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1、家用独立光伏发电系统的优化设计XX（武汉工程大学，湖北武汉430200）摘要：针对目前我国城市建设过程中的实际情况，为使太阳能这一新能源更好的服务于城市电气化建设，以武汉城市地区为例，根据当地的气象、环境状况及具体负荷情况，进行家用独立光伏发电系统设计，对系统的光伏倾角、光伏电池板、蓄电池、控制器和逆变器进行了优化的设计与选择，在满足用户供电需求下，尽量减少初始投资，同时归纳了设计过程中应注意的事项。用专业的光伏系统设计软件PVSYST对设计方案进行仿真，对其用户满足率、能量利用率、蓄电池工作状态、经济效益及环境效益
2、进行了详细的分析,该系统年发电量1175KWh，用户满足率100%，能量利用率78.7%，平均每度电约3.3元，总运行期间共节约11.75吨煤，减少了24吨CO2排放。关键词：家用光伏发电系统；PVSYST仿真；用户；优化设计0引言光伏发电技术可直接将太阳光转换成电能,没有任何污染,有助于解决全球变暖的问题和我国的能源安全问题[1]。户用光伏发电系统又叫离网型光伏发电系统，主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。具有功率小、安装方便、维护简单等特点。近年来,我国在太阳能光伏
3、发电领域出现了日新月异的变化,光伏企业犹如雨后春笋般地呈现.通过"送电到乡"等工程,光伏系统已经解决了许多边远地区人口的供电问题。随着传统化石能源的枯竭,太阳能光伏发电这一清洁、可再生的新型发电方式成为能源结构中重要的替代能源[2]。1系统参数设定1.1环境参数设计用户面向沈阳周边农村地区，武汉市的基本气候资料如表1所示。设定此地区最长阴雨天为10d。表1武汉（1971-2000）气候情况Table1Wuhan’sclimate（1971-2000）参数平均温度（℃）最高温度（℃）极高温度（℃）最低温度（℃）极低温度
4、（℃）降水天数（天）降水量（毫米）平均风速（米/秒）平均/月16.621.130.513.01.610.4105.71.831.2负载参数抽取普通城市居民作为设计对象，将基本情况输入PVsyst。如图1所示，其中我们为用户增加了5%的预期负荷留量：3040*0.05=152wh,放在otheruse中。其中具体负载为：18W白炽灯8个、5h/天，120W电视机/电脑共2个、3h/天，600Wh/天的冰箱一个，1000Wh/天的洗衣机一个，加上预留负荷152Wh共计3192Wh/天。图1用户每日消耗量Figure1co
5、nsumers’dailyconsumption1.3光伏组件参数非晶硅太阳电池是薄膜类太阳电池中最成熟,并已大规模生产的电池品种,单条生产能力从1MW提高到25MW~30MW[3]。本设计中光伏板选用非晶硅光伏电池板，具体参数如下：功率89W；峰值电压17.3V；峰值电流5.15A；开路电压23.5V；短路电流6.01A。铅酸免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。且8V电池在节能减排、成本、安装空间等方面比2V电池更有
6、优势，该光伏系统选用的蓄电池为密封式式免维护铅酸蓄电池，型号为8-CS-25PS，具体参数如下：标准电压8V；标称容量681Ah。2基于PVSYST的系统优化设计PVSYST是一款光伏系统设计辅助软件，用于指导光伏系统设计及对光伏系统进行发电量进行模拟计算。PVSYST为建筑师、工程师和研究人员的使用而设计，它包括详细的上下文相关帮助，解释了详细过程和使用的模型，能够从许多不同的来源导入气象数据[4]。输入相关参数后，系统能够进行模拟和计算，并给出相关的分析报告。2.1光伏电池倾角查询相关地理信息后将武汉的经纬度、海
7、拔、时区输入PVSYST，如图2所示，然后连接NASA即可为武汉建立数据库。图2武汉地理参数Figure2geographicalparametersofWuhan对于有均衡或非均衡负载的独立光伏系统,在计算最佳倾角时,可先计算出不同倾角下各月倾斜面上的辐射量占该倾角下全年总辐射量的比例以及各月负载耗电量占全年总耗电量的比例[5]。结合相关计算方法和武汉的气象资料，为了在保证冬季的发电量的同时平衡全年发电量，本次设计选取了38°作为系统的倾角，0°作为系统的方位角。2.2蓄电池和光伏板由于太阳辐射量随季节、气候等变化
8、,且蓄电池充电时最高只能到达额定容量,放电时又要受放电深度的限制,所以在一定范围内蓄电池容量也会影响光伏方阵的发电量,在同样满足负载用电需要时可以有多种方阵和蓄电池容量的组合。最优化设计应从可靠性和经济性两方面进行综合考虑,以确定既能满足负载用电要求,又是成本最低的方阵和蓄电池容量组合[6]。对于可靠性指标,国外大多采用负载缺电率(LOLP)来
