独立光伏供电系统端到端效率最优化研究

摘要

在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，光伏利用特别是能为偏远用户提供电力的独立光伏供电系统，成为世界各国竞相发展的热点。本文以独立光伏供电系统为研究对象，分析其主要环境影响因素——太阳辐射，深入探讨独立光伏供电系统各部件的特性，从光伏阵列到蓄电池到逆变器各环节端到端地优化，以提升整个系统的性能和效率。
　　 在介绍光伏发电原理的基础上，本文针对太阳能电池材料技术的发展状况进行了分析，在MATLAB/Simulink中建立太阳能电池的行为模型，仿真分析太阳辐照度和环境温度对光伏组件的影响。此外，还设计并开发了一种太阳能电池板紫外预处理试验装置，配套DELPHI平台开发的紫外线辐照检测评估系统。该装置操作简单、经济实用，已获得国家专利并投入实际工业运行。
　　 结合独立光伏供电系统易受环境影响的特点以及独立光伏供电系统中蓄电池特殊工作环境的要求，本文对影响太阳辐射的主要因子和蓄电池容量的主要影响因素进行了整合分析。提出了一种构造(—)剪枝混合优化径向基函数神经网络设计方法(CPHM)，CPHM有效融合了构造算法和剪枝算法的优点，在学习过程中动态调节隐节点的数目及数据中心，因而能自动设计出结构最合理的网络。应用CPHM建立太阳辐射量预测模型和蓄电池容量预测模型，与传统预测方法相比，CPHM所建模型具有精简结构的同时拥有较高的精度，且具有较好的泛化能力和较强的鲁棒性。
　　 为进一步提高光伏逆变系统的性能，本文还研究了光伏逆变器的并联运行特性，并在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型，仿真结果表明逆变器并联运行可以有效抑制环流，提高系统可靠性，保证系统高效运行。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 独立光伏供电系统的发展背景

1．2 独立光伏供电系统的研究现状

1．3 本文的主要内容

第二章 太阳辐射主要影响因素分析及预测建模

2．1 影响太阳辐射的主要因子分析

2．1．1 太阳高度对太阳辐射影响

2．1．2 云对太阳辐射影响

2．1．3 水汽对太阳辐射影响

2．1．4 海拔高度与太阳辐射的关系

2．1．5 日照时间与太阳辐射的关系

2．1．6 纬度对太阳辐射的影响

2．1．7 风与太阳辐射的关系

2．1．8 温度与太阳辐射的关系

2．2 一种构造——剪枝混合优化RBF网络设计方法(CPHM)

2．2．1 定义和符号

2．2．2 构造——剪枝混合优化算法

2．3 函数逼近问题测试CPHM性能

2．4 基于CPHM的太阳辐射量预测建模

2．4．1 模型结构

2．4．2 样本预处理

2．4．3 预测结果及分析

2．5 小结

第三章 光伏组件特性研究及紫外预处理试验装置设计

3．1 光伏发电原理

3．1．1 光伏电池原理

3．1．2 光伏阵列结构

3．2 材料技术在光伏发电中的关键作用

3．2．1 各种材料光伏电池转化效率及主要特点

3．2．2 光伏电池材料的关键问题

3．2．3 新型组件材料

3．3 光伏电池模型

3．3．1 物理模型

3．3．2 行为模型

3．3．3 行为模型验证

3．3．4 太阳辐射对光伏组件的影响

3．3．5 温度对光伏组件的影响

3．4 光伏组件紫外预处理试验装置的设计与开发

3．4．1 装置硬件构成

3．4．2 软件实现

3．4．3 本装置有益效果

3．5 小结

第四章 独立光伏供电系统蓄电池特性及容量预测研究

4．1 独立光伏系统配套蓄电池的特殊要求

4．1．1 蓄电池在光伏系统中的作用

4．1．2 光伏系统中蓄电池的工作环境

4．1．3 独立光伏供电系统对蓄电池的性能要求

4．1．4 光伏供电系统中蓄电池的类型

4．2 蓄电池特性

4．2．1 基本化学特性

4．2．2 电特性及其相互关系

4．3 影响蓄电池容量的因素

4．3．1 不可恢复性影响因素

4．3．2 可恢复性影响因素

4．4 蓄电池容量神经网络预测建模

4．4．1 模型结构

4．4．2 样本预处理

4．4．3 模型训练及结果比较分析

4．5 小结

第五章 光伏逆变技术研究

5．1 现有并联技术及其环流分析

5．2 并联逆变器模型

5．3 并联逆变器模型仿真

5．4 小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

硕士期间论文发表与专利申请情况