（硕士学位论文）光伏系统运行状态检测与数据分析技术研究.pdf

摘要
摘要
太阳能作为一种非常重要的可再生能源日益受到人们的关注,光伏发电是目前
太阳能利用的主要方式。而太阳能电他作为光伏发电的主要部件,其长期的工作状
态和电气特性需要进行观测和研究。针对这一问题,本论文提出并研究了一套光伏
电池长期运行参数检测系统的设计方案。
本课题主要进行了以下几方面的工作
、首先介绍了对光伏电力检测系统的总体设计方案,该系统的分析测试和管
理采用基于测试软件的虚拟仪器自动测试平台。采集模块存储的数据可以
通过接口回放到分析平台的机上。
、介绍了数据采集存储模块采用的硬件设计原理。模块的主控芯片采用带有
接口的微处理器和大规模的存储器。详细介绍了
微处理器与机的接口技术、传输方式及通信协议。接口的通信软件部
分采用了驱动开发套件。
机的软件部分采用美台,实现了采集存储
设备的状态检测、硬件参数设置与读取、数据回放与擦除、数据显示与分析等功
能。本系统运用了模块化的思想进行编程,很好的实现了程序的复用,有效降低系
统的开发成本和周期,大大提高了仪器的灵活性和数据处理能力。
、进行光伏电池特性检测实验。首先使用标准信号进行数据采集,验证采集
模块和软件部分的正确性,然后应用本课题设计的检测系统对光伏电池进行数据采
集,实现数据存储、回放、显示及分析全部过程。实验证明,本系统具有良好的可
靠性和实用性。
、本课题主要解决了接口数据与的连接问题,实现了运用动态
连接库技术来驱动非公司产品的数据采集卡,为实验室提供了一个基于接
口的数据采集与通信的虚拟仪器平台。
关键词光伏系统数据采集接口
勿


、






、
第章绪论
第章绪论
课题背景概述
能源工业作为国民经济的基础,对社会经济发展和提高人民生活质量都极为重
要。目前世界上的能源消耗几乎全靠煤炭、石油、天然气等常规能源来供应。但由
于地球上的常规能源的资源有限、矿产开采费用越来越高、人类对能源的需求越来
越大以及环境污染严重等原因,以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用
将越来越不适应可持续发展的需要。人们开始寻找其它能源来替代常规能源。太阳
能以其绿色、安全、无污染、分布广泛、可再生的优势越来越受到人们的重视,是
人类最理想的替代能源。太阳能,是指太阳对外辐射出的能量。太阳的能量是十分
巨大的,每天太阳到达地球表面的辐射能大约等于亿桶石油。近几十年来太阳
能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足的发展,成为了
世界上快速、稳定发展的新兴产业之一。据预测到二十一世纪中叶,太阳能、风
能、海洋能、地热能等可再生能源在世界能源结构中将占到以上
光伏发电是当前利用太阳能的主要方式。光伏发电的核心器件为光伏电池。其
发展经历了三代,第一代为简单二极管,主要材料为第二代为多层
管,为了吸收更大范围的光谱,进而提高光电转换效率第三代为目前发展的最新
阶段,采用了广泛的新型半导体材质,能够更有效的提高光电转换效率。光伏发电
系统可分为并网系统和独立供电系统两种。前者可以看作集中式或者分布式的太阳
能电站后者则不与电网相连,直接向负载提供电力。光伏发电系统对于偏远地
区、沙漠、边疆哨所等电网仍未夜盖的区域有很高的实用价值。
虽然光伏发电系统相对于传统发电技术来说有着无可比拟的优势,但是如何搭
建一套高效可靠的光伏发电系统也存在着若干基本问题。其中最主要的影响发电效
率的因素包括太阳运行轨迹的追踪,太阳能电池板的工作状态检测等问题。
针对以上问题,本课题设计了一套检测光伏发电系统中电池板的工作状态的系
统。该系统利用已有的数据采集和存储技术,实时采集太阳能电池输出供电工作情
况,并及时将数据存储到采集电路内置的工业级内,随后可通过接口回
放到计算机中,端使用开发了界面友好功能齐全的上位机程序。可用
于积累各点日光照射情况资料,并且通过后续的数据分析,为建立太阳能电站提供
技术资料,为电站的控制提供及时的监控信息。
北京工业大学工学硕士学位论文
领域现状与发展
太阳能发电技术的现状与发展
中国太阳能光伏技术开始于世纪年代,最初主要应用于空间技术。
年代中期,光伏应用领域逐渐扩大并形成了中国的光伏产业。近几十年来,我国成
功发射了几十颗以光伏系统为能源的科学实验卫星、通信卫星和气象卫星。
年国家一次性投入亿元在中国西部实施“光明工程”。由此可见,光伏发电
的竞争力是十分强大的,预计不久就可以成为火力发电的主要竞争者,前景十分广
阔。
光伏发电系统是将太阳能转换为电能,在分类上可分为并网系统和独立供电系
统两种。前者可以看作集中式或