集中式光伏发电模型设计及应用

【摘要】：随着全球化石能源资源消耗速度加快,“低碳经济”逐渐受到世界各国的瞩目。太阳能凭借其可靠性、安全性、广泛性、环保型及资源充足等特点,成为未来保障电力供应的补充能源。通过将光伏发电系统接入公共电网,承担部分供电任务,能够减轻电网的压力。因此本课题通过建立光伏发电模型,研究该模型在光伏发电系统设计中的应用途径,包括最佳安装倾角和储能配置的设计。本课题应用于榆林地区50MW集中式光伏电站建设的部分设计中。课题阐述了光伏发电系统构成及工作原理,分析了影响光伏发电的主要因素,考虑到集中式光伏电站20-25年需要高可靠性工作的特点,其光伏方阵通常采用固定安装方式,因此,课题首先研究了光伏方阵最佳安装倾角及方位对光伏发电量的影响,结合榆林地区气象条件,通过以榆林地区为例建立光伏发电最佳安装倾角模型,设计了C++程序进行编译,模拟得到光伏方阵最佳安装倾角及方位和年均最大辐射量,同Retscreen软件仿真数据和当地100kW光伏实验电站的实测数据进行分析对比,验证了基于最佳安装倾角模型模拟得到的最佳安装倾角及方位结论的准确性,并将结论应用于当地50MW集中式光伏电站建设的部分设计中：课题同时研究了光伏发电系统配置储能装置并网对电网的影响,以榆林地区为例建立了光伏发电储能模型,通过对比电站附近某小区逐时用电负荷量变化与光伏电站逐时发电量变化,在光伏电站发出的电能满足小区基础负荷白天增量的前提下,分析了电站未配置储能设备和配置储能设备的情况下并网对电网的影响,进而分析了电站配置的储能容量不同时并网对电网的影响,研究结果也可应用于分布式发电系统的建设中。本课题通过进行光伏方阵最佳安装倾角及方位的实验和光伏电站配置储能设备的性能分析,得到如下结论：1、借助C++程序模拟、Retscreen软件仿真和当地光伏实验电站实测可知,对于榆林地区的光伏电站,当其光伏方阵朝向为南,安装倾角为35°时,可得到理论及实测的最大发电量,并将课题中研究得到的光伏方阵最佳安装方式应用于当地50MW集中式光伏电站建设的部分设计中。2、通过对集中式光伏电站有无储能装置进行对比可知,配置储能装置的集中式光伏电站在满足小区用电基础负荷增量的同时能够保证电网稳定供电。且光伏电站中实际储能容量应设定为其最大理论储能容量的40%-50%。研究结果为本课题建立的光伏发电模型提供了优化途径,同时为增加集中式光伏电站的发电量,提升电站工作性能提供了依据,有助于集中式光伏电站的设计及建设工作,并将进一步促进集中式光伏发电系统的推广和应用。 【关键词】：集中式光伏发电模型 最佳安装倾角 储能配置
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符号对照表12-14
• 缩略语对照表14-18
• 第一章 绪论18-22
• 1.1 选题背景及意义18-19
• 1.2 国内外现状分析19-20
• 1.3 论文工作内容20
• 1.4 论文组织结构20-22
• 第二章 太阳能光伏发电系统概述22-32
• 2.1 太阳能光伏发电系统的工作原理、构成与分类22-25
• 2.1.1 太阳能光伏发电简介22-23
• 2.1.2 太阳能光伏发电系统的工作原理23
• 2.1.3 太阳能光伏发电系统的构成23-24
• 2.1.4 太阳能光伏发电系统的分类24-25
• 2.2 并网光伏发电系统的工作原理及分类25-28
• 2.2.1 并网光伏发电系统工作原理25-26
• 2.2.2 并网光伏发电系统的分类26-28
• 2.2.3 并网光伏发电系统的应用形式28
• 2.3 系统容量设计与分析计算28-31
• 2.3.1 太阳辐射资源与环境数据的汇集29
• 2.3.2 系统容量的配置设计29-31
• 2.3.3 系统发电量的分析计算31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 建立光伏发电模型32-44
• 3.1 引言32-33
• 3.2 影响太阳能光伏发电的主要因素33-34
• 3.3 光伏发电安装倾角模型的建立与计算34-39
• 3.3.1 安装倾角模型的建立34-35
• 3.3.2 安装倾角模型的分析35-38
• 3.3.3 安装倾角模型的计算38-39
• 3.4 光伏发电储能模型的建立与计算39-42
• 3.4.1 储能模型的建立39
• 3.4.2 储能模型的分析及计算39-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 基于发电模型的系统设计44-54
• 4.1 发电系统最佳安装倾角的设计44-47
• 4.1.1 最佳安装倾角模型的设计44
• 4.1.2 最佳安装倾角模型的算法44-45
• 4.1.3 基于C++程序的最佳安装倾角模型实现45-47
• 4.2 发电系统储能配置的设计47-52
• 4.2.1 模拟小区用电负荷情况47-48
• 4.2.2 以实例分析无储能配置的系统设计48-50
• 4.2.3 以实例分析有储能配置的系统设计50-52
• 4.3 本章小结52-54
• 第五章 实验、分析及应用54-68
• 5.1 最佳安装倾角及方位的实验与分析54-63
• 5.1.1 基于RETScreen软件的仿真实验与分析54-60
• 5.1.2 基于1OOkW光伏实验电站的实测实验与分析60-62
• 5.1.3 实验结论62-63
• 5.2 最佳安装倾角及方位在50MW集中式光伏电站建设中的应用63-64
• 5.2.1 工程选址63
• 5.2.2 工程总体方案63
• 5.2.3 工程发电量计算63-64
• 5.3 储能配置的研究与分析64-67
• 5.3.1 储能工作状态分析64-66
• 5.3.2 储能设备不同配置容量分析66-67
• 5.3.3 分析结论67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 结束语68-70
• 6.1 论文工作总结68
• 6.2 后续工作展望68-70
• 附录1：最佳安装倾角及方位的C++程序70-76
• 附录2：50MW光伏并网发电项目相关资料76-78
• 参考文献78-80
• 致谢80-82
• 作者简介82

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