西部无电地区光伏发电系统设计及优化研究

【摘要】：太阳能光伏发电作为一种可持续的、清洁高效的能源发电技术，近年来得到广泛应用。光伏发电系统的装机容量逐年递增，其发电量占各类能源发电总量的比例亦呈上升趋势。在能源危机迫在眉睫，环境保护又备受关注的今天，各国把目光聚焦到这种可再生能源发电的开发利用上，并开始筹划光伏发电技术开发应用的长远规划，因此太阳能光伏发电成为当今重要的研究课题。 我国光伏发电技术发展迅速，其最广泛的应用是解决西部无电区居民基本生活用电的问题。由于西部无电区地理位置的特殊性，传统电网技术难以覆盖，然而这些地区的光照资源非常充足，光伏发电技术有广阔的应用空间。 本文从光伏发电原理入手，结合光伏发电在无电区的实际应用，提出以户用光伏发电和独立电站为代表的光伏发电系统两种方案，因地制宜的为无电区居民提供用电保障。通过分析青海省果洛藏族自治州久治、达日和班玛三县的无电区居民光伏发电的项目，并进行实地考察，进一步对光伏发电系统的规模进行规划设计，并对设备进行选型。 本文重点是针对光电站建设时遇到的光伏发电系统控制室的选址问题进行优化，通过建立控制室选址模型，采用惩罚函数法对其约束条件进行处理，再引入基本粒子群优化算法，对其惯性权重进行改造，从而得到优化选址的最佳结果。优化问题由MATLAB软件编程实现。 本文结果可为光伏发电系统建设中的相关问题提供科学依据。 【关键词】：光伏发电 优化 控制室选址 惩罚函数 粒子群优化算法
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 太阳能光伏发电产生的背景9-10
• 1.2 国内外光伏发电的发展现状10-14
• 1.2.1 国外光伏发电的发展10-12
• 1.2.2 国内光伏发电的发展12-14
• 1.3 光伏发电在我国无电地区的应用及意义14-16
• 1.3.1 光伏发电在我国无电地区的应用现状14-15
• 1.3.2 光伏发电在无电区应用的优势15-16
• 1.3.3 光伏发电在我国无电地区开展的意义16
• 1.4 本文主要研究的内容16-18
• 第2章 光伏发电系统的简介18-26
• 2.1 光伏发电的工作原理及其组成18-20
• 2.2 并网光伏发电系统20-21
• 2.3 离网光伏发电系统21-25
• 2.3.1 直流独立光伏发电系统22-23
• 2.3.2 交流独立光伏发电系统23-24
• 2.3.3 我国离网光伏发电系统应用与发展24-25
• 2.3.4 适应我国西部无电地区光伏发电的基本类型25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 西部地区光伏发电系统的建设规划及优化设计26-44
• 3.1 青海果洛州三县无电区状况概述及分析26-28
• 3.1.1 青海果洛州三县无电区的状况26-27
• 3.1.2 实施地区经济发展与供电状况27-28
• 3.2 太阳能资源状况及光伏电站建设规模的分析28-30
• 3.2.1 实施地区太阳能资源状况28-29
• 3.2.2 无电地区光伏发电系统建设规模的规划设计29-30
• 3.3 光伏系统控制室优化选址的必要性30-31
• 3.4 粒子群优化算法31-36
• 3.4.1 基本的粒子群优化算法31-32
• 3.4.2 基本的粒子群优化算法存在的问题32-33
• 3.4.3 粒子群优化算法的改进33-34
• 3.4.4 动态改变惯性权的自适应粒子群算法34-36
• 3.5 基于粒子群算法的控制室选址的优化36-42
• 3.5.1 光伏发电系统控制室选址的模型36-37
• 3.5.2 利用惩罚函数法处理约束条件37-38
• 3.5.3 具体选址算例的实现38-40
• 3.5.4 优化结果的分析40-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第4章 无电地区光伏发电系统的技术设计44-73
• 4.1 户用光伏发电系统的技术设计44-55
• 4.1.1 用电负荷的统计45
• 4.1.2 户用系统太阳能配置总量和蓄电池组容量的计算45-46
• 4.1.3 光伏电池组件选择与设计46-49
• 4.1.4 蓄电池组的选择与设计49-51
• 4.1.5 控制逆变一体机51-54
• 4.1.6 户用光伏系统的基本配置54
• 4.1.7 无电区户用光伏发电系统设计分析54-55
• 4.2 实施地区独立光伏发电系统技术设计55-72
• 4.2.1 用电负荷统计56-57
• 4.2.2 独立电站光伏发电量的计算及配置57-58
• 4.2.3 独立光伏电站蓄电池组容量的计算及选择58-61
• 4.2.4 光伏电池阵列倾角选择及间距的计算61-64
• 4.2.5 独立电站逆变器的选择设计64-67
• 4.2.6 独立电站控制器的选择设计67-68
• 4.2.7 独立光伏电站控制室的设计68-70
• 4.2.8 光伏阵列防雷接线箱的选择70-71
• 4.2.9 无电区独立光伏发电系统的设计分析71-72
• 4.3 本章小结72-73
• 第5章 结论和展望73-75
• 5.1 结论73-74
• 5.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 发表论文和参加科研情况80-81
• 作者简介81-82

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