1、. z.- - - .可修編 .太陽能光伏發電原理與應用課程設計課題名稱： 家用獨立型光伏發電系統的優化設計 專業班級： 光電02班 學生*： 1009040204 學生*： 黃斌 學生成績：指導教師： * 國 華 課題工作時間： 2013.6.24 至 2013.6.28 *工程大學教務處 一、課程設計的任務和要求要求：1、具備獨立查閱光伏發電系統設計的相關文獻和資料的能力；具有查閱光伏電池、蓄電池、控制器和逆變器等光伏器件參數和型號的能力；具有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。2、具備獨立設計光伏發電系統的能力，能提出并較好地實施方案，能對光伏發電系統的構造和配置進展分析研究和優化設計

2、。3、具備數值計算、仿真、繪圖和文字處理等能力。4、工作努力，遵守紀律，工作作風嚴謹務實，按期圓滿完成規定的任務。5、報告內容簡練完整、立論正確、討論充分、論述流暢、構造嚴謹、結論合理；技術用語準確、符號規*統一、編號齊全、書寫工整、圖表完備。6、工作中有創新意識，對前人工作有一定改良或獨特見解。7、內容不少于3000字。 技術參數：1、光伏發電系統安裝地點：*； 2、使用單晶硅光伏電池； 3、負載表數量功率使用時間熒光燈818w/盞5h/天電視機，電腦2120w/個3h/天洗衣機1600wh/天電冰箱11000wh/天任務：1、選擇適當的光伏電池、蓄電池、逆變器和控制器； 2、設計合理的光伏

3、發電系統； 3、利用PVsyst軟件和有關理論模擬優化設計，并對結果進展分析和總結。 二、進度安排 1、2013.6.24 選題、分析查找相關資料、熟悉PVsyst軟件 2、2013.6.25 提出設計方案、思路和系統框圖、系統的優化設計 3、2013.6.26 討論、修改、進一步優化方案，光伏發電系統各部件的選型 4、2013.6.27 寫出課程設計報告初稿5、2013.6.28 整理課程設計報告、交稿三、參考資料或參考文獻1、楊金煥、于化叢、葛亮著. 太陽能光伏發電應用技術. 第1版. 電子工業. 2009年。2、李鐘實著. 太陽能光伏發電系統設計施工與維護. 第1版. 人民郵電. 201

4、0年。3、PVsyst軟件應用教程。指導教師簽字：*國華 2013年 6 月 1 日 教研室主任簽字： 2013年 6 月 1 日四、課程設計摘要中文摘要：以常規能源為寄根底的能源構造隨著資源的不斷消耗將越來越不適應可持續開展的需要，加速開發利用以太陽能為主題的可再生能源已經成為人們的共識。針對于此，本文設計了一種可行的家用獨立型光伏發電系統。首先，概括介紹了獨立型光伏發電系統的組成和運行方式，以及影響光伏發電系統效率的因素，重點討論了獨立性光伏發電系統的參數設計和仿真優化結果。主要包括獨立型太陽能光伏發電系統的光伏組件數量的計算、蓄電池的數量計算以及安裝方式，并通過PVsyst軟件模擬出該系

5、統，輸出了該系統的優化結果，并對結果做了詳細分析，最終確定以24塊單晶硅9510RTL-CS 95的太陽能電池板采用2串12并的方式組成系統的光伏陣列，以6塊12 194 PV*-2120L的蓄電池采取2串3并的方式組成蓄電池組，最終優化的結果用戶的需求滿足率可達97.3%，能量利用率為58%，雖然能量利用率有待提高，但綜合各種結果顯示這次設計的的系統在實際生活中是可行的。關鍵詞：獨立系統，單晶硅太陽能電池板，PV*-2120L蓄電池，PVsyst，獨立系統優化結果五、課程設計摘要英文Abstract: The conventional energy-mail-based energy str

