[精品論文]太陽(yáng)能光伏發(fā)電論文光伏發(fā)電論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 QQ1714879127太陽(yáng)能光伏發(fā)電論文光伏發(fā)電論文太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在鐵路站房中的應(yīng)用摘要：結(jié)合呼東鐵路站房太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具體闡述并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成及功能，并對(duì)站房光伏發(fā)電系統(tǒng)的效益進(jìn)行分析。 關(guān)鍵詞：鐵路站房；太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)；太陽(yáng)能光伏電池板；并網(wǎng)光伏發(fā)電；系統(tǒng)構(gòu)成及功能。 0、引言 太陽(yáng)能作為清潔、無污染、方便易得的可再生建筑能源，越來越受到人們的青睞，它在建筑中的應(yīng)用有著其它能源不可比擬的優(yōu)越性，正在全球飛速發(fā)展。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)安全可靠、無噪音、無振動(dòng)、無污染、無需消耗燃料，無需架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電，建設(shè)周期短、可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)便，對(duì)于緩解常規(guī)能源的短缺和減少環(huán)境污染具有重要的意義，目前我國(guó)在太陽(yáng)能利用方面取得了可喜的成就。呼東站房作為呼和浩特地區(qū)重要的特大型鐵路客運(yùn)站房，具有重要的地理交通位置，這一新技術(shù)的應(yīng)用，為可持續(xù)發(fā)展的綠色能源技術(shù)與系統(tǒng)在鐵路站房領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新的篇章。 1、呼東站房光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 1)呼和浩特的地理位置及氣候條件為太陽(yáng)能資源的利用提供了非常有利的條件。 我國(guó)幅員遼闊，全國(guó)各地的太陽(yáng)能資源儲(chǔ)量存在很大差異。根據(jù)各地太陽(yáng)總輻射量的多少，可將全國(guó)劃分為4類地區(qū)，如下圖、表所示。 由此可見，呼和浩特處于太陽(yáng)能較豐富的類地區(qū)，年日照量約6000MJ/(m2a)。可以充分利用當(dāng)?shù)氐奶?yáng)能資源來發(fā)展經(jīng)濟(jì)，在有限的城市空間實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的無限利用。 2)呼和浩特處于內(nèi)蒙旅游勝地，建造在鐵路站房的光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的實(shí)施，隨著人員的流動(dòng)，對(duì)利用可再生能源的宣傳將會(huì)起到積極的模范帶頭作用，使太陽(yáng)能高端利用具有較高的社會(huì)效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。 3)呼東站房建筑體系龐大，光伏發(fā)電系統(tǒng)功能與建筑造型的有機(jī)結(jié)合，既能節(jié)省太陽(yáng)能電池板的放置空間及支撐結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)建設(shè)成本，又能利用光電池的特性減少室內(nèi)外溫差引起的熱能損失，利于建筑節(jié)能，同時(shí)使建筑外觀更具技術(shù)魅力及節(jié)能宣傳效果。 4)呼東站房建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，將會(huì)為我國(guó)鐵路建設(shè)的科技化、高速化、節(jié)能化發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力的保證。 2、站房太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容 光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由光電池板、逆變器、控制器、蓄電池及監(jiān)控裝置幾部分組成。其中光電池板是直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的關(guān)鍵組件。目前國(guó)內(nèi)外的太陽(yáng)能電池板有三類，即單晶硅、多晶硅及非晶硅薄膜電池板。 2.1太陽(yáng)能光伏電池板的選擇 根據(jù)電池板的特性，結(jié)合呼東站房所處的氣候環(huán)境特點(diǎn)及工程投資情況，并考慮到建筑的美觀性，設(shè)計(jì)選擇了非晶硅薄膜電池板。這種光電池材料和制造工藝成本低，具備弱光發(fā)電的性能；非晶硅薄膜電池受風(fēng)沙、雨雪等天氣的影響很小，工作不受環(huán)境影響；具有透光性，不同透光度的電池板顯示的顏色也不一樣，可以更好的表現(xiàn)建筑創(chuàng)意。 太陽(yáng)能光電池板與建筑的結(jié)合形式有兩大類：一類是光伏方陣與建筑的結(jié)合。將光伏方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣載體，起支承作用；另一類是光伏方陣與建筑的集成。光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一部分，如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光頂?shù)?。