光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制

1、中山大學(xué)碩士學(xué)位論文光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制姓名：鄧濤申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：沈輝20060524理工學(xué)院硬士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制凝聚態(tài)物理碩士生：鄧濤指導(dǎo)教師：沈輝教授摘要近年來，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。其中，光伏系統(tǒng)的設(shè)計、評估與應(yīng)用十分重要：光伏系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)劣決定著光伏系統(tǒng)建成后運(yùn)行的好壞；對光伏系統(tǒng)進(jìn)行有效、科學(xué)的評估可以清楚地了解光伏系統(tǒng)的各方面性能，積累數(shù)據(jù)；而光伏系統(tǒng)的應(yīng)用對推廣光伏發(fā)電來說是必要的。本論文的主要工作就是圍繞著太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計、評估

2、和應(yīng)用進(jìn)行的。本文可以分為理論部分和實(shí)驗(yàn)部分。第一部分為理論基礎(chǔ)部分。首先論述了光伏系統(tǒng)設(shè)計的原則和流程，對目前光伏領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題光伏建筑一體化工程在設(shè)計中需要考慮的因素給出總結(jié)和分析；通過實(shí)測數(shù)據(jù)的采集和軟件模擬，對自己設(shè)計的小型光伏系統(tǒng)進(jìn)行分析和評估，有效評價了光伏組件的發(fā)電量，得出的結(jié)論有助于評估其他類似的大型光伏系統(tǒng)；在國內(nèi)首次詳細(xì)地對光伏系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益分析進(jìn)行理論說明以及案例解析，將國外生命周期成本的方法引入。國內(nèi)在光伏系統(tǒng)設(shè)計和評估方面，尤其是經(jīng)濟(jì)性評估方面一直沒有完整的理論基礎(chǔ)，本部分的工作一定程度上彌補(bǔ)了這一空白。第二部分為實(shí)驗(yàn)部分，本部分論述了作者碩士期間的主要工作研制開發(fā)一

3、臺新型太陽能電動車并對其進(jìn)行評估，詳細(xì)說明其設(shè)計原理、創(chuàng)新點(diǎn)、評估方法、結(jié)果以及太陽能電動車未來的發(fā)展趨勢。提出在電動車每天運(yùn)行公里的情況下，太陽能發(fā)電占以上的設(shè)計目標(biāo)。針對國內(nèi)同類產(chǎn)品的不足，首次采用太陽電池組件與車體一體化的設(shè)計理念，使得兩者更好地結(jié)合；首次采用的頂部雙層抽屜式結(jié)構(gòu)（已申請專利）有效增加了太陽電池組件數(shù)量、理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制提高了太陽能發(fā)電的比例；設(shè)計并制作的透明高效太陽電池組件增加了美觀性以及組件的發(fā)電效率；通過各種評估手段和方法分析太陽能電動車的運(yùn)行效果，得出相關(guān)結(jié)論，并達(dá)到設(shè)計前提出的目標(biāo)。研制的新型太陽能電動車采用了較多的新理

4、念、方法和手段，是至今為止國內(nèi)在該領(lǐng)域的重要探索和創(chuàng)新。最后，本文論述了太陽能電動車的發(fā)展趨勢和前景。指出隨著電動車技術(shù)和光伏技術(shù)的發(fā)展，通過合理的設(shè)計，太陽能電動車最終會得到廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：光伏系統(tǒng)；設(shè)計和評估；太陽能電動車；一體化設(shè)計；經(jīng)濟(jì)效益分析理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制：（），：；，（，（），：，理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制，（），：；理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制第章緒論面對世界能源與環(huán)境危機(jī)的加劇，大力發(fā)展?jié)崈?、可再生能源成為世界各國能源發(fā)展的戰(zhàn)略。因此，開發(fā)潔凈、可再生清潔能源己成為二十