6、ucture with continuous consumption of resources will bee increasingly unsuited to the needs of sustainable development, in order to accelerate the development and utilization of solar energy as the theme of renewable energy has bee the consensus. In light of this, we design a viable stand-alone phot

7、ovoltaic systems home. First, an overview of the stand-alone photovoltaic system ponents and operation, as well as affect the efficiency of photovoltaic power generation system factors, focused on the independence of the PV system design and simulation parameters optimization results. Including stan

8、d-alone photovoltaic solar photovoltaic systems calculate the number of ponents, the number of puting and battery installation, and through PVsyst software to simulate the system, the output of the system optimization results, and the results are analyzed in detail, and ultimately determine in 9510R

9、TL-CS 95 24 a two-string 12 and way as part of the PV array to 6 12 194 PV*-2120L take 2 and series 3) approach the position of the battery storage portion, the final optimization results meet the needs of users rate of 97.3%, the result proves the design of the system in real life is desirable.Keyw

10、ords: stand-alone systems, monocrystalline solar panels, PV*-2120L battery, PVsyst, stand-alone system optimization results六、指導教師評分評價內容具 體 要 求權重得分調查論證能獨立查閱文獻和從事其他調研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲得新知識的能力。10實踐能力獨立設計、計算、繪圖的能力課程設計；能正確選擇研究實驗方法，獨立進展研究的能力學年論文 15分析解決問題能力能運用所學知識和技能去發現與解決實際問題課程設計；或能對課題進展理論分析，得

11、出有價值的結論學年論文。15工作量、工作態度按期圓滿完成規定的任務，工作量飽滿，難度較大，工作努力，遵守紀律；工作作風嚴謹務實。10質量綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理或設計過程完整，設計內容完全；文字通順，技術用語準確，符號統一，編號齊全，書寫工整規*，圖表完備、整潔、正確；論文設計結果有參考價值。40外語和計算機應用能力在課程設計或學年論文中，能夠表達外語和計算機的應用能力。5創新工作中有創新意識；對前人工作有改良或獨特見解。5綜合評語指導教師簽字： 年 月 日七、辯論記錄記錄人簽字： 年 月 日辯論意見及辯論成績辯論小組教師簽字： 年 月 日課程設計總評成績：指導教

12、師評分80%+辯論成績20%目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc5937 第1章 緒論 PAGEREF _Toc5937 10 HYPERLINK l _Toc27799 1.1 世界能源構造和開展新能源的背景 PAGEREF _Toc27799 10 HYPERLINK l _Toc499 1.2 太陽能光伏發電的重大優勢 PAGEREF _Toc499 10 HYPERLINK l _Toc11944 1.3 太陽能光伏發電國內外研究現狀與開展趨勢 PAGEREF _Toc11944 11 HYPERLINK l _Toc6619 第2章 獨立型系統的優化設計

13、PAGEREF _Toc6619 13 HYPERLINK l _Toc7485 2.1 獨立型太陽能光伏發電系統簡介 PAGEREF _Toc7485 13 HYPERLINK l _Toc14676 2.2 光伏發電系統相關參數 PAGEREF _Toc14676 13 HYPERLINK l _Toc21193 2.2.1 地理環境及月輻照度統計結果 PAGEREF _Toc21193 13 HYPERLINK l _Toc9165 2.2.2 用戶負載的相關參數 PAGEREF _Toc9165 15 HYPERLINK l _Toc13926 2.2.3 光伏組件和蓄電池的選擇 PA

14、GEREF _Toc13926 15 HYPERLINK l _Toc17292 2.3 光伏發電系統的設計與計算 PAGEREF _Toc17292 16 HYPERLINK l _Toc758 2.3.1 太陽能電池組件的數量的計算 PAGEREF _Toc758 16 HYPERLINK l _Toc12055 2.3.2 蓄電池組的設計與計算 PAGEREF _Toc12055 17 HYPERLINK l _Toc20167 2.4 離網型光伏發電系統逆變器和控制器的選擇 PAGEREF _Toc20167 18 HYPERLINK l _Toc6637 第3章 獨立型系統仿真結果優

