發(fā)布時(shí)間：2020-08-07 04:18

【摘要】：光伏建筑一體化(BIPV,Building Integrate Photovoltaic)是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要形式,是將光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)有機(jī)的融入到建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中,使其兼顧發(fā)電與建筑美觀。BIPV系統(tǒng)與地面光伏電站相比,主要的不足是受限于建筑外觀的影響,無(wú)法為光伏系統(tǒng)提供最佳的方位角和傾角。因此,適用于光伏電站的預(yù)測(cè)模型并不適用于BIPV系統(tǒng),建立適用于BIPV系統(tǒng)發(fā)電量預(yù)測(cè)模型在BIPV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中具有非常重要的實(shí)用價(jià)值與研究意義。本文參考國(guó)內(nèi)外用于預(yù)測(cè)地面光伏電站發(fā)電量的計(jì)算方法,建立了適用于BIPV系統(tǒng)發(fā)電量的計(jì)算仿真模型,并對(duì)不同方位角和傾角的BIPV系統(tǒng)發(fā)電量和收益進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。首先研究了目前發(fā)電量預(yù)測(cè)方法在BIPV應(yīng)用中的不足,得到相關(guān)方法把照射在組件上所有輻射量均看做正入射,沒(méi)有把非正入射光線的入射率考慮到計(jì)算當(dāng)中去。因此,本文通過(guò)計(jì)算逐時(shí)的太陽(yáng)光線入射角,得到逐時(shí)的太陽(yáng)光線入射率,從而提高計(jì)算輻射量的準(zhǔn)確度。其次研究了影響B(tài)IPV系統(tǒng)發(fā)電量的主要因素,系統(tǒng)性地分析了輻照度、方位角、傾角、溫度、灰塵以及安裝方式對(duì)系統(tǒng)發(fā)電量的影響,明確了相關(guān)影響因素的影響因子,從而建立了發(fā)電量和收益的數(shù)學(xué)與Simulink仿真模型。再次搭建了8組可調(diào)節(jié)方位角與傾角的BIPV系統(tǒng),針對(duì)不同方位角和傾角的BIPV系統(tǒng)分別進(jìn)行了一個(gè)月的實(shí)驗(yàn),采集了實(shí)驗(yàn)所需的逐時(shí)發(fā)電量與逐日發(fā)電量數(shù)據(jù)。同時(shí),通過(guò)氣象系統(tǒng)采集了對(duì)應(yīng)的逐時(shí)直射輻射量、散射輻射量與環(huán)境溫度。最后,分別使用PVsyst軟件、Polysun軟件和建立的仿真模型仿真不同方位角和傾角的BIPV系統(tǒng),得到對(duì)應(yīng)的仿真數(shù)據(jù)。以實(shí)驗(yàn)得到的發(fā)電量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn),將仿真數(shù)據(jù)與其進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了仿真數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確度,且誤差控制在4%左右,小于另外兩個(gè)軟件的誤差。同時(shí)對(duì)不同方位角和傾角的BIPV系統(tǒng)的收益進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算,得到了系統(tǒng)全生命周期所需要的總投資與產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益,為BIPV系統(tǒng)的應(yīng)用提供了理論支撐與設(shè)計(jì)參考。
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM615;TU201
【圖文】：

(b) p 型半導(dǎo)體圖 2.1 摻雜半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)原理圖太陽(yáng)電池發(fā)電是利用半導(dǎo)體 p-n 結(jié)的光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能波長(zhǎng)的光入射到電池內(nèi)部時(shí)，入射光子分被為發(fā)射區(qū)、勢(shì)壘區(qū)和基區(qū)子所吸收，價(jià)帶電子吸收光子后激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。由于在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng) (由 n 區(qū)指向 p 區(qū))，產(chǎn)生在勢(shì)壘區(qū)的電子-空穴生在在勢(shì)壘區(qū)外但通過(guò)濃度梯度擴(kuò)散進(jìn)勢(shì)壘區(qū)的電子和空穴，在靜電下，將電子掃入 n 區(qū)，將空穴掃入 p 區(qū)。使 p 區(qū)電勢(shì)升高，n 區(qū)電勢(shì)降 結(jié)兩端形成光生電流。如果將電池兩端接入負(fù)載，在持續(xù)的光照下，就從太陽(yáng)電池的 p 端經(jīng)過(guò)負(fù)載流入 n 端,這就是結(jié)太陽(yáng)電池的工作原理。

(b) p 型半導(dǎo)體圖 2.1 摻雜半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)原理圖陽(yáng)電池發(fā)電是利用半導(dǎo)體 p-n 結(jié)的光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能長(zhǎng)的光入射到電池內(nèi)部時(shí)，入射光子分被為發(fā)射區(qū)、勢(shì)壘區(qū)和基區(qū)的所吸收，價(jià)帶電子吸收光子后激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。由于勢(shì)著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng) (由 n 區(qū)指向 p 區(qū))，產(chǎn)生在勢(shì)壘區(qū)的電子-空穴對(duì)在在勢(shì)壘區(qū)外但通過(guò)濃度梯度擴(kuò)散進(jìn)勢(shì)壘區(qū)的電子和空穴，在靜電場(chǎng)，將電子掃入 n 區(qū)，將空穴掃入 p 區(qū)。使 p 區(qū)電勢(shì)升高，n 區(qū)電勢(shì)降端形成光生電流。如果將電池兩端接入負(fù)載，在持續(xù)的光照下，就會(huì)太陽(yáng)電池的 p 端經(jīng)過(guò)負(fù)載流入 n 端,這就是結(jié)太陽(yáng)電池的工作原理。

圖 2.3 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)原理圖如圖 2.3 所示，光伏組件把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能的并網(wǎng)逆變器進(jìn)行逆變，最大限度的將組建產(chǎn)生的電能輸出，首先供用戶使用，多余的電能輸送到電網(wǎng)中。這是一種非常經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行方式是光伏發(fā)電的發(fā)展方向[33]。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模大小可并入不現(xiàn)規(guī)格的公用電網(wǎng)，如 1~5kW 的屋頂光伏系統(tǒng)并入 220V 或 380V 的低壓側(cè)電網(wǎng)，兆瓦級(jí)的光伏電站應(yīng)考慮并入 10kV 以上的高壓電網(wǎng)。對(duì)于并入高壓電網(wǎng)的光伏系統(tǒng)，在逆變器的輸出端還應(yīng)增加升壓變壓器。（1）光伏組件方陣光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，通過(guò)組件中的太陽(yáng)電池將太陽(yáng)輻射能吸收并轉(zhuǎn)化成電能。然后將組件產(chǎn)生的電能輸送并存儲(chǔ)到儲(chǔ)能裝置中，或者供給負(fù)載，或者直接并入電網(wǎng)中。光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率和各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電性能。光伏組件尺寸大小的選擇由光伏陣列的

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2783472