光伏发电系统发电效率评估

摘要

随着经济的快速发展，能源危机和环境恶化两大问题越来越严重，光伏发电具有环保、取之不尽、用之不竭、建设周期短等优势，因此得到了快速发展，但是相对于其它可再生能源，光伏发电也存在两大问题:发电成本偏高、发电效率偏低，因此，降低光伏发电成本、提高光伏发电效率对于光伏发电具有重要意义。
　　本文以光伏发电系统效率为研究对象，建立了光伏发电系统模型，并基于所建模型进行了仿真分析，通过研究结果提出了一些优化方案，同时所建立的发电量和发电效率评估算法可为光伏电站设计提供理论依据。
　　影响光伏发电系统发电量的主要因素包括太阳辐射强度、光伏池板工作特性、阵列的安装角度、阴影遮挡等。本文首先基于所建辐射模型研究了光伏池板朝向和倾角对年辐射量的影响规律，为电站工程设计提供了理论依据，并在MATLAB/simulink中建立了光伏池板的工程模型，研究了在局部遮挡下光伏组串、光伏阵列的输出工作特性，通过仿真结果总结出不同规模阵列下的遮挡最优、最差分布规律和集中式、分布式MPPT的适用环境，同时针对电缆失配和弱光条件所导致的发电量损失进行了详细分析，为光伏发电系统效率提升研究奠定了理论基础。
　　其次，通过对遮挡下光伏阵列的工作特性分析结果，提出了可降低光伏阵列的配置优化方案，该方案可降低遮挡对光伏阵列的影响，同时，在不增加光伏发电系统控制难度的基础上，针对弱光效应提出了一种改进后的群控拓扑，该方案可提高弱光下的逆变效率，提升辐射能利用率，同时避免了强光下受遮挡光伏阵列对其它单元的影响，从而提高系统效率。
　　最后，本文建立了光伏发电系统的发电量和发电效率评估算法，该算法实用简单，且比较准确，其输出量如太阳方位角、太阳高度角、日辐射曲线、逆变器实时效率等对于后续研究具有重要意义。本文以新疆哈密东南部山口50MW项目为例，通过仿真分析得出了四种不同跟踪方式下的最佳跟踪角范围，并对比采用平单轴、斜单轴、竖直单轴和双轴跟踪方式相对于固定式安装所增加的成本回收年数，得出斜单轴跟踪更适合哈密东南部山口地区。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 光伏发电发展现状

1．2 光伏发电应用形式

1．3 光伏发电效率影响因素

1．4 论文主要研究工作

第2章 光伏发电系统模型

2．1 太阳辐射模型

2．1．1 水平面上的太阳辐射

2．1．2 倾斜面上的太阳辐射

2．1．3 年辐射量

2．2 光伏池板模型

2．2．1 光伏池板物理模型

2．2．2 光伏池板工程模型

2．3 光伏阵列模型

2．3．1 平单轴跟踪模型

2．3．2 斜单轴跟踪模型

2．3．3 竖直单轴跟踪模型

2．3．4 双轴跟踪模型

2．4 电气损耗

2．4．1 电缆损耗

2．4．2 汇流箱损耗

2．4．3 逆变器效率模型

2．4．4 变压器损耗

2．5 本章小结

第3章 光伏发电系统效率影响因素分析及系统优化

3．1 建筑物对光伏发电系统的影响

3．2 局部遮挡对光伏发电系统的影响

3．2．1 光伏组串的工作特性

3．2．2 光伏阵列的工作特性

3．3．3 光伏阵列配置优化

3．3 分布式MPPT对光伏发电系统的影响

3．3．1 串联少、并联多的光伏阵列

3．3．2 串联多、并联少的光伏阵列

3．4 电缆失配对光伏发电系统的影响

3．5 弱光对光伏发电系统的影响

3．5．1 弱光下发电量损失

3．5．2 弱光优化

3．6 本章小结

第4章 光伏发电系统效率评估

4．1 光伏发电系统效率评估算法

4．2 实例分析

4．3 本章小结

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢

作者简介