15、化分析 PAGEREF _Toc6637 19 HYPERLINK l _Toc13957 3.1 根底設計 PAGEREF _Toc13957 19 HYPERLINK l _Toc12433 3.2 傾斜角和方位角 PAGEREF _Toc12433 19 HYPERLINK l _Toc13603 3.3 用戶負載的輸入 PAGEREF _Toc13603 20 HYPERLINK l _Toc26808 3.3 蓄電池和光伏組件的選型 PAGEREF _Toc26808 21 HYPERLINK l _Toc32206 3.4 逆變器和控制器的選擇 PAGEREF _Toc32206

16、22 HYPERLINK l _Toc5117 3.5 系統仿真結果分析 PAGEREF _Toc5117 23 HYPERLINK l _Toc25162 3.5.1 太陽能電池日均輸入和輸出關系 PAGEREF _Toc25162 23 HYPERLINK l _Toc20808 3.5.2 產能分析 PAGEREF _Toc20808 24 HYPERLINK l _Toc4425 3.5.2 系統能量利用率和用戶需求滿足率 PAGEREF _Toc4425 24 HYPERLINK l _Toc6725 3.5.3 蓄電池平均充電電壓 PAGEREF _Toc6725 26 HYPER

17、LINK l _Toc5254 3.5.4 組件日輸出量 PAGEREF _Toc5254 27 HYPERLINK l _Toc21909 第4章 完畢語 PAGEREF _Toc21909 28 HYPERLINK l _Toc29862 4.1 設計思路總結 PAGEREF _Toc29862 28 HYPERLINK l _Toc23466 4.2 個人心得 PAGEREF _Toc23466 28 HYPERLINK l _Toc22827 參考文獻 PAGEREF _Toc22827 29第1章 緒論1.1 世界能源構造和開展新能源的背景隨著化石能源的逐步消耗以及化石能源的開發和利

18、用所造成的環境污染和生態破壞問題，開發和利用能夠支撐人類社會可持續開展的新能源和可再生能源成為人類急迫需要解決的問題。新能源與可再生能源是指除常規化石能源和大中型水力發電、核裂變發電之外的生物質能、太陽能、風能、小水電、地熱能以及海洋能等一次能源。研究和實踐說明，新能源和可再生能源資源豐富、分布廣泛、可以再生且不污染環境，是國際社會公認的理想替代能源。新能源和可再生能源的開發利用不僅可以解決目前世界能源緊*的問題，還可以解決與能源利用相關的環境污染問題，促進社會和經濟可持續性開展。根據國際權威機構的預測，到21世紀60年代，全球新能源與可再生能源的比例，將會開展到世界能源構成的50%以上，成為

19、人類社會未來能源的基石和化石能源的替代能源。目前世界大局部國家能源供給缺乏，不能滿足經濟開展的需要，各國紛紛出臺各種法規支持開發利用新能源和可再生能源，使得新能源和可再生能源在全球升溫。20世紀90年代以來，以歐盟為代表的地區集團，大力開發利用可再生能源，連續10年可再生能源發電的年增長速度都在15%以上。以德國、西班牙為代表的一些國家通過立法方式，促進可再生能源的開展，1999年以來可再生能源年均增長速度均到達30%以上。西班牙2003年風力發電裝機占到全機總量的4%，德國在過去11年間，風力發電增長21倍，2003年占全的3.1%。瑞典和奧地利的生物質能源在其能源消費構造中高達15%以上。

