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黄河光伏1MW屋顶光伏发电系统项目的设计研究

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1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 屋顶光伏发电的国内外现状

1.3 屋顶光伏发电系统的分类

1.4 屋顶光伏发电系统的组成和设计概述

1.5 本文的主要工作

2 应用于屋顶光伏发电系统的相关技术

2.1 最大功率跟踪技术

2.2 最佳倾角技术

2.3 最佳倾角设计的仿真

2.4 逆变技术

2.5 本章小结

3 分布式屋顶光伏系统的设计及预算

3.1 项目的概况及目标

3.2 项目的设计

3.3 项目设备的选型

3.4 全系统的效益预算

3.5 本章小结

4 项目的安装及运行调试

4.1 屋顶光伏发电系统的安装

4.2 系统的检测

4.3 屋顶光伏发电系统的运行调试

4.4 全系统日常运行的监测

4.5 本章小结

5 应用于光伏系统逆变器的进一步研究

5.1 对项目所用逆变器的分析及仿真

5.2 Z源逆变器的研究

5.3 改进型Z源逆变器

5.4 关于Z源逆变器在工程中并网运行

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文的主要结论

6.2 后续研究工作与展望

致谢

参考文献

附 录

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摘要

在石化资源日益短缺的今天,世界各国相继将目光投向可再生能源的开发和利用上。太阳能凭借其资源分布广泛、用之不竭、环境友好等众多的优点发展速度相当快。在太阳能的各项应用中,光伏发电倍受青睐,在光伏发电技术日益成熟,相关硬件设备价格下调的大环境之下,光伏发电的实际应用也日益广泛,并逐渐从补充能源向替代能源过渡。在光伏发电的技术中,屋顶光伏发电系统可以和既有建筑有机结合、空间利用率高、即发即用损耗小等优点迅速成为广大研究的热点。基于此,本文对光伏发电系统中的一些关键问题——光伏电池的最大功率跟踪,光伏阵列的最佳倾角,逆变技术以及光伏建筑一体化的经济效益预算等发面进行了研究,并取得了一定的成果,主要的研究内容可以归结如下:
  ①通过广泛的查阅有关光伏发电的资料,了解了有关光伏发电系统的国内外研究状况,掌握了光伏发电系统的相应组成及其工作原理,了解屋顶光伏发电系统的分类。
  ②针对屋顶光伏发电系统,对其相关的核心技术进行了分析,对最多功率跟踪技术的原理和常用方法进行了分析。同时针对传统光伏阵列的安装倾角,采用当地的纬度方法,运用Hay辐射模型,推导出光伏阵列朝向赤道的最佳倾角公式,并根据重庆过去十年的气象数据在Matlab中进行仿真得出了年最佳倾角。同时引入方位角参数,推导出太阳能电池板在任意方向最佳倾角的公式。
  ③对黄河光伏1MW屋顶光伏发电系统项目进行概述,通过用户方提供的数据及设计要求,对具体的并网方式、安装倾角、光伏电池封装及安放进行设计,同时对项目中涉及到的外围设计防雷设计进行了阐述,同时结合所学知识对项目所用的光伏电池进行了选型。
  ④针对项目完成施工之后,对施工后系统各部分进行检测,同时在检测合格之后对项目进行了为期三天的试运行,并解决了试运行后所产生的问题。屋顶光伏发电系统在试运行和投入使用都获得了较好的效果,证明了设计和选型的正确性和可行性。
  ⑤针对在项目完成后整体能效较低的问题,对逆变器环节进行进一步的研究。采用 Z源逆变器进行研究分析,来解决传统逆变器升压能力有限,启动冲击严重,输出电流断续等方面的不足的问题,同时提出了改进型 Z源逆变器。在理论分析的基础之上,利用改进型 Z源并网逆变器进行了单相的并网仿真研究,验证了理论的正确性和可行性,希望将其应用到未来的实际工作中。

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