分布式光伏发电系统能效测评关键技术研究与开发

摘要

基于分布式发电系统具有节能、环保、可靠性高的特点，被视为未来可与大规模集中供能并驾齐驱的能源供应方式，分布式发电作为智能电网的重要组成部分，渐成发展趋势。太阳能又清洁、可再生，分布式光伏发电以小规模、分散式的方式布置在用户附近，可独立或并网输出电能的系统，越发受重视。但我国在新能源应用方面整体起步较晚，分布式光伏发电系统整体效率偏低，未达到国际平均水平，且能效测评工作缺乏系统性，无法有效开展针对性的指导，以提高光伏发电效率。
　　本文探讨分布式光伏发电系统能效测评关键技术，主要开展分布式光伏发电系统的设备及整体系统的能效模型及仿真分析、系统能效测评方法的研究及其对应分布式光伏能效测评软件和便携式测评装置等产品的设计与开发。主要完成了以下工作:研究了计及光照、温度、风速等能效影响因素的光伏组件发电输出特性，建立了分布式光伏发电系统中光伏组件在线预测数学模型，对系统发电量预测和接入电网并响应电网规划、调度和控制提供技术基础;建立了光伏组件（组串）、汇流箱、逆变器等部件及系统整体两个层次的能效模型，并进行仿真分析;通过对各环节的损耗模型进行能效分析，提出了一种能效测试和评价方法，为引导寻找能效潜力，提高发电效率服务;研究了适用分布式光伏能效测评系统的数据库结构，以项目为单位，包含照度、温度、风速等主要相关环境因素，分布式光伏系统中组件、汇流箱、逆变器单元的技术参数、发电特性参数、系统拓扑关系，开发了集分布式光伏发电系统监测与能效分析于一体的分布式光伏能效测评系统软件;针对光伏发电站现场数据测试和能效分析工作的需求，研制了一套移动式光伏能效测评装置，能自动无线组网，完成实时数据采集与存储，搭建移动式测评平台，对光伏电站能效进行现场初步测评，并能将现场数据远传或导入分布式光伏能效测评中心平台，为各项目能效测评及比较分析提供数据支撑。
　　本文研制的系统经过了国内3个光伏发电站现场实际应用与验证，结果表明:系统的稳定可靠，能效监测可视化好，对电站精细化运维管理很有帮助;测评结果能有效指导光伏电站运营维护、发现不足，帮助提高整体发电效率;具有较大的实用价值。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 技术路线

第2章 分布式光伏发电系统建模与仿真

2．1 光伏组件模型及能效分析方法

2．1．1 光伏组件的电子学模型

2．1．2 地理因素及光伏组件铺设方式对辐照度的影响

2．1．3 气象因素对光伏组件温度及电池组热阻的影响

2．1．4 光伏组件能效分析

2．2 汇流箱的损耗模型及能效分析

2．2．1 汇流箱的基本原理

2．2．2 汇流箱的结构影响

2．2．3 汇流箱的损耗模型

2．2．4 汇流箱的能效分析

2．3 逆变器模型及能效分析

2．3．1 逆变器的模型

2．3．2 逆变器的损耗机理与理论计算

2．3．3 逆变器的转换效率及能效分析

2．4 分布式光伏系统仿真

2．4．1 几种仿真方法

2．4．2 仿真模型及效果

2．4．3 仿真小结

2．5 本章小结

第3章 分布式光伏发电系统能效指标

3．1 系统能效分析模型

3．2 分布式光伏发电系统能效测评指标

3．2．1 主要技术指标定义

3．2．2 其他评价指标

3．3 本章小结

第4章 光伏能效测评系统的设计与研发

4．1 技术架构

4．2 系统功能

4．2．1 测评概况

4．2．2 数据监测

4．2．3 统计分析

4．3 系统数据库设计

4．4 系统UI设计

4．5 能效测评数据来源

4．6 本章小结

第5章 移动式光伏能效测评装置研制

5．1 硬件设备选型

5．2 硬件组网集成方案

5．4 本章小结

第6章 试点应用与分析

6．1 威胜科技园2．15MWp屋顶光伏能效测评

6．2 承德打虎石光伏电站能效测评

6．3 承德万利通40kWp能效测评

6．4 本章小结

结论

参考文献

附录A 读研期间科研成果

致谢