20、我國擁有豐富的新能源與可再生能源可供開發利用，近十年來的高長使我國迫切需要加大對新能源和可再生能源的開發利用，以解決能源題，保障能源供給平安。近年來，由于各級政府和社會各界的高度重視可再生能源的開發和利用方面取得了較快開展，并于2005年2月28日通過了再生能源法，該法已于2006年1月1日起實施。1.2 太陽能光伏發電的重大優勢太陽能是一種能量巨大的可再生能源，據估算，太陽能傳送到地球上每40秒鐘就有相當于210億桶石油的能量傳送到地球，相當于全球一天的能源。在目前的幾種新能源技術中，太陽能以其突出的優勢被定位為的未來能源，有無盡的潛力。目前太陽能利用的方式有:太陽能光伏發電，太陽能熱利用，

21、太陽能動力利用，太陽能光化利用，太陽能生物利用和太陽能光-光利用。其中太陽能光伏發電以其優異的特性近年來在全世界*圍得到了快速開展，被認為是當前具有開展前景的新能源技術，各興旺國家均投入巨資競相研究開發，并產業化進程，大力開拓太陽能光伏發電的市場應用。太陽能光伏發電是利用太陽能電池將太陽光能轉化為電能的一種模式，光電池是光電轉化的最小單位，將太陽能電池單元進展串并聯可以做成太陽能電池組件，其功率一般為幾瓦到幾百瓦，這種太陽能電池組件可以單獨作為電源使用的最小單元，將太陽能電池組件進展進一步的串并聯，構成太陽能電池方陣，以滿足負載所需要的功率輸出。太陽能光伏發電之所以開展如此迅速，是因為其具有以

22、下優點(l)取之不盡，用之不竭。地球外表所承受的太陽能約為1.071014，是全球能量年需求的35000倍，可以說是一種無限的資源。(2)無污染。光伏發電本身不消耗工質，不向外界排放廢物，無轉動部件，不產生噪聲，是一種理想的清潔能源。(3)資源分布廣泛。不同于水電受水力資源限制，火電受到煤炭資源及運輸本錢等影響，光伏發電幾乎不受地域的限制，理論上講在任何可以得到太陽能的地方都可以利用太陽能進展發電。(4)建立周期短，建造靈活方便，運行維護費用低。光伏發電系統可以按照需要將光伏組件靈活地串并聯，到達所需功率，所以其建立周期短，擴容方便;安裝于房頂，沙漠，還可與建筑相結合，從而節約占地面積，節省安

23、裝本錢;太陽能光伏發電所消耗的太陽能無需付費，一年中往往只需在遇到連續陰雨天最長的季節前后去檢查太陽能電池組件外表是否被污染，接線是否可靠以及蓄電池電壓是否正常等，因而太陽能光伏發電的運行費用很低。(5)光伏建筑集成。光伏產品與建筑材料集成是目前國際上研究及開展的前沿，這種產品不僅美觀大方，還節省發電站使用的土地面積和費用。(6)分布式。光伏發電系統的分布式特點將提高整個能源系統的平安性和可靠性，特別是從抗御自然災害和戰備的角度看，更具有明顯的意義。1.3 太陽能光伏發電國內外研究現狀與開展趨勢當今世界各國特別是興旺國家對于太陽能光伏發電十分重視，針對其制定規劃，增加投入，大力開展。20世紀8

24、0年代以來，即使是在世界經濟從總體上處于衰退和低谷的時期，太陽能光伏發電產業也一直以10%-15%的遞增速度在開展。90年代后期，開展更為迅速，成為全球增長速度最快的高新技術產業之一。到2004年，世界太陽能光伏發電裝機總容量到達964.9，到2005年底，到達4961.69MW。己經商業化、實用化的太陽能光伏電池主要有單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池、聚光電池、帶狀硅電池以及薄膜電池等幾類。在國際市場上目前太陽能光伏電池的價格大約為3.15，并網系統價格為6，發電本錢為0.25。光伏電池的發電轉化效率也不斷提高，晶體硅光電池轉化率到達15%，單晶硅光電池轉化率是23.3%，砷化鎵光電池轉化

