摘 要

随着太阳能利用技术的研究，太阳能光伏系统的运行成本大幅度降低，太阳能光伏设备的发展渐趋完善，太阳能产业的发展前景一片光明。

由于光伏发电系统的发电性能受到当地天气，海拔，纬度的影响，需要我们在设计光伏发电站时对光伏发电站进行全面的动态分析，这样我们就可以提前预估项目的发电量，项目的可行性，并在此基础上进一步去优化太阳能光伏发电系统。本实验是主要通过SolarPV软件建立屋顶并网光伏电站系统的仿真平台，对设计的屋顶并网光伏发电站进行模拟与经济性分析。主要时对组件在不同温度和辐射强度下的性能，以及光伏发电系统在不同地点，不同月份，不同方位角的年预测发电量。

关键词：太阳能 屋顶并网光伏发电 设计与仿真 经济效益

Design and Simulation of 5kWp Rooftop Grid-connected Photovoltaic Power Station

Abstract

With the development of the solar energy industry, the equipment cost of solar photovoltaic systems is also greatly reduced, and it has a better prospect for development.

As the photovoltaic power generation system's power generation performance is affected by the local weather, altitude, and latitude, we need to conduct a comprehensive dynamic analysis of photovoltaic power stations when designing photovoltaic power stations so that we can estimate the project's power generation in advance and the project is feasible. Sexuality, and on this basis further to optimize the solar photovoltaic power generation system. This experiment is to establish a simulation platform for rooftop grid-connected photovoltaic power station system mainly through SolarPV software, and simulate and economically analyze the designed rooftop grid-connected photovoltaic power station. The main performance of the module at different temperatures and radiant intensities, and the annual power generation of PV systems at different locations, different months, and different azimuths.

Keywords: Solar energy; Rooftop grid-connected photovoltaic power station; Design and simulation; Economic beneifit

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 国内太阳能利用现状 1

1.2 国外太阳能利用情况 2

1.3 研究目的和意义 2

1.4 光伏发电技术的原理 3

1.5 光伏发电技术的应用 4

1.6 屋顶并网光伏发电仿真系统 4

1.7 本次研究的总结 5

第二章 仿真设计计算 6

2.1 南京地区气象数据 6

2.2 光伏组件 6

2.2.1 选型 6

2.2.2 光伏组件在极限温度下的电压 8

2.2.3 光伏组件的串并联方式 9

2.2.4 光伏阵列的排列 9

2.3 最佳倾角计算 10

2.4 逆变器选型 13

2.5 汇流箱选型 14

第三章 光伏组件性能分析 15

3.1 温度变化对光伏组件性能影响 15

3.1.1 分析方法 15

3.1.2 光伏组件性能研究 15

3.1.3 研究结果 16

3.2 辐照度变化对光伏组件性能的影响 17

3.2.1 分析方法 17

3.2.2 性能研究 17

3.2.3 研究结果 18

3.3 组件串阻对光伏电站发电性能的影响 19

3.3.1 分析方法 19

3.3.2 研究结果 19

3.4 组件不同内部结构对发电性能的比较 23

3.4.1 分析方法 23

3.4.2 研究结果 23

第四章 分析光伏电站的发电量 24

4.1 不同地点对光伏电站发电量的影响 24

4.1.1 分析方法 24

4.1.2 年预期发电量研究 24

4.2 一年中不同季度时间对预期发电量的影响 28

4.2.1 分析方法 28

4.2.2 预期发电量分析 29

4.3 光伏阵列的方位角对年预期发电量的影响 29

4.3.1 分析方法 29

4.3.2 研究结果 29

第五章 经济效益分析 31

5.1 成本分析 31

5.1.1 初始投资成本 31

5.1.2 年运行成本 32

5.1.3 周期性成本 32

5.2 项目可行性分析 33

5.2.1 节能减排效益 33

5.2.2 资源效益 33

第六章 结语 34

6.1 结论 34

6.2 对未来的展望 34

参考文献 36

致谢 38

绪论

国内太阳能利用现状

自从新世纪以后，我们国家把经济发展列为国情之一。处于经济发展和工业发展的需要国家将大量的精力和资源投入一些具有污染的行业中，但在高速发展这样的表面现象下，都是在破坏环境的基础上建立起来的，这是无可避免的。但是人民的物质生水平必将愈来愈高，这就使得能源的消耗会越来越大，最终出现供求不平衡的问题，由此导致了环境问题的加重。所以 21 世纪中，国家对新能源的开发与利用的重视程度加大，而在新世纪新能源开发利用中，太阳能因为它清洁，安全，高效的特点，成为大家最关注的新能源之一。因此只有发展太阳能，我国的经济发展方式才能变得更加合理，如此方能重整我国的资源环境，实现社会主义的可持续发展^[1] 。

中国作为年总辐射量为 500MJ/m² 且地域广阔的国家，太阳能资源非常丰富，将我国的理论太阳能资源储量转换成标准煤可以达到 17000 亿吨^[2] ，因此我国的太阳能发展前景十分广阔。我国的太阳能产业发展也不晚，早在 19 世纪 70 年代初，我国的太阳能产业顺应着国家政策和民众需求，规模已经不小。

太阳能最为主要的两种利用方式是光利用和热利用^[3] 。在国内已有相当规模的太阳能热水器是热利用的主要表现形式，新兴的太阳能光伏电池和光伏电站则是主要的光利用方式^[4] 。虽然在我国起步较晚的光伏电站在国际上的竞争力并不强势，但还有在国内发展很迅速的光伏电池，具有很强的竞争力。将光伏产业的开发和研究作为我国缓解能源短缺、建设环境友好社会、培育新兴产业的重要发展方向，这是完全契合基本国情和未来能源发展战略的举措。从 1958 年我国正式启动光伏技术的研发工作开始，到 20 世纪末通讯和工业等领域逐渐接受光伏技术为止，经过三十余年的奋斗，突破性的进展和研究经验被我国新能源发电领域的先驱获得。我国一直以来都十分重视这一产业，早在 21 世纪初就将光伏并网发电列入重点研发项目。现如今在纽约、伦敦等海外市场及国内证券市场上至少已有 10 多家国内光伏企业。

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