优势，它的开发利用是解决常规能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径，是人类理想的替代能源。 本课题的主要内容从以下几个方面展开:
4、1、简单介绍课题研究的背景及意义，国内外发展现状，提出光伏发电存在的问题并加以分析。2、 介绍太阳电池的原理及特性，对相关内容论述，对光伏发电建模与分析。3、 对太阳能光伏阵列及并网型光伏发电系统进行了研究，并基于MATLAB进行了仿真分析。4、对最大功率点跟踪控制进行了系统研究分析，继电保护配置性能分析。5、对光伏并网中存在的孤岛检测问题做了详细的分析，以及如何检测。文献综述 自从我国第一个光伏电池研制成功开始，经过科技工作者四十多年的艰苦努力，在光伏发电平衡设备方面，我国已取得了巨大的进步。太阳能技术应用到民用领域以后，太阳能发电量飞速增长。在独立光伏电站、光伏电源系统、光伏水泵系统、风一
5、光混合发电系统、输油气管道光伏电源系统、家用光伏电源系统、小型并网发电系统等方面，取得了较多的工程经验和研究成果4。自1993年，国内晶体硅太阳能产量每年增张20-30%。到2002年底，我国晶体硅太阳能系统装机总容量大约22MWP5。之后的几年里，我国光伏生产能力迅速提高，到2008年底，我国光伏发电累计装机总量为140MW6。 20世纪70年代，全球爆发了严重的石油危机，在这样的背景下，西方发达国开始将目光转向了丰富的太阳能资源，开始高度重视光伏发电技术。欧洲、日本和美国由于政策的推动，全球太阳能光伏发电系统市场呈现出欣欣向荣的景象，太阳能光伏发电的前景无限光明。 20世纪中期，研制出超薄
6、单晶硅光伏电池。从研制出超薄单晶硅光伏电池开始，光伏发电技术得到不断的发展，成本不断降低，形成了不断发展的光伏发电技术产业，将成为21世纪世界的主要能源之一78。据欧洲光伏工业协会（EPLA）的预测，到2040年，光伏发电总量将达到7368TWh，占当时全球发电量的21%9。除此以外，西班牙、印度、意大利、荷兰、瑞士都有相似的计划。文献综述本课题首先会对光伏发电相关内容做一般论述，分析并网发电的优缺点，对光伏发电进行建模与分析，对短路电流特性分析，根据太阳能电池的工作原理，分析了太阳能电池的在不同辐射和温度下的特性，通过比较精确的数学模型，在Matlab环境下，建立了Simulink仿真模型，
7、该模型能在不同光照强度和电池温度下对光伏电池的I-V特性进行模拟。 文献10-11介绍了一些光伏发电相关的仿真模型，但这些模型都需要已知一些特定参数，使得分析研究有一些困难;文献12介绍了经优化的光伏电池模型，但不能任意改变原始参数;文献13给出了光伏电池的原理模型，但参数选用典型值，会造成较大的误差。本文考虑工程应用因素，基于太阳能电池的物理模型，建立了适用于任何条件下的工程用光伏电池仿真模型。 介绍光伏MPPT的相关原理及其必要性。详细讨论了适用于光伏MPPT的DC-DC拓扑，并对MPPT算法进行了对比选择。在光伏发电系统中，实时调整光伏电池的工作点是提高系统的整体效率的一个重要途径，使系
8、统能始终工作在最大功率点附近，将这一过程称之为最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking MPPT)14。为使光伏阵列输出功率最大化，对最大功率点跟踪原理进行了详细分析，介绍了目前几种比较常用的最大功率点跟踪算法，如恒定电压法、电导增量法，并比较了它们各自的优点与缺点，在此基础上提出了一种变步长寻优算法。该方法加快了系统的寻优速度，同时利用了电导增量法稳定性的优点，能够快速准确地跟踪最大功率点。最后给出全文的研究结论总结本文所研究系统的一些关键技术、新颖性和先进性，并且给出目前本课题研究中存在的不足，对下一步要研究的主要问题作了一些展望。参考文献1 王长贵.世界光