25、率是25%，在實驗室中特制的砷化嫁光電池轉化率己達35%-36%。太陽能光伏電池/組件使用壽命大大增長，可使用30多年。目前，太陽能光伏發電主要集中在日本、歐盟和美國，其太陽能光伏發電量約占世界光伏發電量的80%。今后太陽能光伏發電系統主要圍繞高效率、低本錢、長壽命、美觀實用等方向開展。專家們預測到2050年，太陽能光伏發電在發電總量中將占13%-15%，到2100年將約占64%。20世紀90年代以來是我國太陽能光伏發電快速開展的時期，在這一時期我國光伏組件生產能力逐年增強，本錢不斷降低，市場不斷擴大，裝機容量逐年增加，2004年累計容量達35，約占世界份額的3%。10多年來，我國太陽能光伏產

26、業長期平均維持了全球市場1%左右的份額。到2020年前，我國太陽能光伏發電產業將會得到不斷的完善和開展，本錢將不斷下降，太陽能光伏發電市場發生巨大的變化:2005-2010年，我國的太陽能電池主要用于獨立光伏發電系統，發電本錢到2010年將約為1.20元/;2010-2020年，太陽能光伏發電將會由獨立光伏發電系統轉向并網發電系統，發電本錢到2020年將約為0.60元/()。到2020年，我國太陽能光伏產業的技術水平有望到達世界先進展列。獨立型系統的優化設計2.1獨立型太陽能光伏發電系統簡介離網獨立型光伏發電系統是指未與公共電網相連接的獨立太陽能光伏發電系統，其輸出功率提供給本地負載(交流負載

27、或直流負載)的發電系統。其主要應用于遠離公共電網的無電地區和一些特殊場所，如為公共電網難以覆蓋的遙遠偏僻農村、海島和牧區提供照明、看電視、聽播送等根本生活用電，也可為通信中繼站、氣象站和邊防哨所等特殊處所提供電源。控制控制器太陽能電池陣列交流直流 直流DC/AC變換器交流負載交流直流 直流DC/AC變換器交流負載直流充放電直流充放電直流流直流流直流負載蓄電池蓄電池圖2.1離網光伏發電系統圖2.1所示為一種常用的太陽能獨立光伏發電系統構造示意圖，該系統由太陽能電池陣列、蓄電池組、DC/AC逆變器和交直流負載構成。太陽能電池組件式太陽能發電系統的核心部件；蓄電池的作用主要是存儲太陽能電池發出的電能

28、，并隨時向負載供電；光伏控制器的作用是控制整個系統的工作狀態；DC/AC逆變器的作用是把太陽能電池組件或者蓄電池輸出的直流轉換成交流電供給給交流負載使用的設備。蓄電池和太陽能電池板可以直接通過控制器給直流負載供電。2.2光伏發電系統相關參數2.2.1 地理環境及月輻照度統計結果本次設計地理位置是中國*省*市。據有關資料顯示：*處于東經104.1北緯31.4海拔高度508m,如圖2.2所示。隸屬于第7時區。平均峰值日照時數2.83小時。水平面年平均輻射量1053.63.市區面積598平方公里，地域遼闊，有充足的太陽能資源可以利用。-. z.從環保的角度考慮，在本地建立足夠的太陽能光伏發電系統將會

29、大大改善當地的環境治理問題。同時，從長遠角度來看，這也是社會開展的必然產物，因此本次設計就是依據PVsyst軟件上采集的當地全年的太陽能數據來設計的一種可行的獨立型太陽能光伏發電系統。設計中選取最*續陰雨天數為5天，兩最*續陰雨天數間最短間隔天數取30天。下面是PVsyst軟件上記錄的數據：圖2.2 *市地理位置及時區-. z.表2.1*市月輻照度及其他參數月份123456789101112輻照度(kWh/m2)40.945.062.591.4107.1119.5107.1101.277.856.548.235.7溫度5.57.211.616.52123.525.224.921.016.911