5、一世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定性影響的五項技術(shù)領(lǐng)域之一。太陽能是地球上的清潔可再生能源，充分開發(fā)利用太陽能是世界各國政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策，其中陽光發(fā)電備受矚目。利用太陽能發(fā)電遠(yuǎn)期將大規(guī)模應(yīng)用，近期可解決特殊應(yīng)用領(lǐng)域的需要“。全球能源專家們預(yù)測，到年光伏發(fā)電在世界總發(fā)電量中將占到。進(jìn)入年代后，隨著常規(guī)發(fā)電方式成本的上升和人們對環(huán)境保護(hù)的日益重視，世界各國都投入了巨資來研究太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，一些國家紛紛實(shí)施、推廣太陽能屋頂計劃，如美國“百萬屋頂計劃”（年）、德國提出萬太陽屋頂計劃（）、日本“陽光屋頂計劃”等等。在世界范圍內(nèi)，太陽能光熱、光電利用已經(jīng)形成了新興產(chǎn)業(yè)，而且方興未艾。在太陽電池研

6、究和產(chǎn)業(yè)方面，歐美、日本、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家領(lǐng)先，在發(fā)展中國家印度的光電利用像軟件產(chǎn)業(yè)一樣值得稱道。尤其值得注意的是像英國石油（）這樣的一些國際著名石油公司也大規(guī)模地加大對太陽電池產(chǎn)業(yè)的投資。多年來，我國政府也非常重視太陽能等可再生潔凈能源的利用，在西部地區(qū)通過光明工程、鄉(xiāng)鄉(xiāng)通等一系列行動推廣太陽能利用，解決了無電地區(qū)的用電問題。隨著我國的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，缺電、燃料供應(yīng)緊張目益困擾我國的經(jīng)濟(jì)。我國政府正在新能源利用方面推出一系列新的舉措，如已經(jīng)出臺的“中華人民共和國可再生能源法”、國家“十五”攻關(guān)、國家等重大、重點(diǎn)項目都加大了太陽能研究的投入力度。年月日，國家總理溫家寶特地視察了我國最大的太陽電

7、池生產(chǎn)廠無錫尚德太陽能電力有限公司。溫總理指出，在可再生能源中，太陽能發(fā)電的技術(shù)含量最高、最有發(fā)展前途。希望無錫尚德加快培育發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)我國太陽能技術(shù)的發(fā)展，提高國際競爭能力。太陽能等可再生能源作為我國后續(xù)戰(zhàn)略能源得，到了高度的重視。隨著我國能源政策的調(diào)整，太陽能光電行業(yè)面臨一個前所未有好的發(fā)展機(jī)遇。上海、無錫、廣州、深圳、寧波、保定等地都將太陽電池的生產(chǎn)、應(yīng)用作為一個重點(diǎn)理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制高技術(shù)產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展?？梢灶A(yù)計，太陽能產(chǎn)業(yè)將如信息產(chǎn)業(yè)一樣在本世紀(jì)得到一驚人的發(fā)展。，光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成和基本原理太陽能光伏系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用形式各異，如系統(tǒng)規(guī)模

8、跨度很大，小到的太陽能燈，大到兆瓦級的太陽能光伏電站，其應(yīng)用形式也多種多樣，在家用、交通、通訊、空間應(yīng)用等諸多領(lǐng)域都能得到廣泛的應(yīng)用，但是其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。圖太陽能光伏應(yīng)用的各種形式圖太陽能光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖一般說來，一個完整的太陽能光伏系統(tǒng)包括如下主要組成部件：光伏組件、控制器、逆變器（交流負(fù)載）、蓄電池以及其他的相關(guān)的電力器件如電纜、交直流控制柜等。理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制上圖是一個典型的供應(yīng)直流負(fù)載的太陽能光伏系統(tǒng)圖。其中包含了太陽能光伏系統(tǒng)中的幾個主要部件：方陣由光伏組件按照系統(tǒng)需求串并聯(lián)而成，在太陽光照下將太陽能轉(zhuǎn)換成電能輸出，它是光伏系統(tǒng)的

9、產(chǎn)能部件。蓄電池它將方陣產(chǎn)生的電能儲存起來，當(dāng)光照不足或者負(fù)載需要的電能大于太陽電池發(fā)出的電量時，將儲存的電能釋放以滿足負(fù)載的能量需求，它是光伏系統(tǒng)的儲能部件。目前在太陽能光伏系統(tǒng)常用的蓄電池是鉛酸蓄電池，對于較高要求的系統(tǒng)通常采用的是深放電閥控式密封鉛酸蓄電池，深放電吸液式鉛酸蓄電池等?？刂破魉鼘π铍姵氐某?、放電條件加以規(guī)定和控制以及按照負(fù)載的電源需求控制光伏陣列以及蓄電池對負(fù)載的電能輸出，是整個系統(tǒng)的控制部分。目前隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，控制器的功能越來越強(qiáng)大，有將傳統(tǒng)的控制部分、逆變器以及監(jiān)測系統(tǒng)集成的趨勢，如公司的和系列的控制器就集成了上述三種功能。逆變器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，如果使用的負(fù)載含

