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户用光伏系统设计与实验研究

作　者: 谈金军
导　师: 朱华
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 户用光伏系统 “压控式”VRLA蓄电池充电控制系统设计实验研究
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

太阳能光伏发电是太阳能利用的重要方面,它具有安全可靠、运动部件少、噪音小、维护简便、使用寿命长、不消耗燃料、供电自主性、灵活性高等特点。从长远来看,太阳能光伏发电是实现可持续发展的理想选择。据国际能源组织(IEA)预测,到2040年世界光伏发电量将达到总发电量的20%。以往的光伏系统设计往往只是考虑经纬度、辐射强度和日照时间等因素的影响,将辐射数据进行“直散分离”,最终划归到标准情况下估算出光伏组件的日、月、年发电量,而在对蓄电池容量进行设计时也往往设计成蓄电池维持历年最长的阴雨天数所需的容量。这样直接导致对光伏组件发电量估计的偏差以及蓄电池容量匹配的偏大化。本文在借鉴前人研究结果的基础上对户用光伏系统进行了改进设计和实验研究。从能量平衡的角度出发对太阳能方阵发电量、负载耗电量和蓄电池容量进行了匹配设计。为从设计上保证户用光伏系统实际运行效果,在对太阳能组件和蓄电池进行初步选型之后,从太阳能电池组件温度、环境温度、辐射强度、日照时间、风速等对太阳能电池组件能量输出性能造成影响的因素出发,对系统的匹配情况进行了校核。为检验设计的户用光伏系统,对系统进行了实验研究。实验结果表明,光伏系统运行状况良好,发电量完全可以满足负载对耗电量的需求。另外,实验还对比了不同天气状况下,辐射强度、充电电流、环境温度、太阳能电池组件温度变化曲线,可以发现太阳电池组件温度受辐射强度、环境温度等因素的影响。蓄电池失效和寿命短是制约光伏发电系统推广的一个重要方面,为此,在综合对比各种光伏系统常用蓄电池的基础上,针对广泛采用的铅酸蓄电池进行了实验研究。本文针对阀控式铅酸蓄电池采用一种新的充电控制方法——“压控法”。“压控式”阀控式铅酸蓄电池由浙江大学提出并申请了专利。“压控法”是从内部氧循环理论出发提出的不同于传统“电控法”的充电控制方式,因为主要采用内压等参数来控制蓄电池的充电过程,所以简称为“压控法”。实验结果表明“压控法”充电控制方式可有效改善蓄电池的高低温充电特性,可有效减少过充以及由过充导致的潜在热失控的发生,又因为压控点处于阀控点之前,从而避免了蓄电池失水现象的发生。“压控法”控制电路比较简单,却取得了良好的效果,如果“压控法”加以推广,将会对光伏系统工程应用起到积极的推动作用。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-18
  1.1 光伏发电市场现状及展望  11-14
  1.2 分布式能源的可行性  14-15
  1.3 国内外研究现状  15-17
  1.4 本文主要研究内容  17-18
第2章光伏系统  18-29
  2.1 光伏系统的分类  18-19
  2.2 太阳能光伏系统的特点  19-20
  2.3 光伏系统部件  20-29
    2.3.1 太阳能电池组件  20-23
    2.3.2 蓄电池  23-27
    2.3.3 其它部件  27-29
第3章光伏系统设计研究  29-48
  3.1 设计步骤  29-31
  3.2 设计实例  31-48
    3.2.1 历年气象资料  31-32
    3.2.2 太阳辐射计算  32-39
    3.2.3 负载耗电量  39
    3.2.4 太阳能电池方阵设计  39-41
    3.2.5 确定蓄电池容量  41-42
    3.2.6 设计校验  42-48
第4章光伏系统实验研究  48-72
  4.1 "压控式" VRLA蓄电池实验  48-58
    4.1.1 "压控式" VRLA蓄电池工作原理  50-51
    4.1.2 "压控式" 蓄电池高低温特性试验  51-53
    4.1.3 "压控式" VRLA蓄电池高温充常温放特性实验研究  53-58
  4.2 户用光伏系统实验  58-72
    4.2.1 户用光伏系统实验方案  59-60
    4.2.2 户用光伏系统性能测试  60-72
第5章总结与展望  72-74
  5.1 总结  72-73
  5.2 展望  73-74
参考文献  74-80
作者简历  80
攻读硕士学位期间发表的论文  80

户用光伏系统设计与实验研究

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