30、.87.1風速(m/s)0.91.101.291.301.301.201.091.101.100.890.890.81-. z. PVsyst軟件仿真輸出的數據如下：圖2.3*市月輻照度及相關參數 從圖2.3中可以看出*市全年總輻照度為892.9kWh,最低氣溫5.5、平均溫度16，平均風速1.1m/s，而冬季的1月、2月、11月、12月這四個月的輻照度較低，發電量不能滿足用戶需求；而4月、5月、6月、7月、8月這幾個月的輻照度比擬充足，我們可以用蓄電池存儲這幾個月份過剩的電能來彌補冬季幾個月分的缺乏，從而可以全年滿足用戶需求。-. z.2.2.2 用戶負載的相關參數表2.2用戶負載參數 負載

31、 數量 功率 使用情況 熒光燈 8盞 18W/盞 5h/day 電視機/電腦 2臺 120W/臺 3h/day 洗衣機 1臺 600Wh/day 電冰箱 1臺 1000Wh/day 根據表2.2可以算出該用戶負載的日均用電量和年度總用電量，計算公式如下： 2.1 2.2根據式1、2可以看出，該用戶負載平均日用電量為3.04，年用電總量約為1110。光伏發電系統在建立之后都不可防止的存在各種損耗，因此，設計的獨立式光伏系統日均發電量必須在3以上，年均發電總量必須在1100左右，太低就不能滿足用戶需求，太高則會浪費過多資源。因此設計的系統應盡量做到實用且節約能源。2.2.3 光伏組件和蓄電池的選擇

32、本次設計采用的單晶硅電池型號為：Si-mono,RTL-CS 95，查閱的具體參數如下：圖2.4光電池根本參數 從上圖2.4中我們可以看到，該電池的標準條件：1000，短路電流為：8.40，最大工作電流7.89,溫度系數1.1。開路電壓為：16.25,，最大工作電壓12.03，電池長度：1000，電池寬度：750，電池厚度：8.0，電池重量：13.0，單個組件面積0.75。 蓄電池的選擇：蓄電池能在光伏組件不發電的情況下給用戶負載提供可以使負載正常工作的電量，因此，蓄電池的選取很重要，并且還要考慮到節能減排方面，綜合考慮得，本次設計由PVsyst系統智能選擇，選擇的型號是PV*-2120L、L

33、ead-acid, vented, vehicle starting，如圖2.5中所示可以看出本次設計需要的蓄電池數量是6組，每組的額定電壓是12.0、額定容量是194Ah，電池的庫倫效率是97%，電池寬度：221，電池深度：248，電池高度：527，電池重量62.7。各項數據說明，此類蓄電池的選擇在實際應用中是可行的。 參考數據如下： 圖2.5蓄電池根本參數2.3光伏發電系統的設計與計算 在我國，太陽能電池的方位角一般都選擇正南方，以使太陽能電池單位容量的發電量最大。因此，本次設計的系統太陽能電池方位角選擇0。太陽能電池的傾斜角對太陽能電池的年發電量影響較大，根據屢次模擬測試得出本次設計的方

34、案中傾斜角設為26.6最適宜。通過PVsyst軟件測試平均每年可得到的太陽能輻射量為1139，配合蓄電池的供電。該系統根本符合用戶負載用電需求。2.3.1 太陽能電池組件的數量的計算 用戶用電電流一般較大，為了使負載能正常工作我們需要并聯假設干光電池組件。光伏組件的并聯數根本計算方法如下： 2.3其中， (2.4)電池組建的電壓一般比擬小，為了能滿足用戶需求，我們可以把多個光電池串聯，這些組件串聯后可以產生負載所需要的工作電壓或者蓄電池組的充電電壓。光伏組件串聯數的根本計算公式如下： 2.5系數1.43是太陽能電池組件峰值工作電壓與系統工作電壓的比值。根據3、4式我們可以求出光伏陣列的總功率，