9、伏发电技术现状和发展趋势J.新能源,2000，24-292 贾铭.太阳能一照亮过去、现在和未来.科技日报，2005， 11-20.3 EdwardS.Cassedy著，段雷、黄永梅译.可持续能源的前景M.清华大学出版社，2002.114 赵玉文.中国光伏技术概况和发展趋势，中美清洁能源技术论坛，2001,25-315 程雅丽.独立光伏发电系统优化设计D.天津:天津大学，2003.6 王长青.中国光伏产业发展现状与挑战田.新材料产业，2009,9:16-207 Benner JP,Kazmerski L.Photovoltaic gaining greater visibility.Spectr
10、um,IEEE.1999,36(9):34-42.8 Rahman S,Khallat MA,Chowdhury BH. A discussion on the diversity inthe applications of photovoltaic systems.Energy Conversion,IEEETransaction on 1988,3(4):738-746.9 Jacobson,Aall .BIPV-Built-in Photovoltaics一Solar Energy that Takes The Place Of Conventional Glass And Rfing.
11、EzineArticles R.Retrieved November 29，2007.10 VIOREL B.Dynamic model of a complex system including PV cellselectricbattery,electrical motor and water pump.Erieigy,200328(12):1165一1181.11 YUSHAIZAD Y, SITI H S，MLTHAMMAD A L. Modeling and simulationof maximum power point tracker for photovoltaic syste
12、m.NationalPower&Energy Conference,2004(29-30):88-103.12 吴忠军，刘国海，廖志凌.硅太阳电池工程用数学模型参数的优化设计.电源技术，2007,31(11):897-901.13 苏建徽，余世杰，赵为等.硅太阳电池工程用数学模型.太阳能学报2001,22(4):409-412.14 Tse K K.A novel maximum power point tracking technique for PV pan-els.PESC2001.2001,4:1970-1975.研究内容通过所学的知识和查询相关的文献以及老师的辅导，对光伏并网发电有了
13、很深的了解，并具体知道了是光伏发电的过程，以及会遇到的一些问题，对光伏发电短路电流特性分析。评价其继电保护的性能。在完成本课题的过程中，大体经历了如下三个阶段:（1） 查找资料，熟悉和认知所选课题的性质和方向，在按要求完成开题报告的同时，学习有关新能源的知识，对光伏发电几点保护特殊性进行一般论述。（2）光伏发电的建模分析，短路分析，以及仿真软件MATLAB的研究与运用，已经在使用MATLAB软件中会遇到的相关问题。3）对光伏发电继电保护性能的研究，并网后的影响与变化。整理、规范继电保护整定计算结果，便于计算结果的审核、批复和存档。最后对本课题进行总结并撰写总结报告。经过这次的毕业设计，无论是电
14、力方面的知识还是太阳能光伏发电方面的知识，我都有了深刻的了解和运用。在设计过程中还学习了MATLAB软件的仿真，培养自己运用新知识解决实际问题的能力和创新精神。研究计划 毕业设计（论文）进度计划（以周为单位）：1周 查找资料、设计规程2周 阅读理解资料，完成资料翻译3周 新知识学习，完成开题报告4周 完成开题报告5周 光伏发电相关内容一般论述6周 光伏发电继电保护特殊性进行论述7周 光伏发电建模与分析8周 光伏发电短路电流特性分析9周 光伏发电短路仿真分析续10周 光伏发电继电保护配置分析11周 光伏发电继电保护性能分析12周 并网光伏发电继电保护的影响与变化13周 编写设计说明书14周 准备答辩15周 毕业答辩特色与创新 这次关于太阳能光伏并网发电系统的继电保护性能研究，从太阳能电池，DC-DC，MPPT，逆变器等研究
