光伏系统在建筑节能领域的设计与仿真研究

【摘要】：随着我国经济的高速发展，能源和环境问题成为制约我国经济社会可持续发展的一个越来越突出的问题。不可再生能源的日渐减少和环境污染的日益严重，使得对可再生能源开发和利用变得尤为重要。通过太阳能光伏电池将资源无限、清洁干净的太阳辐射能转换为电能的太阳能光伏发电技术，是新能源和可再生能源的重要组成部分。研究通过光伏技术如何合理高效的利用太阳能，对建筑节能具有重要意义。 本文以典型的别墅洋房为例，针对本地区的地域特点，设计了一套完整的并网光伏发电系统。完成了对设备的选型配置、容量设计、组件的串并联设计和并网电气设计，对每个设计环节都经过了详细的分析和计算，确保设计的合理性。通过专业的光伏软件PVsyst的辅助设计，预算了25年内此套光伏系统的发电量、经济效益和环境效益，对投入成本进行了概算。同时，在对有无法避免的遮挡物对光伏系统造成遮挡时，对此情形进行建模和模拟分析，通过对组件的性能的深入剖析，比较光伏阵列的排布对发电量的影响。这一研究结论对在特定的阴影下如何正确的排布光伏阵列能更好的发挥组件的发电性能具有指导意义。对独立系统中光伏组件数和蓄电池数的匹配用LOLP算法进行了优化设计，在能够满足用户需求的前提下，经过更为合理的设计减少了光伏组件和蓄电池的匹配数，降低了成本，避免资源浪费。研究了生命周期成本分析在光伏发电系统中的运用，验证了并网发电系统方案的可行性。 【关键词】：建筑节能 并网光伏系统设计 阴影模拟 PVsyst仿真
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU201.5;TU18
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 光伏发电系统原理12-15
• 1.2.1 光伏发电系统的工作原理12-14
• 1.2.2 光伏发电系统的组成和特点14-15
• 1.3 建筑节能定义15
• 1.4 光伏发电的发展现状15-17
• 1.4.1 国外的发展现状15-16
• 1.4.2 国内的发展现状16-17
• 1.5 我国光伏产业发展存在的问题17-18
• 1.6 论文的主要工作18-19
• 第2章 别墅并网光伏系统的设计及效益分析19-38
• 2.1 影响光伏发电系统设计的主要因素19-22
• 2.1.1 地理位置选择19-20
• 2.1.2 方阵倾角对光伏发电系统的影响20-22
• 2.2 并网光伏系统设计22-32
• 2.2.1 基础参数22-24
• 2.2.2 系统设计24-29
• 2.2.3 专业光伏软件PVsyst的辅助设计29-32
• 2.3 并网电气系统设计32-34
• 2.4 发电量及经济效益测算34-36
• 2.4.1 发电量与需求供应34
• 2.4.2 效益分析34-36
• 2.5 运行、维护管理36-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第3章 阴影对组件阵列排布的影响模拟分析38-48
• 3.1 原理分析38-44
• 3.1.1 被阴影遮挡时组件的特性分析38-41
• 3.1.2 建模原理41-44
• 3.2 建模及影像分析44-46
• 3.3 组件IV图及损失分析46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 LOLP 运算设计法对独立光伏系统的优化设计48-58
• 4.1 LOLP 法简介48-49
• 4.1.1 LOLP 法的思路和特点48
• 4.1.2 LOLP 法的基本公式48-49
• 4.1.3 LOLP 法参数的确定方法49
• 4.2 负载分析49-51
• 4.3 普通方法与 LOLP 法的设计对比分析51-57
• 4.3.1 传统公式计算51-53
• 4.3.2 基于软件 PVsyst 用 LOLP 算法计算53-54
• 4.3.3 仿真对比分析54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 光伏发电系统生命周期成本分析研究58-64
• 5.1 光伏发电系统生命周期成本函数的构建58-61
• 5.1.1 光伏发电系统生命周期成本体系58-59
• 5.1.2 光伏发电系统生命周期成本函数的构建59-61
• 5.2 上网电价在光伏发电系统生命周期成本函数中的运用61
• 5.3 生命周期成本分析在光伏发电系统中的运用61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第6章 结论64-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间发表的学术论文69-70
• 致谢70

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