10、有交流負(fù)載，那么還要使用逆變器設(shè)備，將光伏電池板產(chǎn)生的直流電或者蓄電池釋放的直流電轉(zhuǎn)化為負(fù)載需要的交流電。太陽能光伏供電系統(tǒng)的基本工作原理就是太陽能光伏陣列產(chǎn)生的電能通過控制器的控制給蓄電池充電或者在滿足負(fù)載需求的情況下直接給負(fù)載供電，如果日照不足或者是在夜間則由蓄電池在控制器的控制下給直流負(fù)載供電，對于含有交流負(fù)載的光伏而言，系統(tǒng)還需要增加逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。太陽能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用具有多種形式，但是其基本原理大同小異都如上所述。對于其他類型的光伏系統(tǒng)只是在控制機(jī)理和系統(tǒng)部件上根據(jù)實(shí)際的需要有所不同。光伏產(chǎn)業(yè)情況及其趨勢從應(yīng)用規(guī)模上講，對于大型的光伏電站而言，有規(guī)模越來越大的趨勢，因?yàn)橐?guī)

11、模越大越能產(chǎn)生規(guī)模效益，降低單位發(fā)電成本。光伏陣列的峰值功率規(guī)模都在兆瓦級，如德國的慕尼黑國際展覽中心的光伏工程，系統(tǒng)規(guī)模為，荷理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制蘭阿姆士特丹的園藝展覽會光伏工程，光伏陣列的峰值功率達(dá)到。對于一般的電器應(yīng)用，如家電產(chǎn)品的應(yīng)用，則朝著小型便攜的方向發(fā)展。太陽電池用于計算器、手表的供電已有很多年的歷史，手提式太陽能組件的出現(xiàn)又加寬了太陽能光伏在便攜式電器中使用的范疇，如收音機(jī)、播放器、便攜式電腦、手機(jī)充電器、照相機(jī)以及供應(yīng)急與野營者使用的太陽能手提燈等。從應(yīng)用形式上講，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，尤其是與建筑結(jié)合的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，是將來光伏發(fā)展的主要方向。年

12、代后，隨著常規(guī)發(fā)電方式成本上升和人們對環(huán)境保護(hù)的日益重視，一些國家紛紛實(shí)施推廣太陽能屋頂計劃，進(jìn)一步提出了“建筑物產(chǎn)生能源”的新概念“。光伏發(fā)電與建筑物集成化成為熱門課題，并在政府的支持下得到了長足的發(fā)展。如日本從年即開始推廣民用住宅屋頂光伏工程，從年的年間累計實(shí)施萬件，功率共計。美國太陽能百萬屋頂計；（），準(zhǔn)備在年以前，在萬座建筑物上安裝太陽能系統(tǒng)，光伏系統(tǒng)總安裝容量達(dá)。歐盟各國也有相應(yīng)的發(fā)展計劃，如德國的萬屋頂計劃等。光伏并網(wǎng)發(fā)電增長的速度越來越快，在整個光伏工業(yè)中所占的比例也越來越高。從應(yīng)用地域來講，傳統(tǒng)的光伏應(yīng)用主要是在偏遠(yuǎn)無電地區(qū)，以解決無電地區(qū)的用電問題，比如，偏遠(yuǎn)山村的照明用電，

