光伏直流微电网系统在城市住区中的应用设计研究

摘要

分布式太阳能光伏发电是最适宜与城市构筑物相结合的可再生能源利用方式，然而在城市中实际应用并不广泛。主要原因有:既有城市规划、建筑设计未对光伏发电利用加以足够的考虑;受到建成条件限制，光伏设备可集成面积零碎而分散。对于采用众多零散、分散的面积集成的分布式光伏发电系统，如采用传统的DC/AC逆变并网方式，逆变输入端的电流电压不稳定，造成并网输电过程中电能损耗大，导致光伏发电系统利用效率降低。
　　为提高城市光伏利用率，解决城市住区光伏发电集成与电能利用问题，本研究创新性在城市住区中应用光伏直流微电网系统，构建了光伏直流微电网在城市住区应用的理论基础，并就应用光伏直流微电网系统的住区规划设计的方法进行了梳理，同时，为方便规划师、建筑师能在短时间内快速预测光伏发电量并在城市住区规划设计阶段最大化利用光伏发电，提出了一种住区光伏一体化设计与快速预测光伏发电量的方法。本研究提出的光伏直流微电网系统集成设置在城市住区建筑、公共便民设施、道路等零碎、分散面积上的太阳能光伏设备，利用直流微电网技术优势，为住区住户及与物业的直流用电设备供应直流电能。在保证太阳能光伏发电系统高效运行同时，实现住区内光伏发电的“就地发电、就地消纳”。通过对南宁市五象新区某住区为案例进行应用分析研究，验证了住区光伏直流微电网系统技术上可行，并与传统并网分布式光伏发电系统相比，不仅降低了初始投资等经济投入，节能减排效益显著，而且供电可靠性也有极大提升。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 城市规模化利用太阳能光伏技术

1．2．2 直流微电网在建筑上应用

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 创新点

1．3．3 研究技术路线

第二章 光伏直流微电网系统在城市住区应用的理论构建

2．1．1 概念定义

2．1．2 系统结构组成

2．1．3 系统运行方式

2．2 光伏直流微电网系统在城市住区应用的可行性

2．3 光伏直流微电网的关键技术

2．4 光伏直流微电网系统在城市住区应用的主要设计内容与设计流程

2．5 应用光伏直流微电网系统的住区规划设计与传统住区规划设计的不同

2．6 本章小结

第三章 应用光伏直流微电网系统的住区规划设计

3．1 整合设计原则

3．2 场地规划整合设计

3．2．1 场地条件

3．2．2 建筑朝向

3．2．3 建筑间距

3．2．4 街道走向

3．3 住宅建筑单体整合设计

3．3．1 住宅建筑屋顶的一体化

3．3．2 住宅建筑立面的一体化

3．3．3 住宅建筑构件的一体化

3．3．4 光伏直流住宅建筑的整合设计

3．4 光伏公共便民设施设计

3．4．1 照明监控设施

3．4．3 宣传设施

3．4．5 光伏直流公共便民设施的应用布局

3．5 光伏道路交通设施设计

3．5．2 交通设施

3．6 适用于光伏直流微电网在住区中应用的发电量预测方法

3．6．1 影响光伏组件发电量的各主要影响因素与住区建筑及设施的互动关系

3．6．2 现有的光伏系统发电量预测及不足

3．6．3 适用于光伏直流微电网在住区中应用的发电量预测流程与方法

3．7 本章小结

第四章 在城市住区应用的光伏直流微电网系统组成与设计

4．1 在城市住区应用光伏直流微电网的系统组成

4．2 在城市住区应用光伏直流微电网系统的发电端设计

4．3 在城市住区应用光伏直流微电网系统的用电端设计

4．4 在城市住区应用光伏直流微电网系统的输配电设计

4．5 本章小结

第五章 案例研究——以南宁市五象新区某住区为例

5．1 基地概况

5．2 项目概况

5．3．1 基础资料整理

5．3．2 住区光伏发电端一体化设计

5．3．3 发电量初步预测

5．3．4 系统组网

5．4 经济和环境效益分析

5．5 项目应用效果总结

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 今后研究展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文