本科畢業(yè)設計-家用獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設計

《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)》課程設計課題名稱：家用獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設計班級：新能本121姓名：楊維佳學號：2012213104一、課程設計的任務和要求要求：1、具備獨立查閱光伏發(fā)電系統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)的能力，能提出并較好地實施方案，能對光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構和配置進行分析研究和優(yōu)化設計。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(guī)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、結構嚴謹、結論合理；技術用語準確、符號規(guī)范統(tǒng)一、編號齊全、書寫工整、圖表完備。6、工作中有創(chuàng)新意識，對前人工作有一定改進或獨特見解。7、內容不少于3000字。技術參數：1、光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝地點：沈陽；2、保證4個連陰天正常供電；3、負載表數量功率使用時間熒光燈520w/盞5h/天電視機，電腦2200w/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、設計合理的光伏發(fā)電系統(tǒng)；3、利用PVsyst軟件和有關理論模擬優(yōu)化設計，并對結果進行分析和總結。二、進度安排1、2014.12.29選題、分析查找相關資料、熟悉PVsyst軟件2、2014.12.30提出設計方案、思路和系統(tǒng)框圖、系統(tǒng)的優(yōu)化設計3、2014.12.31討論、修改、進一步優(yōu)化方案，光伏發(fā)電系統(tǒng)各部件的選型4、2015.01.04寫出課程設計報告初稿5、2015.01.05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(fā)電應用技術.第1版.電子工業(yè)出版社.2009年。2、李鐘實著.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計施工與維護.第1版.人民郵電出版社.2010年。3、PVsyst軟件應用教程。②控制器的確定a方陣最大電流（短路電流）Ifsc=Np×Isc×1.25=9×3.8A×1.25=42.75Ab最大負載電流I=1.56×Pl/U=1.56×w/24v=46.8A故逆變器和控制器可選用4000w的控制逆變一體機，最好是正弦波。3.7系統(tǒng)配置清單序號設備名稱規(guī)格型號參數數量1太陽能電池組件Poly60Wp1x36cells17V3.8A18塊2蓄電池TXE1100/OPzS10001130Ah2V12塊3光伏發(fā)電一體機4000w1臺第四章家用獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化結果與討論4.1由pvsyst軟件仿真結果1基礎設計圖4.1pvsyst仿真模擬結果通過圖4.1可以看出本次設計所選用的電池尺寸及相關參數型號：電池自主放電天數4天，電池預留量5%，額定電壓24V，電池容量609Ah，用電單價1.64EUR/kwh，下面的條形圖可以看出可以獲得的太陽能量：3.7kwh/day，用戶需要的能量為3.3kwh/day，雖然10月，11月的太陽能不能滿足用戶的需求，但是可以將其他月份剩余電流存儲起來，補償這兩個月的電量，綜合考慮得出，依靠本地太陽能發(fā)電量可以滿足用戶全年用電量的需求。2方位角及傾斜角的選用方位角一般取正南方向，通過pvsyst仿真模擬得出傾斜角為51度。圖4.2由pvsyst軟件仿真模擬出傾斜角3用戶負載輸入圖4.3用戶負載輸入由圖可知，通過pvsyst界面輸入得到負載日耗電量3300wh，月耗電量99000wh。4蓄電池，太陽能電池組件選型及系統(tǒng)電路圖4.4蓄電池及電池組件選型圖4.5系統(tǒng)電路如圖4.5系統(tǒng)電路已經將控制器。逆變器，蓄電池及太陽能組件接入里面。系統(tǒng)智能匹配，最佳溫度20攝氏度。4.2系統(tǒng)仿真結果分析4.2.1太陽能日均輸入/輸出關系圖4.6光電池日均輸入/輸出散點圖如圖4.6所示，為全年每日每平方米的太陽輻射量和電能出產情況，橫坐標表示全天每平方米太陽能輸入能量，縱坐標表示系統(tǒng)全天一平方米輸出的有效能量，每一點就是一天，從圖中可以看出系統(tǒng)的能量效率，斜率越高則能量效率越高，據估算最高點坐標(7.5,6.2)，最低點坐標（0.2，0.1），系統(tǒng)斜率估算為0.86。圖中某些點系統(tǒng)輸入量很高而產能較低，可能是電池溫度影響了效率。4.2.2產能分析圖4.7系統(tǒng)產能量如圖3.7電池組件每天損耗0.05kwh，太陽能丟失1.11kwh，系統(tǒng)和電池控制損失-0.29kwh，供給用戶3.06kwh。從數據看出系統(tǒng)損失不是很大，有充足的能量供給負載使用。其中3月到5月產量較大，并有剩余電量存儲到蓄電池中。4.2.3系統(tǒng)能量利用率和用戶需求滿足率如圖4.8所示，該用戶能量利用率為0.799，用戶滿足需求率1.000，能量利用率很高，用戶需求率100%，可以充分的滿足用戶需求，所以將本設計進行修改，可以投入到實際應用中。圖3.8系統(tǒng)能量利用率和用戶需求率4.2.4蓄電池充電電壓圖3.9蓄電池平均充電電壓如圖3.9可以看出，蓄電池充電狀態(tài)與用戶滿足率基本相當。但是一月，七月，十月，十一月，十二月充電較低，主要原因為太陽輻射量較低，或者碰到連續(xù)陰雨天導致太陽輻射量，但是整體來說還是可以滿足用戶需求。4.2.5組件日輸出量圖4.10光伏組件日輸出量圖4.10所示為光伏組件在這一年中每天輸出的有效能量，途中輸出不規(guī)則可能是天氣原因，連續(xù)陰雨天可能影響日發(fā)電量的輸出，二是可能夏季氣溫過高造成光伏組件發(fā)電量較低，綜合考慮，本次設計略微改進在實際應用中可以實施。第5章心得體會短短一周太陽能課設結束了，由于放假原因，實際的課設并不足五天，但是在這段時間中，我還是學會了許多東西。首先，在老師的幫助下，我可以熟練的掌握pvsyst軟件的操作方法，并且可以利用該軟件進行模擬仿真，對實際案例，只要在軟件上輸入負載所在地，負載需求等一系列基本信息，便可模擬出太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)各個參數，還可以對相關器件進行選型等等。其次，通過在圖書館和上網查閱資料，可以了解設計一個家用獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本步驟和對一些器件的選型要求，太陽能組件的串并聯(lián)，蓄電池的個數及參數選型。最后，在整個小組的努力下，我們終于完成了對該案例的設計?？傊?，在這次課設