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1、太阳能发电系统的最佳化设计量子效率发表于：2006-4-415:38:55杨金焕,葛亮,陈中华,汪征(上海电力学院,上海200090)摘要:独立光伏发电系统需要进行最佳化设计。介绍了一种简明合理而又实用的最佳化设计方法。应用前国外常用的倾斜面上太阳辐照量的计算公式,根据不同的蓄电池维持天数,应用能量平衡原理,得到相应的太阳电池方阵最佳倾角,然后通过循环计算,得出一系列太阳电池方阵和蓄电池容量的组合,再通过经济核算等,最后确定光伏系统的规模,编制了相应的计算机程序,并进行了实例计算。关键词:优化设计;光伏方阵;蓄电池;维持天数中图分类号:TK514文献标识码:A文章编号:1004-39
2、50(2003)05-0025-04Theoptimumsizingofstand2alonephotovoltaicsystemsYANGJin2huan,GELiang,CHENZhong2hua,WANGZheng2hong(ShanghaiInstituteofElectricPower,Shanghai200090,China)Abstract:Stand2alonephotovoltaicsystemsshouldbeofoptimumsizing.Thisarticleintroducesaconcise,rationalandpracticalmethod.Theme
3、thodadoptsthecalculatingformulacurrentlyusedabroadfordeterminingthesolarradiationontiltedsurface.Accordingtothedaysofautonomyandtheprincipleofenergyequilibrium,theoptimumtiltangleofphotovoltaicarrayisobtainedfirstandthenaseriesofcapacitycombinationsofphotovoltaicarrayandbatterybymeansofcyclecal
4、culations.Thesizeofphotovoltaicsystemsisfinallydeterminedafterfurthereconomicaccounting.Arelevantcomputerprogramisworkedoutandacalculatedexamplepresented.Keywords:optimumsizing;photovoltaicarray;batteries;daysofautonomy1前言近年来太阳能(又称光伏)发电得到了迅速的发展,在我国各种光伏系统及应用产品不断涌现,出现了前所未有的可喜局面。然而稍加分析便可看出,很多产品都没有
5、经过仔细的最佳化设计,有的系统和产品是照猫画虎,以讹传讹;有的则根本不符合光伏发电的基本规律和工作特点,以致不能保证长期稳定可靠地运行,或者配置容量过大,造成大量浪费,影响了光伏电源的推广应用。在现阶段,太阳电池的价格还较高,光伏系统应当根据负载要求和当地的气象地理条件进行最佳化设计,通过科学的计算方法,达到可靠性和经济性的最佳结合。然而,由于光伏发电系统运行时牵涉到的影响因素很多,关系错综复杂,设计计算相当困难。一些设计方法不是十分繁杂,就是不够完善。我们在以前工作的基础上[1],进一步做了修正和改进,总结出了一种简明合理而又实用的最佳化设计方法。光伏系统按供电方式大致可分为独立系
6、统、混合系统和并网系统三大类,本文仅讨论应用最广泛的独立光伏系统的最佳化设计。12技术条件2.1负载性质独立光伏系统是指没有任何辅助电源,光伏发电是唯一电力来源的电源系统。实际负载的大小及使用情况等可能千变万化,从全天使用时间上来区分,大致可分为白天、晚上和白天连晚上三种负载。对于仅在白天使用的负载,多数可以由光伏系统直接供电,减少了由于蓄电池充放电等引起的损耗,所配备的光伏系统容量可以适当减小。全部晚上使用的负载其光伏系统所配备的容量就要相应增加。白天连晚上的负载所需要的容量则在两者之间。此外,从全年使用时间上来区分,大致又可分为均衡性负载、季节性负载和随机性负载。为了简化,对于月
7、平均耗电量变化不超过10%的负载也可以当作平均耗电量都相同的均衡性负载[2]。本文仅讨论为均衡性负载供电的独立光伏系统的最佳化设计。2.2影响因素的考虑影响光伏系统运行的因素很多,关系十分复杂,有的书上甚至列举了几十个修正系数。实际上因为现场条件和运行情况千变万化,既无法事先逐一确定其大小,也完全没有必要区分得如此细致,可将其组合成少量几个必要的修正系数,如果需要还可加上一定的安全系数来处理。2.3太阳辐照量由于太阳辐射的随机性,无法确定光伏系统安装后方阵
