【毕业设计】光伏独立系统的优化设计 ㊣ 精品文档 值得下载

东辽宁吉林西部云南中部和西南部广东东南部福建东南部海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。

尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在米以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。

例如被人们称为日光城的拉萨市，年至年的平均值，年平均日照时间为，相对日照为，年平均晴天为天，阴天为天，年平均云量为，太阳总辐射为千焦厘米年，比全国其它省区和同纬度的地区都高。

其它地区的太阳年辐射总量居中。

我国太阳能资源分布的主要特点有太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬这带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心。

太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部。

由于南方多数地区云雾雨多，在北纬地区，太阳能的分布情况与般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增加。

南昌航空大学毕业设计论文二三类地区，年日照时数大于小时，太阳年辐射总量高于千焦厘米，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的以上，具有利用太阳能的良好条件。

四五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有定的利用价值。

根据表中国太阳能资源的分布和特点，可以对我国的太阳能资源作出如下评价除了重庆及其周围的省市即四川和贵州外，我国的所有区域均为高太阳能资源区域，特别是内蒙中西部青藏高原等地太阳能资源更是丰富。

所以中国是太阳能资源丰富的国家，具有定的优势。

表中国太阳能资源划分地区分类全年日照时数太阳辐射年总量相当于燃烧标准煤包括地区与国外相当的地区宁夏北部甘肃北部新疆东南部青海西部西藏西部印度和巴基斯坦北部二河北西北部山西北部内蒙古南部宁夏南部甘肃中部青海东部西藏东南部新疆南部印度尼西亚雅加达带三山东东南部河南东南部河北东南部山西南部新疆北部吉林辽宁云南陕西北部甘肃东南部广东南部福建南部江苏北部安徽北部天津北京台湾西南部美国华盛顿地区四湖南湖北广西江西浙江福建北部广东北部陕西南部江苏南部安徽南部黑龙江台湾东北部意大利米兰地区五四川贵州重庆欧洲大部分地区光伏发电的研究及其发展目前在全世界亿人口中，有超过亿的人口没有得到足够的电力供应，大约占总人口的。

而在有些地区建设和维护大面积电网的费用太高，比如中国的西北偏远地区，地广人稀，将电网引入到每个牧民家庭从经济角度考虑是不合理的。

在些建立了主要的高压输电网的地方，供电经常不稳定，而升级和改造需要庞大的财政预算。

幸运的是许多发展中国家拥有丰富的太阳能或者风力等可再生能源，在边远地区大规模使用这些可再生能源的供电系统，比使用大面积的高压输电网更划算。

边远地区供电系统可以应用在那些已经存在电网，但是单独的供电比扩容高压输电网更划算的场合，如在高速公路沿线使用的供电系统用于信号指示通信和照明，可以避免铺设和维护地下电缆的昂贵工程。

全球太阳能资源丰富的区域包括非洲南亚东南亚澳洲中美洲和我国的青藏高原等地区，在这些地区使用太阳能供电系统供电是经济的选择。

并且在光伏发电系统中，影响发电效率的因素有很多，其中包括太阳能电池的转换效率南昌航空大学毕业设计论文和最大功率点的控制问题，目前来说在最大功率点跟踪方面主要发展出了以下几种算法。

恒电压控制光伏阵列是种非线性的电源。

其输出特性可以视为由恒电流区域与恒电压区域组成，这两块区域的交接点即为最大功率点。

因而在不同的光照强度下，光伏阵列都会存在着这样的个最大功率输出点，从功率角度上可以将它们视为当前工况下的最优点。

由于光照强度与温度的变化将会分别改变这些恒电流和恒电压区域，所以最大功率点也是随之变化的。

改进的恒电压算法为克服使用场合季节早晚时间以及天气情况和环境温度变化对系统造成的影响，在恒电压算法的基础上可以采取以下几种折中解决方法手动调节通过手动调节电位器按季节给定不同的，这种方法使用较少，需要人工维护。

根据温度表调节事先将特定光伏阵列在不同温度下测得的最大功率点电压值储存在控制器中，实际运行中，控制器根据检测光伏阵列的温度，通过查表选取合适的值。

参考电池方法在光伏发电系统中增加块与光伏阵列相同特性的较小的光伏电池模块，检测其开路电压，按照固定系数计算得到当前最大功率点电压，这种方法可以在近似恒电压的控制成本下得到接近的控制效果。

干扰观测法干扰观测法是目前实现常用的方法之。

其原理是每隔定的时间增加或者减少电压，并观测其后功率变化方向，来决定下步的控制信号。

这种控制算法般也采用功率反馈，即使用两个传感器对直流母线电流及其两端的电压分别采样。

这种控制方法虽然算法简单，且易于硬件实现，但是响应速度很慢，只适用于那些光照强度变化非常缓慢的场合。

而且稳态情况下，这种算法会导致光伏阵列的实际工作点在最大功率点附近小幅震荡，因此会造将减小至，输出电流将增加至在最大功率点的右侧，，如果增大而减小且，或者减小而增大且，此时关断开关管，电容被充电，则输出电压将增加至，输出电流将减小至。