13、游牧民的用電以及一些遠(yuǎn)離電網(wǎng)的通訊基站供電，太陽能水泵等。但是隨著并網(wǎng)發(fā)電，尤其是與建筑結(jié)合的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的迅速發(fā)展，光伏發(fā)電進(jìn)入城市開始了大規(guī)模應(yīng)用的新階段，并已經(jīng)得到飛速的發(fā)展”。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家如日本，歐洲和美國的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷程來已經(jīng)說明了這一點(diǎn)。而且我們要認(rèn)識到只有在發(fā)達(dá)地區(qū)，尤其是在城市中大面積推廣使用光伏發(fā)電系統(tǒng)才能夠真正的促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。碩士論文的主要工作本文的研究主要集中在光伏系統(tǒng)的設(shè)計、分析、評估以及應(yīng)用方面。通過理論分析、實(shí)驗(yàn)以及案例分析給出光伏系統(tǒng)設(shè)計和評估的方法和結(jié)論，通過制作、設(shè)計新型太陽能電動車并對其運(yùn)行和性能進(jìn)行詳細(xì)的評估得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)和結(jié)果。具體如

14、下：、研究了太陽能光伏系統(tǒng)的設(shè)計和評估的方法。包括典型光伏系統(tǒng)的設(shè)計和評理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制估的基本原則、光伏建筑一體化系統(tǒng)設(shè)計原則以及光伏系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評估原則等。通過詳細(xì)的案例解析說明了如何對幾種典型光伏系統(tǒng)進(jìn)行生命周期成本分析，通過對光伏系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集得到評估系統(tǒng)的參照數(shù)據(jù)。、新型太陽能電動車的設(shè)計和制作。包括特殊高效半透明組件的制作，太陽電池組件與電動車車身的一體化設(shè)計，電動車頂部特殊結(jié)構(gòu)（頂部雙層抽屜式結(jié)構(gòu)）的設(shè)計，電機(jī)、蓄電池、控制器的選擇，充放電維護(hù)等方面。通過各個方面的綜合考慮和優(yōu)化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)該太陽能電動車每天運(yùn)行公里的情況下，太陽能發(fā)電占

15、以上的設(shè)計目標(biāo)。、對太陽能電動車性能的詳細(xì)評估。包括使用專業(yè)光伏設(shè)計軟件進(jìn)行評估，通過實(shí)測數(shù)據(jù)評估以及通過經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)評估，分析評估的數(shù)據(jù)和結(jié)果來評價太陽電池組件和電動車的性能。、太陽能電動車前景和未來發(fā)展趨勢。理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制第章太陽能光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)評估光伏系統(tǒng)的設(shè)計和評估的重要性隨著最近幾年能源危機(jī)和環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，太陽能、風(fēng)能為代表的可再生能源的應(yīng)用越來越受到人們的重視，許多相關(guān)的項目和政策措施相應(yīng)而生，如中國的“光明工程項目”、世行以及全球環(huán)境基金的“項目”、日本的“新陽光計劃”等。年具有重大影響力的京都協(xié)定的簽訂促使許多發(fā)達(dá)國家

16、要完成一定數(shù)量的減排，也直接促進(jìn)了太陽能等可再生能源的開發(fā)和利用。最近年全世界太陽電池的產(chǎn)量的年平均增幅超過，年太陽電池產(chǎn)量超過，年超過，年更是超過。當(dāng)今太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用的趨勢是從應(yīng)用產(chǎn)品的相對單一化到多元化和功能化，從小規(guī)模的應(yīng)用到大規(guī)模的應(yīng)用，從獨(dú)立系統(tǒng)到并網(wǎng)系統(tǒng)，從單純的實(shí)用性到盡量與藝相術(shù)性結(jié)合?？梢哉f，太陽能正處于從代替能源走向常規(guī)能源的過渡時期。在太陽能光電應(yīng)用的過程中，其中至關(guān)重要的一點(diǎn)就是光伏系統(tǒng)的設(shè)計和測試評估問題。一個系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、發(fā)電量、工作時間和工作模式、經(jīng)濟(jì)性等重要指標(biāo)基本上都取決于最初的系統(tǒng)設(shè)計，而對光伏系統(tǒng)進(jìn)行測試評估一方面可以得到有用的反饋信息，另一方面客

