光伏发电系统最佳安装角度优化与输出功率短期预测

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1、摘要近年来，随着生活环境日益恶化，人们逐渐意识到传统的一次能源带来的危害，而以太阳能为代表的新型清洁能源越来越受到人们的关注，光伏发电作为太阳能利用的主要手段已经逐渐被人们所熟知。合理的光伏阵列安装角度可以提升太阳能利用效率，使得光伏发电系统的输出功率得到最大化。而目前光伏发电研究主要集中在最大功率点跟踪（MPPT）、光伏并网孤岛效应等方向，对于光伏阵列的最佳安装角度的研究目前没有受到足够的重视。光伏发电系统的输出功率受到环境因素影响较大的缘故在短期内具有波动性与间歇性，传统的预测方法预测精度较差。因此，研究光伏发电系统的最佳安装角度和发电量短期预测具有重要的意义。首先，本文阐述了光伏

2、电池的工作原理，并根据光伏电池的发电原理，对光伏电池的数学模型在Matlab中搭建相应的仿真模型。针对不同光照条件、不同温度下光伏电池的输出特性进行了分析。其次，针对目前桂北地区光伏发电系统的安装角度做了详细的说明，并指出了其存在的不合理性。本文结合当地气象监测站的数据采用数据拟合的方法寻找出其内在的变化规律，通过拟合结果得出相应的全局最优解以此计算出适合该地的最佳安装角度。该方法是对现有光伏发电系统最佳安装角度的优化，同时为最佳安装角度的计算提出了理论依据。最后，本文还就光伏发电系统输出功率的短期预测用到的诸如BP神经网络、灰色系统、相似日模型做了深入研究，选用克里格预测模型就预测精

3、度不高的问题进行优化，克里格预测模型实质上是一种插值拟合模型，对非线性以及局部响应值突变的情况有较好的拟合效果。结合桂林理工大学11KW并网光伏发电系统的数据借助DACE里的克里格工具箱完成对光伏输出功率的短期预测，经实验验证，该模型对已知点附近的输出功率有极好的预测效果，对于未知条件下的预测相比于灰色预测模型同样有着较好的预测效果。关键字：光伏发电，安装角度，数据拟合，克里格预测模型I万方数据AbstractInrecentyears,，Worsenslivingconditionsaroundus,thepeoplegraduallyrealizetheharmoftraditio

4、nalanenergybrings，while，moreandmorereceivespeople'sattentiontakethesolarenergyasrepresentative'snewcleanenergy，photovoltaicpowergenerationasthemajorinstrumentsinsolarenergyutilizationarealreadybeingthewell-known.Reasonablephotovoltaic(PV)arrayinstallationanglecanincreasesolarefficiencyandcausing

5、obtainsthemaximizationofPVsystemoutputpower，However,thephotovoltaicpowergenerationstudyofthemajordirectiontomaximumpowerpointtracking(MPPT),islandingeffectandsoon.OptimalinstallationangleofPVsystemhasnotreceivedsufficientattention.PVsystemoutputpowerbyenvironmentalfactorshasagreaterreasonandinte

6、rmittentvolatilityintheshort-term,thetraditionalforecastingmethodstopredictpooraccuracy.Therefore,itisofgreatsignificancetoresearchPVsystemoptimalinstallationangleoptimizationandshort-termpredictionofoutputpower.Firstofall,thispaperdescribestheprinciplesofPV;Photovoltaiccellsimulationmodeisestab

7、lishedaccedingtotheprincipleofphotovoltaicpowergeneration.Fordifferentsolarirradianceandtemperaturephotovoltaiccellsoutputcharacteristicsareanalyzedindetail.Secondly,inthispaper,wefoundthatphotovoltaicinstallationangleofGuil