离网型光伏发电系统优化设计.pdf

第4卷第8期
608中国科技论文在线SciencepaperOnline2009年8月

绿色离网型光伏发电系统的优化设计与成本分析

王立娜，周克亮，卢闻州，程明
（东南大学电气工程学院，南京210096）

摘要：针对常规离网型光伏发电系统和氢气蓄能式光伏发电系统所存在的不足，提出了组合蓄能光伏发电系
统及其优化设计方法。该方法不仅可以消除太阳辐射和用户负荷间供需失配的影响，而且能够实现系统运行和
成本的优化。此外，还提出系统成本的计算方法。以我国北京地区的家庭用户为例，对各种光伏发电系统进行
了仿真验证，并对其发电成本进行了分析比较。
关键词：电工理论与新技术；组合蓄能；光伏发电；优化设计；成本分析
中图分类号：TM615文献标识码：A文章编号：1673－7180(2009)08－0608－8

Optimizationandcostanalysisofgreenoff-gridPVsystemwithhybrid
energystorage

WangLina，ZhouKeliang，LuWenzhou，ChengMing
(SchoolofElectricalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

Abstract:AnoptimizationmethodologyforthePVsystemwithhybridenergystoragewasproposed,addressingthe
shortcomingsoftheoff-gridconventionalPVsystemandthePVsystemwithhydrogenenergystorage.The
methodologycannotonlyeliminatetheeffectofsolarirradiationandmismatchingbetweenusers,butalsoachieve
theoptimizationofsystemoperationandcostreducing.Moreover,thesystemcostcalculationmethodisdeveloped.
CasestudiesarecarriedouttotestifytheeffectivenessoftheproposedPVgenerationsystemanditsdesignmethod.
Anelectricitycostanalysiswasalsoprovided.
Keywords:electricaltheoryandnewtechnology；hybridenergystorage；photovoltaicgeneration；optimalsystem
sizing;costanalysis

现阶段，虽然光伏发电成本比较高，但是对于那些远离
0引言
送、配电线而又必需电力的地方以及化石燃料匮乏、交
由于一次能源的枯竭和人类生存环境的恶化，新能通不便的偏远地区来说，采用离网型光伏发电系统是非
源的开发利用得到了世界各国的重视。光伏发电是一种常适用的[1-8]。
绿色电力，取之不尽，用之不竭，对环境友好，无污染。常规离网型光伏发电系统采用蓄电池作为蓄能装

基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20070286013)
作者简介：王立娜(1983－)，女，硕士研究生
通信联系人：周克亮，教授，[e-mail]

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2009年8月绿色离网型光伏发电系统的优化设计与成本分析609
置，如图1所示，泻放电阻R主要是用来保护蓄电池以出了采用了蓄电池与电解水制氢蓄能的组合方式取代
免其过充电。当PV板输出能量大于负荷需求时，蓄电了单一蓄能方式的组合蓄能光伏发电系统及其优化设
池充电，多余能量储存于蓄电池中；反之，PV板输出计方法。该方法不仅可以消除太阳辐射和用户负荷间供
能量不能满足负荷所需时，蓄电池放电，以补充负荷不需失配的影响，而且能够实现系统运行和成本的优化。

足。该系统有2条能量传输通道A和B将光伏电能PS此外，本文还提出了系统成本的分析计算方法。
供应给用户：通道（板→用户）将光伏电能通过
APV1离网型组合蓄能光伏发电系统
直接传输通道供应给用户；通道B（PV板→蓄电池→
用户）将电能经蓄电池缓冲后供应给用户。由于太阳辐如图3所示，组合蓄能系统的能量传输通道除了常
射随地点和时间不断变化，而用户负荷也是不断变化规系统和氢气蓄能系统的通道A,B,C外，还有1条能
的，这就造成太阳辐射和负荷二者之间的供需失配，因量传输通道D（PV板→电解氢装置→氢气罐→燃料电
此常规光伏发电系统需要很大的蓄电池容量（在太阳辐池→蓄电池→用户）。系