光伏并网发电系统继电保护性能研究报告开题报告

个人资料整理仅限学习使用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2018年3月16日个人资料整理仅限学习使用说明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，系教案主任批准后实施。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2～4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。个人资料整理仅限学习使用毕业设计(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8x105kW，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5.6x10'2kWh，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: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。个人资料整理仅限学习使用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22MWP[5]。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140MW[6]。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[7][8]。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。个人资料整理仅限学习使用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，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(MaximumPowerPointTrackingMPPT[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。个人资料整理仅限学习使用参考文献[1]王长贵.世界光伏发电技术现状和发展趋势[J].新能源,2000，24-29[2]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，2002.11[4]赵玉文.中国光伏技术简况和发展趋势，中美清洁能源技术论坛，2001,25-31[5]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，2009,9:16-20[7]BennerJP,KazmerskiL.Photovoltaicgaininggreatervisibility.Spectrum,IEEE.1999,36(9:34-42.[8]RahmanS,KhallatMA,ChowdhuryBH.Adiscussiononthediversityintheapplicationsofphotovoltaicsystems.EnergyConversion,IEEETransactionon1988,3(4:738-746.[9]Jacobson,Aall.BIPV-Built-inPhotovoltaics一SolarEnergythatTakesThePlaceOfConventionalGlassAndRfing.EzineArticles[R].RetrievedNovember29，2007.[10]VIORELB.DynamicmodelofacomplexsystemincludingPVcellselectricbattery,electricalmotorandwaterpump.Erieigy,200328(12:1165一1181.[11]YUSHAIZADY,SITIHS，MLTHAMMADAL.Modelingandsimulationofmaximumpowerpointtrackerforphotovoltaicsystem.NationalPower&EnergyConference,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]TseKK.AnovelmaximumpowerpointtrackingtechniqueforPVpan-els.PESC2001.2001,4:1970-1975.个人资料整理仅限学习使用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。个人资料整理仅限学习使用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周毕业答辩个人资料整理仅限学习使用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，分析了光伏发电继电保护的特殊性，性能以及对整个电网的影响与变化，孤岛效应的产生原因检测方法，MATLAB软件的仿真，光伏发电在未来将越来越有发展前景，是替代其他能源的一个重要里程碑。指导教师意见参考文献序号应按引用顺序编号。指导教师签名：年月日教研室意见系部意见主任签名：年月日教案主任签名：年月日附：与课题内容相关的外文资料翻译不少于2000字，参考文献不少于10种。