結(jié)合站房的建筑特點(diǎn)及節(jié)能要求，采用光伏方陣與建筑的結(jié)合形式，穹頂外圍的屋頂均采用白色鋁合金屋面，設(shè)計(jì)考慮將光伏方陣直接鋪設(shè)在穹頂四周的六角形斜屋面上，來充分接收太陽(yáng)光，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用率。如下圖所示： 2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方式 光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方式主要有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種形式。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到獨(dú)立系統(tǒng)需要配備大容量的蓄電池來儲(chǔ)能，這必然會(huì)增加系統(tǒng)的投資，而且站房?jī)?nèi)必須提供足夠的空間和合適的環(huán)境來放置這些蓄電池。綜合站房的實(shí)際情況，選擇了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)就是將太陽(yáng)能電池發(fā)出的直流電通過逆變器變換成交流電輸送到電網(wǎng)，或與電網(wǎng)端接同時(shí)輸出到低壓負(fù)載，也就是當(dāng)時(shí)發(fā)電當(dāng)時(shí)使用。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了蓄電池占用的空間，發(fā)電容量可做得很大，并可保障用電設(shè)備電源的可靠性。但由于逆變器輸出與電網(wǎng)并聯(lián)，必須保持兩組電源電壓、相位、頻率等電氣特性的一致性，否則會(huì)造成兩組電源之間的充放電，引起整個(gè)電源系統(tǒng)的內(nèi)耗和不穩(wěn)定。站房用電負(fù)荷遠(yuǎn)大于太陽(yáng)能發(fā)電電力，采用太陽(yáng)能所發(fā)的電與市電并聯(lián)形式后向用電負(fù)荷供電，原則是優(yōu)先使用太陽(yáng)能所產(chǎn)生的電力。當(dāng)太陽(yáng)能所產(chǎn)生的電力小于用電量時(shí)，市電作為補(bǔ)充。由于太陽(yáng)能所發(fā)電力未直接接入市電網(wǎng)絡(luò)，也無須與供電部門聯(lián)絡(luò)，因此十分靈活便利。此系統(tǒng)適合于包括中國(guó)在內(nèi)的一些發(fā)展中國(guó)家，尤其適用于全面改造城市電網(wǎng)阻力大的城市或地區(qū)。 2.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成及功能 1)系統(tǒng)構(gòu)成 整個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)光伏方陣安裝面積4200m2，總共828大塊非晶硅太陽(yáng)能薄膜電池組件組成，安裝在屋面六邊形區(qū)域上，直流峰值總功率132.48kW。828大塊非晶硅太陽(yáng)能薄膜電池組件按照建筑屋面造型及布局分成了六大部分，每部分有138塊組件，分成3.5個(gè)子陣列，其中3個(gè)采用2串20并方式組成，多出的18塊太陽(yáng)能電池組件與相鄰部分的18塊合并組成一個(gè)2串18并子陣列。整個(gè)屋面光伏方陣由21個(gè)光伏子陣列構(gòu)成，每個(gè)子陣列將直流接線匯集到一個(gè)安裝有浪涌保護(hù)器的二極管集線盒內(nèi)，通過光伏電纜輸送到并網(wǎng)逆變器，將直流電逆變?yōu)閱蜗?20V交流電。21臺(tái)并網(wǎng)逆變器的輸出送到并網(wǎng)控制器，通過均衡匹配組成三相交流電，直接接入站房低壓電力系統(tǒng)供負(fù)載使用，做到即時(shí)消耗電能。 為了保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，及時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境數(shù)據(jù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套光伏通訊與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。21臺(tái)并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸給一臺(tái)數(shù)據(jù)采集器，采集器將它接收到的信息存儲(chǔ)處理后，通過RS485通訊線發(fā)送給與之相連的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)利用所安裝的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使整個(gè)電站的運(yùn)行性能、運(yùn)行趨勢(shì)、故障和潛在問題都能夠得到快速檢測(cè)并及時(shí)發(fā)送給用戶進(jìn)行處理。 2)系統(tǒng)主要功能 同步閉環(huán)控制功能：實(shí)時(shí)對(duì)外部電網(wǎng)的電壓、相位、頻率等信號(hào)進(jìn)行采樣并比較，始終保證逆變器輸出與外部電網(wǎng)同步。 最大功率跟蹤功能：逆變器最基本的功能，保證逆變的電能最大化。 具有自動(dòng)關(guān)閉與運(yùn)行功能：逆變器實(shí)時(shí)對(duì)外部電網(wǎng)電能質(zhì)量參數(shù)、直流輸入、交流輸出的電壓、電流等信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)會(huì)自動(dòng)保護(hù)關(guān)閉，斷開外部輸出；當(dāng)外部電網(wǎng)或其它恢復(fù)正常時(shí)，逆變器系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)并延時(shí)一定時(shí)間，才恢復(fù)交流輸出并自動(dòng)并網(wǎng)運(yùn)行。 