光伏發電系統可以在電網停電期間提供持續的電力供應，并且可以在白天將多余的發電電力注入電網。然而，由于逆變器的孤島模式，并網光伏系統在電網停電期間無法繼續供電，這是每個并網逆變器滿足安全問題的重要主要特征。因此，如果光伏系統中沒有可用的蓄電池，則在停電期間光伏系統產生的電能將會丟失。這會導致相當大的能量損失，并將導致光伏系統的投資回收期增加。本文的目的是通過引入一種非常規光伏系統來解決這一問題，該系統包括蓄電池、充電調節器、并網逆變器、雙向 AC/DC 轉換器和控制系統，以確保持續供電。

擬建光伏系統的描述

擬議的光伏系統可以在兩種運行模式下運行，并網和獨立運行，系統框圖如圖1所示，它主要包括光伏發電機、塊電池、功率調節單元和控制系統。

光伏系統在并網和獨立模式下運行的的設計

圖1 擬議的光伏備用系統示意圖

光伏發電系統的組成

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

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停電而具有超過1000次的高循環率。這些電池的安培小時效率高達80-90%，使用壽命超過10年。

電池充電調節器。它用于調節電池塊的充電過程并保護其免受深度放電和過度充電。它將在系統內連接，如圖1所示;電壓傳感器將測量電池電壓并根據電池充電狀態關閉或打開開關S2。

逆變器-1。它是一種并網逆變器，將光伏發電機的直流輸入功率轉換為交流電注入電網。它包括用于最大點跟蹤 (MPPT) 的控制算法、使逆變器由電網引導的同步以及在電網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換器，能夠充當逆變器，將直流電轉換為交流電，并作為整流器將交流電轉換為直流電。在第一種模式下，它將在電網停電期間從電池塊為負載提供交流電。在第二種模式下，它充當整流器，在其工作時間內從電網為電池塊充電。該逆變器的設計目的不是為電網提供來自電池塊的交流電。電流傳感器 (Ig) 主要用于在電網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消耗的功率，以及計算從光伏系統注入電網的功率。

蓄電池組的設計

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光伏系統在并網和獨立模式下運行的的設計

選擇充電調節器

考慮到光伏發電機的開路電壓及其峰值功率，充電調節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，并以單位功率因數運行。它通過開關 S1 直接為負載供電，并通過雙向 kWh-meter 向電網提供光伏發電機產生的電力，如圖1所示。該逆變器由電網引導，設計為在電網停電瞬間關閉，以確保完全安全。

選擇雙向轉換器 (Inv2)

這是一款額定功率為 5 kVA 的雙向轉換器，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為電池充電。

系統運行模式

不同的條件會導致系統在不同的模式下運行;這些條件包括太陽輻射水平、電網中斷時間、電池充電狀態和負載需求。在任何這些條件下，圖1中的系統都會根據表1選擇適當的模式工作。

　　審核編輯：湯梓紅