其运行原理可归纳为表所示。

南昌航空大学毕业设计论文表控制原理条件同或门输出开关管开通放电减小增加开通放电减小增加关断充电增加减小关断充电增加减小需要指出的是，系统不可能恰好工作在最大功率点。

因为如果，开关管关断使增加，但随后控制器又会使开关管开通使减小，因此会在附近作小幅振荡而带来微功率损失。

控制器可以通过硬件电路来简单实现，由个模拟乘法器两个微分器两个比较器和个同或逻辑门组成，如图所示。

图最大功率点跟踪模拟控制器仿真验证图南昌航空大学毕业设计论文五自做实验模型及其应用理论光伏发电系统将入射的太阳能转换为电能，并且不与公共电网连接的发电系统，光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。

主要由太阳能电池组件控制器蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。

使用的条件的选取要考虑以下几点地域的温度气候的适宜光照的强度日照时间的长短，应避免选多雷地区有腐蚀性的起气地区有金属导电粒子的地区爆炸性尘埃的地区。

太阳能发电系统的要求基本要求光伏发电系统的共电率应该保持在以上，并且能够保持在连续星期的阴雨天时能够提供用户的正常用电。

在整个外观要看起来漂亮但要考虑不影响太阳的光照面积等，使用时的开关和要简洁方便不能有外露的电线，注意核心系统的碰撞放腐蚀和向外漏电等情况注防止外漏点对人体造成伤害等事故的发生太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。

在目前，光电转换应用更为广泛。

太阳能光电转换系统由太阳能电池组太阳能控制器蓄电池组成。

由太阳能电池组成。

太阳能电池板太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。

其作用是将太阳的辐射能力转换为电能或送往蓄电池中存储起来或推动负载工作。

太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

太阳能控制器太阳能控制器全称为太阳能充放电控制器，是用于太阳能发电系统中控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。

太阳能控制器的作用有功率调节功能通信功能简单指示功能议通讯功能完善的保护功能。

蓄电池般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池镍镉电池或锂电池。

其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来的交流电源。

逆变器在很多场合，都需要提供的交流电源。

由于太阳能的直接输出般都是。

为能向的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能。

逆变器在些场合，能将发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用逆变器。

在些场合，需要使用多种电压的负载时，逆变器需要使用多种电压的负载时，也要用到逆变器。

南昌航空大学毕业设计论文在现实中的具体实用边远地区通信基站供电系统选择边远地区供电系统般包括发电设备储能设备能量变换和管理设备。

发电设备有柴油发电机光伏阵列风力发电机或者水力发电机。

储能设备般有蓄电池组或者储能水池。

能量变换和管理设备有直流变换器逆变器等设备。

柴油发电机是许多边远地区供电系统的能量来源，为了获得最大燃料效率和减小维护，需要负载率保持在发电机额定负载容量的。

风力发电机的输出功率可以达到，但是需要选取适当的风场，具备稳定的风速。

水轮发电机虽然发电成本相对较低，但是需要选取建设在适度和稳定的河流上，水轮发电机的发电成本相对较低，但是发电机的成本较高。

通信网络要求基站等设备提供小时稳定运行，基站设备除分布在市区外，还大量分布在沙漠海岛山顶等各种环境中，覆盖面积宽广，般无人值守，对电源可靠性和寿命具有高要求。

太阳能供电系统的光伏电池将太阳能直接转化为电能，通过光伏组件的串并联方式提供基站需要的电压，实现能量的静止变换，与具备机械转动部件的发电机相比较，维护工作量很少。

对小于的基站负载，是合适的边远地区供电系统方案，尤其在全球原油价格高企的发展趋势下，光伏发电系统的成本优势日益明显。

通信基站光伏供电系统通信基站太阳能供电系统由光伏组件阵列支架汇线盒充放电控制器蓄电池组逆变器组件般采用单晶硅或多晶硅电池，每个电池输出电压大约为，般组件采用个太阳电池串联，所以为了得到电压范围，需要两块组件串联使用。

功率等级尽量选取产量较大的规格，如和等几种规格。

太小的组件规格导致支架设计南昌航空大学毕业设计论文成本增加和占地面积增加，而过大的组件规格使用的太阳电池成品率较低，电池成本相对较高。

根据负载容量和当地太阳能资源情况选取组件并联数。

多个光伏组件并联构成阵列，采用镀锌钢材支架支撑组件，使组件具备定的倾斜角度，同时固定组件，抵抗风吹。

对于光伏系统，为了降低蓄电池用量和系统成本，需要在冬季获得最大的太阳能辐照，这样就需要将组件的倾角设置成比当地纬度大。

当阴雨天气或者夜间，无太阳光或者辐照变弱，无法提供负载需要的能量时，蓄电池组继续为负载提供所需能量。

蓄电池组的容量根据负载容量连续阴雨天时的自给天数放电深度确定。

应用实例图是中兴通讯在布基纳法索农村地区提供的个光伏供电系统实例。

当地纬度是北纬，连续阴雨天自给天数为天，基站负载类型是和微波，负载功率为。

根据这些信息，系统配置如下光伏组件块组件蓄电池组胶体蓄电池组充放电控制器控制器。

该项目配置了个太阳能供电的站点，这些站点的负载功耗范围，容量相对