家用独立光伏发电系统的优化设计.pdf

家用独立光伏发电系统的优化设计(武汉工程大学理学院武汉430200)摘要：针对目前世界能源逐步短缺为使太阳能这一新能源更好的服务于千家万户用电需求以武汉地区为例根据当地的气象、环境状况及具体负载情况进行家用独立光伏发电系统设计对系统的光伏倾角、光伏电池板、蓄电池、控制器及逆变器等进行了优化的设计与选择在满足用户供电需求下尽量减少初始投资同时简单介绍了下设计过程中应注意的事项[1]。用专业的光伏软件PVSYST对设计方案进行仿真对用户能量利用率、蓄电池工作进行了分析可知该光伏系统用户需求满足率为94.1%能量利用率为71.7%系统几乎能满足用户的需要。关键词：家用光伏发电系统；PVSYST仿真；光伏电池板；能量利用率中图分类号：文献标识码：0引言在全球气候变暖、人类生态环境恶化、常规能源资源短缺并造成环境污染的形式下太阳能光伏发电技术普遍得到各国政府的重视和支持。我国也在最近几年加快了可再生能源的发展光伏发电以它最具可持续发展这一特有的优势在中国能源结构中占据着十分重要的地位。我国2009年开始启动政策扶持太阳能发电2020年装机容量预计达到20GW目标超过日本。光伏发电已由补充能源向替代能源过度[2]。作为光能转换为电能的关键部件一太阳能电池其实转换效率受到限制。单晶硅电池的实验室效率目前为24.7%多晶硅电池的实验室效率达到20.3%但在国内实际商用电池方面单晶硅电池转换效率大部分在16%左右多晶硅电池转换效率在13%-15%之间。2010年5月左右晶澳太阳能公司实现了单晶硅电池转换效率达到18.7%这个转换效率居世界领先水平。由于同一地点每日天气状况气候条件等限制接收到的总辐射量不尽相同本文利用可以查阅的近年来气象数据如海拔、经纬度、阴雨天数、最长连续阴雨间隔、风速、地面每平方米的总辐射、散射辐射等信息利用PVSYST软件建立家用独立光伏发电系统模型。查阅相关文献设置软件里面的一些参数以月为单位来模拟光伏阵列的每月发电情况使发电能够满足该地家庭用电的基本要求。1独立光伏发电介绍一般来说独立运行光伏发电系统主要包括太阳能电池阵列、控制器、蓄电池组和逆变器等部分。太阳能电池阵列是整个系统能源的来源它把照射在其表面的太阳能转化为电能：控制器是整个系统的核心部件之一可采用光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)、能量管理和变换器输出控制其运行状态决定着系统的运行状态系统在控制器的管理下运行；蓄电池的功能在于储存太阳能电池阵列受光照时所发出的电能并在无光照时向负载供电；逆变器是将直流电变换为交流电的设备由于太阳能电池阵列和蓄电池发出的是直流电因此当系统向交流负载供电时逆变器是不可缺少的[3]。典型的家庭独立光伏发电系统结构如图1直-交变换光伏阵列控制器交直流负载直-直变换蓄电池组逆变图1独立光伏发电系统结构图Fig.1stand-alonePVpowersystem1.1独立光伏发电原理光子照射到金属上时它的能量可以被金属中某个电子全部吸收电子吸收的能量足够大能克服金属内部引力做功离开金属表面逃逸出来成为光电子。“光生伏特效应”简称“光伏效应”指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次是形成电压过程。有了电压就像筑高了大坝如果两者之