光伏发电技术在公共建筑供配电系统中的应用研究

摘要

近年来国内外已有很多关于光伏发电的研究,建成了许多小型电站供用户使用。这些系统小型光伏发电主要包括以下五部分:太阳能电池组件、光伏控制器、蓄电池组、离网型逆变器。目前的这种小规模电站多数采用固定式的安装发电,也有少数采用方位角--仰角的跟踪式发电方式。本文首先研究了太阳能天池板的固定安装角度以及基于LabVIEW编程控制的自旋角—仰角跟踪方式和四象限光电传感器准确定位的太阳跟踪系统,并用虚拟仪器取代了跟踪系统中的步进电机控制器,最后将固定式和跟踪式发电结合起来用在建筑供配电系统中。具体从以下几个方面展开研究:
　　1.首先本文采用谷歌地图等软件对桂林理工大学第九教学楼的地理信息、气候候信息进行收集,并用LabVIEW进行数据分析以获得最佳安装角度。通过对固定式光伏发电的最佳安装角度的研究,确立了太阳能电池板在建筑物侧墙或不便安装跟踪系统的地方,面向正南方的最佳安装角度。
　　2.本文采用LabVIEW编程产生了控制自旋角和方位角两角度的步进电机旋转的信号。直接用NI的数据采集卡PCI-6259采集四象限的传感器输出的电压差信号和输出两个角度电机旋转的信号,从而代替传统的控制器降低能耗。
　　3.在跟踪方式上,本文根据方位角—仰角和自旋角--仰角的跟踪策略分别用日梭万年历和LabVIEW进行了仿真,经过分析跟踪的精度提高了30％。
　　4.在负荷计算方面,本文利用天正电气9.0和配电手册计算软件,通过节能计算确定了建筑物最小计算容量,其用电量仅为平时计算的三分之一。代替了实际设计的时候为简化计算每条配电回路按1kw计算的供配电系统。并根据计算数据重新设计了专门符合光伏发电的独特配电系统。
　　5.在逆变电路设计中,本文采用了三极管2N6773放大直流电后用BSP171MOS管组成的全桥逆变,经比较分析仿真效果良好。为光伏发电的在民用建筑的推广奠定了基础。
　　6.最后证实屋顶安装基于自旋角—仰角的跟踪式发电与正南方侧墙的固定安装结合的方式能满足现阶段供配电设计行业的水平。并使用AutoCAD绘制出了光伏发电系统的施工图。解决了大规模电站的推广缓慢以及现有的光伏电站不能满足所有电气设备的问题。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2国内外光伏发电产量调查

1.3太阳能电力系统的基本构成

1.4国内外光伏发电系统

1.5研究的意义

第2章 固定式发电最优安装角度分析

2.1光伏电池发电理论及数学模型

2.2固定式太阳能电池板的分析

2.3小结

第3章 新跟踪式发电原理分析

3.1太阳位置计算的原理

3.2传感器检测方法

3.3小结

第4章 太阳跟踪系统硬件设计

4.1步进电机的选取

4.2 光电传感器

4.3 采集卡

4.4小结

第5章 太阳跟踪控制系统的软件的设置设计

5.1 系统软件的总体设计

5.2 系统程序的主结构

5.3太阳跟踪跟踪的仿真实验

5.4小结

第6章 用电负荷的精算及施工图设计

6.1负荷电压等级

6.2负荷计算

6.3方案设计阶段

6.4施工图设计阶段

6.5小结

第7章 两种发电方式在建筑电气中的配合

7.1蓄电池的容量确定

7.2太阳能电池功率确定及方阵设置

7.3逆变器

7.4小结

第8章 总结和展望

参考文献

附录

个人简历

致谢