大型并网光伏发电系统设计的方法与研究

【摘要】：随着多晶硅价格的急剧下降和国家政策的相继出台,国内大规模并网光伏电站也陆续开建。目前我国并网光伏电站的启动才刚刚开始,因此在电站设计方面的经验比较欠缺,没有一套成熟的设计标准体系和规范要求。本文着重于大型并网光伏电站发电系统设计方法的研究与探讨,通过优化合理的设计为今后电站的建设带来参考性意见,可为投资方降低建设成本,提高经济收益。 全文以理论为指导,以实验为基础,对电站建设中的实际问题进行深入分析展开研究,通过传统的经验公式计算与实验数据比较后,对相关理论公式作出修正,基于上述方法的研究后以达到优化设计目的。主要内容有光资源的评估方法和相关理论计算,光伏电站的设计原理,逆变器的选型,安装方式比较,最佳倾角的确定,冬至日直接辐射强度满足120 W/m2时区段的确定,间距的校核,电站布阵方案比较,线路损耗计算,发电量的计算,组件受风载荷力,无地基的可行性研究分析等。通过冬至日目标阴影的测试,发现实际阴影值要比理论计算值大14.3%,在方阵设计时候要考虑对间距公式修正,以减少前后排阴影遮挡对发电量带来影响。为了缩短施工周期,节约安装成本,考虑支架的安装以钢钎插入方式代替水泥地基固定,以组件所受风载荷实验为基础推算支架的倾翻力矩,与地锚拔出力作分析和对比后,对无地基支架的稳定性作出研究判断,得出从强度稳定性角度来讲无地基支架的安装方式在实际工程中是可行的,这样在实际施工建设中要考虑无地基安装方式,因此在设计时候要优先考虑。另外笔者对四种电缆布线方案作出比较,通过计算各种线损和压降后得出最合理的电缆布线走向方案,对降低成本提高收益有借鉴作用。 本课题与传统的设计方法相比较体现在科学、优化、合理、节约方面,通过本设计方法的研究为今后的电站设计工作起到参考与指导作用,可对今后大规模并网发电建设工作的开展奠定理论基础。 【关键词】：光伏发电 资源评估 系统设计 发电量计算
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 选题背景和意义8-9
• 1.2 中国太阳能资源及其评价9-11
• 1.3 光伏发电的应用现状11-13
• 1.4 本课题的研究内容13-14
• 第二章 太阳能资源的理论及概念14-22
• 2.1 太阳能基本知识14-17
• 2.1.1 概述14-15
• 2.1.2 太阳辐射的特性15-17
• 2.2 太阳能利用17-18
• 2.2.1 太阳能利用的基本方式17-18
• 2.3 太阳辐射量的计算18-22
• 2.3.1 计算参数18-21
• 2.3.2 斜面上的太阳总辐射量21-22
• 第三章 光伏系统的设计原理22-49
• 3.1 光伏电站的选址22-25
• 3.1.1 气象资源要求22-24
• 3.1.2 电站勘探24-25
• 3.2 阵列安装方式选择25-28
• 3.2.1 安装方式分类25-27
• 3.2.2 安装方式的比较和选择27-28
• 3.3 最佳倾角的确定28-32
• 3.3.1 水平面上日平均太阳辐射强度数学模型的建立28-29
• 3.3.2 水平面上的小时平均太阳辐射强度数学模型的建立29
• 3.3.3 光伏阵列表面上太阳辐射强度的数学模型的建立29-31
• 3.3.4 光伏板安装倾角的确定31-32
• 3.4 逆变器的选取方法32-36
• 3.4.1 逆变器的工作原理32-33
• 3.4.2 逆变器与系统的连接方式33-34
• 3.4.3 逆变器的使用效率34-36
• 3.5 电站方阵的布置36-45
• 3.5.1 方阵间距的计算36-44
• 3.5.2 方阵容量的确定44-45
• 3.6 发电量的计算45-49
• 3.6.1 光伏板发电量数学模型的建立45
• 3.6.2 发电量计算结果对比分析45-49
• 第四章 光伏电站的优化设计实例49-74
• 4.1 方阵的设计49-53
• 4.1.1 系统参数的确定49-50
• 4.1.2 光伏阵列的排布50-53
• 4.2 光伏电站优化设计53-74
• 4.2.1 布线方案的对比53-62
• 4.2.2 无地基安装方案的可行性62-72
• 4.2.3 光伏电站的经济性分析72-74
• 第五章 总结及展望74-76
• 5.1 总结74
• 5.2 本文工作的特色和创新点74-75
• 5.3 今后工作的改进和展望75-76
• 参考文献76-78
• 致谢78-79
• 在读期间发表的论文79

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