35、其計算公式如下： 2.6以上公式均是理想狀態，實際應用中我們還應該考慮太陽能電池組件的的功率衰降，蓄電池的充放電損耗等因素。2.3.2 蓄電池組的設計與計算蓄電池的任務是在太陽能輻射量缺乏時，保證用戶負載的正常工作。設計蓄電池時不僅應該考慮連續陰雨天數以及蓄電池放電深度對光伏系統的影響，還要考慮蓄電池的放電率、環境溫度等因素的影響。因此蓄電池的容量相關計算公式如下： 2.7 2.8 2.9本次設計中最低溫度時5.5，而0時蓄電池的容量下降到大約標稱電壓的95%左右，因此，本次設計可以不考慮蓄電池的低溫修正系數。蓄電池的串、并聯數可以由以下公式算出： 2.10 2.11實際應用中應該盡量選擇大容

36、量的蓄電池以減少并聯電池的數量，這樣可以減少蓄電池之間不平衡造成的影響。本次設計中選擇并聯蓄電池的數量為3組，理論上完全符合設計要求。2.4離網型光伏發電系統逆變器和控制器的選擇為正確選用光伏發電系統用的逆變器，應對逆變器的技術性能進展評價。根據逆變器對離網型發電系統運行特性的影響和光伏發電系統對逆變器性能的要求，評價內容有如下幾項：額定輸出容量；輸出電壓穩定度；整機效率； 保護功能；啟動性能； 維護方便；計算方法。 由于PVsyst系統中自帶的逆變器就兩種Back-up generator,1.5和Back-up generator，3，,本次設計選用第一種，即型號為Back-up gene

37、rator,1.5的逆變器。太陽能光伏控制器是連接太陽能電池陣列、各種用電設施和蓄電池組的控制中心，是控制整個系統的工作狀態，對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用，同時還具有防止蓄電池外接短路保護、蓄電池斷路保護、防止太陽電池方陣反接保護、在夜間防止蓄電池向太陽電池板放電等的功能，在太陽能離網型光伏發電系統中是不可缺少的。本次設計對控制器沒有做具體要求，根據系統自行選擇。第3章 獨立型系統仿真結果優化分析3.1根底設計圖3.1*市離網型發電系統的根底設計從圖3.1可以看出本次設計的*市離網型光伏發電系統的電池尺寸和其它相關參數的要求：電池自主放電時間為4天，電池預留量為5%，額定電壓24，

38、電池容量561,用電單價:2.41.下面的條形圖上可以看出可以獲得的太陽能能量為：4.6,而用戶需要的能量為：3.0，雖然1月、2月、12月份的太陽能輻射量不能滿足用戶需求，但4月到9月的光伏發電量都遠超用戶需求，可以用蓄電池存儲起來補充其他月份缺乏的電量，綜合考慮只要設計合理，依靠本地太陽能光伏發電量可以供該用戶常年使用。3.2傾斜角和方位角 太陽能電池的方位角只要在正南20之內，都不會對發電量有太大影響，因此，本次設計選擇方位角為0。最理想的傾斜角是使太陽能電池年發電量盡可能大，而冬季和夏季發電量盡可能小時的傾斜角，綜合考慮如圖3.2所示，當傾斜角取26.6時，年發電量是最大的，因此，本次

39、設計選取的太陽能電池板傾斜角為26.6最正確。圖3.2方位角和傾斜角的選取3.3用戶負載的輸入圖3.3模擬軟件中輸入用戶負載如圖3.3所示，在PVsyst模擬軟件負載輸入界面輸入各項負載參數，系統自動運算并顯示了該用戶負載的月均用電量是91.2,日均用電量是3.04。3.3蓄電池和光伏組件的選型圖3.4蓄電池及光伏組件型號的選取如圖3.4所示，通過輸入的負載的參數系統只能優化，最后選擇的是12、194型號為PV*-2120L的選電池6塊，采取2串聯3并聯的方式接入系統；光伏組件選用的是95、10型號為Si-mono、RTL-CS 95的光電池，采取2串聯12并聯的方式接入系統，從圖中還可以看出

