离网式光伏发电系统设计优化研究

【摘要】：光伏发电是目前新能源开发利用的重要组成部分之一,具有良好的发展前景。由于其自身的内在优势,受到了世界各国研究人员的广泛关注,尤其对于偏远地区的发电系统,独立光伏发电系统与其他发电系统相比具有无可比拟的优势。在设计现代独立光伏发电系统时,优化设计已成为不可或缺的重要环节。本文主要研究独立光伏发电系统的优化设计。 本文研究独立光伏发电系统的硬件设计及其辅助设计软件的设计和实现问题。首先,论文在对比和分析常用独立光伏发电系统拓扑结构的优点与缺陷基础上,对独立光伏发电系统整体设计方案进行探讨,依据实际项目—西藏阿里地区独立光伏发电系统需要,对现有最小系统型离网式光伏发电系统设计提出优化改进；其次,从软件与硬件两方面对独立光伏发电系统的各模块进行分析、设计和实现,并对最终构成的整个独立光伏发电系统进行介绍；文章最后描述了试验样机的各种主要功能的测试结果,并提出了进一步改进系统整体性能的可行性设想。 通过理论分析、仿真与测试,系统的运行状况良好,优化后的系统总体方案合理可行,整个系统经试验证明稳定、可靠,能够作为独立光伏发电系统样机,达到了预期的效果。本课题提出的独立光伏系统设计方法,结合实际的环境与设备特点,对整个系统进行优化,提高了整个系统的稳定性和经济性,对独立光伏系统的应用和研究具备了一定的理论意义和现实意义。 【关键词】：独立式 光伏发电 优化设计 最佳倾角 高海拔
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-12
• 主要符号表12-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 课题研究背景14-17
• 1.1.1 光伏发电系统的诞生14-15
• 1.1.2 光伏发电系统的演进15-17
• 1.2 光伏发电系统分类17-19
• 1.2.1 并网光伏发电系统17-18
• 1.2.2 独立光伏发电系统18-19
• 1.3 独立光伏发电系统拓扑19-22
• 1.3.1 最小系统型离网式光伏发电系统19
• 1.3.2 直流母线型离网式光伏发电系统19-20
• 1.3.3 交流母线型离网式光伏发电系统20-21
• 1.3.4 三种独立光伏发电系统拓扑对比21-22
• 1.3.5 独立式光伏发电系统的设计重点22
• 1.4 论文研究意义及内容安排22-24
• 1.4.1 研究意义及内容22-23
• 1.4.2 章节安排23-24
• 2 独立式光伏发电系统需求分析24-33
• 2.1 独立光伏发电系统的组成24-25
• 2.2 独立式光伏发电系统的设计要求25-27
• 2.2.1 功能要求25
• 2.2.2 性能要求25-26
• 2.2.3 环境性能指标26-27
• 2.3 独立光伏发电系统的工作模式27-30
• 2.3.1 “双负载”模式27-28
• 2.3.2 “双电源”模式28
• 2.3.3 “蓄电池充电”模式28-29
• 2.3.4 “蓄电池放电”模式29-30
• 2.4 独立光伏发电系统功能模块主要参数指标30-32
• 2.4.1 太阳能电池板主要参数指标30
• 2.4.2 蓄电池主要参数性能指标30-31
• 2.4.3 逆变器性能指标31
• 2.4.4 控制器性能指标参数31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 独立式光伏发电系统硬件设计33-42
• 3.1 独立式光伏发电系统硬件电路组成33
• 3.2 蓄电池组优化设计33-35
• 3.2.1 蓄电池组容量的修正33-35
• 3.2.2 器件选型35
• 3.2.3 串并联数设计35
• 3.3 光伏阵列优化设计35-37
• 3.3.1 光伏阵列容量36
• 3.3.2 串并联数计算36-37
• 3.3.3 充电控制器选型37
• 3.4 逆变器设计37-38
• 3.4.1 原理分析37-38
• 3.4.2 选型设计38
• 3.5 附属配件的技术选型38-41
• 3.5.1 通信功能38-39
• 3.5.2 避雷器39
• 3.5.3 断路器39
• 3.5.4 继电器39-40
• 3.5.5 DC/DC转换模块40
• 3.5.6 温度传感器40
• 3.5.7 电缆40-41
• 3.5.8 光伏汇流箱41
• 3.6 本章小结41-42
• 4 独立式光伏发电系统软件设计42-57
• 4.1 软件总体设计42-43
• 4.1.1 软件需求分析42
• 4.1.2 软件功能框图42-43
• 4.2 单位面积辐照量计算模块设计43-51
• 4.2.1 软件模块功能简介43-44
• 4.2.2 辐照量计算原理44-45
• 4.2.3 光伏阵列最小间隔计算原理45-46
• 4.2.4 计算流程图46-47
• 4.2.5 软件实现47-51
• 4.3 独立光伏发电系统容量设计51-53
• 4.3.1 软件模块功能简介51
• 4.3.2 影响系统效率的因素分析51-52
• 4.3.3 蓄电池储存能量分析52
• 4.3.4 太阳能组件发电量分析52
• 4.3.5 软件实现52-53
• 4.4 文件管理模块设计53-56
• 4.4.1 用户等级的变更53
• 4.4.2 配置文件的加载53-55
• 4.4.3 配置文件的修改55-56
• 4.5 计算结果文件的保存和显示模块设计56
• 4.5.1 软件模块功能简介56
• 4.5.2 软件实现56
• 4.6 本章小结56-57
• 5 系统样机与测试结果分析57-72
• 5.1 试验件57-61
• 5.2 试验设备及工具61
• 5.3 依据文件61
• 5.4 试验内容61
• 5.5 试验项目、方法及结果61-69
• 5.5.1 电能品质分析的试验方法61-62
• 5.5.2 海拔高度适应性的试验方法62-66
• 5.5.3 负载连续功耗的试验方法66-69
• 5.6 样机完成技术指标情况69-71
• 5.7 本章小结71-72
• 6 结论72-74
• 参考文献74-77
• 致谢77-79

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