光伏发电系统最佳倾角优化及辐射强度预测

摘要

随着不断增长的能源需求，世界各国面临能源短缺和环境污染问题的严峻挑战。太阳能具有分布广、无污染等特点，已经越来越多地受到关注，许多国家将其视为未来能源发展的重要研究方向。光伏并网逆变器等关键设备的国产化，使光伏应用成为一种趋势，而光伏电站输出功率受太阳辐射强度和气候条件的影响，具有幅值变化大、衰减无序性、受气候影响较大等弊端。准确计算最佳倾斜角度和预测光伏阵列辐射强度，有利于光伏电网制定相对应的能源管理方案，减少电网受冲击的机率，使其能够更稳定安全地运营，具有重大意义。
　　本文主要对光伏发电系统的最佳倾斜角度，以及基于天气聚类的辐射强度的短期预测技术进行研究。首先，建立太阳辐射强度天文学模型，阐述了光伏阵列地表辐射强度的计算过程，以及研究了瞬时、逐时和基于天气聚类的辐射强度预测技术。对传统预测模型出现的问题进行优化，并提出了基于天气聚类的辐射强度预测模型，使不同天气类型下，该辐射强度模型预测精度均高。
　　其次，研究了光伏阵列最佳倾斜角度的计算模型，以及光伏阵列电池模型和多目标决策模型。分析了比例分析法、经验公式法、逐点比较法等三种常用倾斜角度计算模型，并提出了基于多目标决策模型的光伏阵列最佳倾斜角计算模型。介绍了目标满意度函数和目标整体协调函数的使用，并建立决策目标模型、决策与满意度模型和目标满意度模型等三种决策模型，最后完成对光伏阵列最佳倾斜角度的计算。
　　最后，分别实现基于天气聚类的辐射强度模型预测和多目标决策模型的光伏阵列最佳倾斜角的计算。实验数据来自于桂林理工大学分布式光伏发电站的历史数据库，辐射强度预测结果表明，相对于传统晴天模型和RLS模型，天气聚类模型的适应性更强、准确率更高、误差更小。最佳倾斜角度计算结果表明，相对于传统的经验公式法、比例分析法和逐点比较法，多目标决策模型计算出的最佳倾斜角度发电量更多，为光伏最佳安装角度提供了一定的科研价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1选题的时代背景及研究意义

1.2国内外光伏发电现状

1.3辐射强度预测研究现状

1.4最佳倾斜角模型研究现状

1.5本文主要研究内容

第2章 太阳辐射强度预测模型

2.1概述

2.2瞬时辐射强度模型

2.3逐时辐射强度模型

2.4日照辐射强度模型

2.5本章小结

第3章 基于天气聚类的辐射强度模型

3.1概述

3.2辐射强度模型

3.3预测模型优化

3.4预测模型实现

3.5本章小结

第4章 光伏阵列最佳倾斜角计算模型

4.1概述

4.2光伏阵列模型

4.3倾斜角度计算模型

4.4本章小结

第5章 基于多目标决策模型的最佳倾斜角计算

5.1概述

5.2目标满意度函数

5.3目标协调函数

5.3决策模型

5.4算法实现

5.5本章小结

第6章 实验仿真

6.1实验数据来源

6.2误差评价指标

6.3基于天气聚类的光伏电站辐射强度预测

6.4基于多目标决策最佳倾斜角的实验研究

6.5本章小结

第7章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