40、，光電池組件通過串聯后的電壓略微有些偏低，實際安裝中可以做一點調整，但理論上本次這樣的設計還是可以滿足用戶需求的。3.4逆變器和控制器的選擇圖3.5系統電路如圖3.5所示，系統電路圖中已經接入控制器Regulater)、逆變器Back-up generator)、蓄電池、光伏組件等，逆變器和控制器的選取要求是不超過負載的電壓、電流或功率，本次設計模擬仿真中沒有設置到逆變器的選取，系統智能匹配，最正確溫度選擇的是20。3.5系統仿真結果分析3.5.1太陽能電池日均輸入和輸出關系圖3.6光電池日均輸入/輸出散點圖如圖3.6所示，該圖顯示的是系統全年每日每平方米的太陽輻射量和電能產出情況，橫坐標表示

41、的是*天一平方米產生的太陽能輻射總量即全天每平方米太陽能輸入總量，縱坐標表示的是系統全天一平方米輸出的有效能量，每一個點就表示一天，從圖中我們可以看出系統的能量效率，斜率越高則能量效率越高，粗略估計最高點坐標4.5,9.0，這一天的產能和每平方米的輻射能之比大約是2.0，最低點坐標3.7,2.5可以計算出其產能和每平方米的輻射量之比約為0.68，圖中平均斜率大約是1.35，圖中有些點的每平方米輻射量很大但產能很低主要是電池溫度升高，影響了電池的產能效率。3.5.2 產能分析圖3.7系統產能量如圖3.7所示，該系統電池組平均每天天損耗是0.18,太陽能喪失0.79，系統和電池控制損失0.18，供

42、給用戶的有1.3。從數據可以看出該系統的損失不是很大，但是平均每天提供給用戶的能量不是很富裕，其中4月份到9月份的產能較其它月份的產能大很多，不僅能提供用戶足夠的用電量，還能將蓄電池充滿電以備電量缺乏時使用。因此，雖然有個別月份發電量缺乏，但綜合考慮影響不大。3.5.2 系統能量利用率和用戶需求滿足率如圖3.8所示，該系統的能量利用率為0.530，用戶需求滿足率為0.973，雖然能量利用率不是很理想，但是用戶需求根本能滿足，設計的系統在實際應用中再就具體實際情況略作修改，應該可以投入應用。注： 2.12 2.13圖3.8系統能量利用率和用戶需求滿足率3.5.3 蓄電池平均充電電壓圖3.9年度蓄

43、電池平均充電電壓如圖3.9所示，可以看出，電池的充電電壓狀態與用戶滿足率根本相當，但1月、2月、3月、10月、11月、12月這幾個月中有時候的平均充電電壓比擬低，主要原因應該是太陽輻照度比擬低，蓄電池充電量缺乏，不能滿足用戶需求，只能依靠其他幾個月份多余出來的電量儲存起來供給這幾個月使用。3.5.4 組件日輸出量圖3.10光伏組件日輸出量 圖3.10所示的是光伏組件在這一年中每一天的發電輸出的有效電量，途中輸出很不規則很有可能是天氣影響的原因，輸出量比擬低的那幾個月可能是因為陰雨天數較長影響日發電量的輸出，二對于夏季光照比擬充足有少數時間日輸出量也比擬低主要原因應該是夏季高溫導致光伏組件發電效率降低的緣故，但綜合考慮，本次設計在實際應用中略做改善是可以實施的。第4章 完畢語4.1設計思路總結本次設計給定時間是一周，但由于中途有其他事項的影響，實際專心設計時間并缺乏5天，因此設計時間顯得有些倉促，因此在設計的有些結果不是很滿意，但本次設計本著從理論出發，與實際相結合，最終理論和實際相結合，在誤差可承受的*圍以內能投入使用，具體設計思路：首先，明確本次設計課題是家用獨立性