具有完善的保護(hù)功能，包括過壓、欠壓、過載過流、短路、漏電及防孤島效應(yīng)等保護(hù)功能；在小功率狀態(tài)高效運(yùn)行，轉(zhuǎn)換效率達(dá)96.1。 并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，選擇高品質(zhì)的逆變產(chǎn)品是整個(gè)系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行的基本條件。并網(wǎng)逆變器均帶有隔離變壓器，使得逆變器的直流輸入和交流輸出之間電氣隔離開來，具有防孤島保護(hù)單元，能有效地防止孤島效應(yīng)。此外，在并網(wǎng)逆變器檢測(cè)到電網(wǎng)失電后，會(huì)立即停止工作，當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)，并網(wǎng)逆變器并不會(huì)立即投入運(yùn)行，而是需要持續(xù)檢測(cè)電網(wǎng)信號(hào)在一段時(shí)間內(nèi)完全正常，才重新投入運(yùn)行。 3、呼東站房光伏發(fā)電系統(tǒng)的效益分析 3.1社會(huì)效益分析 能源是人類社會(huì)得以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，目前人類獲得絕大多數(shù)能源式礦物燃料，如煤、石油等。此類能源并不是取之不盡的，并隨著這些能源的消耗，已造成日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，當(dāng)今世界上已將節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境作為主要的技術(shù)研究和科學(xué)發(fā)展的課題，運(yùn)用自然能源、可再生能源的需求逐步增加。自然能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等，而地球能獲得的太陽(yáng)能相當(dāng)于2億個(gè)中型核電站的總發(fā)電量，太陽(yáng)能是一種取之不盡，用之不竭的能源。因而我們通過高科技手段將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能，并加以高效利用。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)在于：它不需要燃料，不產(chǎn)生廢氣，無余熱，無廢渣，無噪音污染，可用來發(fā)電。 3.2經(jīng)濟(jì)效益分析 呼和浩特位于中國(guó)北方內(nèi)蒙古自治區(qū)中部的土默川平原上，東徑11046至11210，北緯3935至4051。年平均溫度3，極端最低溫度32.8，極端最高溫度37，年均日照數(shù)為2945小時(shí)，年平均日輻射量為16574KJ/m2。 根據(jù)熱功當(dāng)量：1千瓦小時(shí)3600千焦耳，將日輻射量換算為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)(1000W/m2)下的平均日輻射時(shí)數(shù)H為：HHt3600-1657436004.6(小時(shí)) 呼和浩特東站太陽(yáng)能電池板直流額定功率為132.48千瓦 則日平均發(fā)電量為：132.484.6609(度) 年平均發(fā)電量：609365222285(度) 3.3環(huán)保效益分析 光伏發(fā)電系統(tǒng)不僅具有良好的社會(huì)效益，而且具有巨大的環(huán)保效益，發(fā)電系統(tǒng)是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，光電池在發(fā)電過程中，不會(huì)排放二氧化碳及二氧化硫等會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的有害氣體，對(duì)環(huán)境沒有產(chǎn)生污染，也不會(huì)產(chǎn)生噪音，是一種潔凈的能源。光電板成分中沒有有毒物質(zhì)，不會(huì)在建筑物起火時(shí)出現(xiàn)任何諸如釋放有毒氣體等危險(xiǎn)。 根據(jù)專家統(tǒng)計(jì)：每節(jié)約1度(千瓦時(shí))電，就相應(yīng)節(jié)約了0.379升燃油或0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)減少污染排放0.272千克碳粉塵、0.997千克二氧化碳(CO2)、0.03千克二氧化硫(SO2)、0.015千克氮氧化物，節(jié)約用水40升。則該光伏發(fā)電系統(tǒng)建成后，可節(jié)省輕柴油8.42萬升或標(biāo)準(zhǔn)煤88.91噸，這也意味著少排放221.62噸的二氧化碳、6.69噸的二氧化硫和3.33噸氮氧化物。同時(shí)減少因火力發(fā)電產(chǎn)生的60.46噸粉塵，節(jié)約88.91萬升凈水，在社會(huì)效益和節(jié)能減排方面效果顯著。 4、結(jié)束語(yǔ) 我國(guó)的光伏發(fā)電技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)還需做好以下工作： 1)降低太陽(yáng)光伏組件的價(jià)格，提高光電轉(zhuǎn)換效率。 2)提高逆變電器的性能指標(biāo)，提高轉(zhuǎn)換效率和降低畸變系數(shù)。 3)太陽(yáng)光伏組件應(yīng)多樣化，以滿足建筑物設(shè)計(jì)要求。 4)政府和有關(guān)部門應(yīng)對(duì)并網(wǎng)光伏發(fā)電給予更多的政策支持。 太陽(yáng)能屋頂發(fā)電的最終實(shí)施既要吸取國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)，又要結(jié)合我國(guó)國(guó)情，針對(duì)具體工程對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行方式和