17、觀綜合地評定系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)劣，從而進(jìn)一步改善系統(tǒng)和優(yōu)化設(shè)計。下面從一些數(shù)據(jù)和例子“”說明光伏系統(tǒng)設(shè)計和測試評估的重要性：（）盞的節(jié)能燈配備的太陽電池組件和的鉛酸蓄電池，夏天每天晚上可以工作小時（廣州地區(qū)），冬天每天晚上可以工作小時；但是冬季夜晚的時間長，若要整個晚上都工作的話就應(yīng)該加大太陽電池組件的容量同時采取節(jié)能模式（輸出等）。（）美國大型光伏系統(tǒng)一期工程完成以后通過對系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和測試評估，決定進(jìn)行優(yōu)化和擴(kuò)容，擴(kuò)容以后系統(tǒng)的配置更加合理，經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。（）美國亞歷桑那的的并網(wǎng)光伏電站設(shè)計理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制的時候就決定使用主一從一從逆變器的工作模

18、式，太陽電池采取最佳傾角安裝并帶有最大功率跟蹤（）裝置，采取這些措施以后發(fā)電量提高了，而成本只提高了。（）根據(jù)大量的實(shí)測數(shù)據(jù)表明，在弱光的環(huán)境下使用非晶硅太陽電池組件比使用晶體硅太陽電池組件具有更加好的工作性能和經(jīng)濟(jì)效益，這給光伏建筑一體化（）中太陽能幕墻的設(shè)計提供了新的思想。以上這些例子均表明光伏系統(tǒng)合理設(shè)計和測試評估的重要性，因此非常有必要在這一方面深入。太陽能光伏系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮的因素很多，而這些因素之間又相互影響著。比如說“，要求獨(dú)立系統(tǒng)的負(fù)載斷電率小，一般來說系統(tǒng)的太陽電池組件的數(shù)目和蓄電池的容量就要多，初期投資就要大，這就要求光伏系統(tǒng)設(shè)計者在這兩者之間取得平衡關(guān)系，能夠最大限度滿

19、足負(fù)載斷電率和經(jīng)濟(jì)性的要求。在眾多的影響因素中，有些是主要的，對設(shè)計的好壞有著直接的影響，而有些相對次要，設(shè)計者應(yīng)該首先充分考慮主要的因素，確定了系統(tǒng)的基本框架以后，再去考慮次要的枝節(jié)“。國外的光伏工作者對光伏系統(tǒng)設(shè)計非常重視，這也是國外光伏系統(tǒng)工程效率高、性能相對優(yōu)越、維護(hù)工作相對較小的主要因素之一。德國、日本、美國、西班牙、意大利等光伏強(qiáng)國在進(jìn)行光伏系統(tǒng)設(shè)計時，會充分考慮每個系統(tǒng)的獨(dú)立性和特性，根據(jù)具體的需要進(jìn)行全新的設(shè)計，而不是僅僅依賴直觀的判斷和經(jīng)驗(yàn)。他們使用光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件，結(jié)合實(shí)際情況以及以往的數(shù)據(jù)庫，綜合多種因素進(jìn)行設(shè)計，并在設(shè)計后及時評估系統(tǒng)的運(yùn)行情況從而調(diào)整和優(yōu)化。以下著重講

20、述進(jìn)行光伏系統(tǒng)設(shè)計和評估的思路和原則，同時也闡述了一些在系統(tǒng)設(shè)計的時候容易被忽略而又比較重要的問題，但沒有過多地涉及具體的技術(shù)細(xì)節(jié)。目的是理清設(shè)計思路和重點(diǎn)，抓住主線，這樣系統(tǒng)設(shè)計將不會出現(xiàn)大的偏差。如果在光伏系統(tǒng)設(shè)計的開始階段不采用系統(tǒng)論的方法從總體來考慮問題，而是糾纏于某一技術(shù)要點(diǎn)，很可能會出現(xiàn)偏差，影響了系統(tǒng)的使用效果和經(jīng)濟(jì)效果。理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制光伏系統(tǒng)設(shè)計的基本原則和流程一般來說，光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的總體原則是，在保證滿足負(fù)載供電需要的前提下，使得系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性最好”。系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該充分圍繞這一原則進(jìn)行。當(dāng)然也有例外，比如一些示范工程，為了犧牲一些

21、電池效率而達(dá)到外形的新穎和美觀，如玻璃幕墻太陽電池組件等，像這種工程需要令當(dāng)別論。光伏系統(tǒng)設(shè)計可以劃分為軟件設(shè)計和硬件設(shè)計，一般軟件設(shè)計先于硬件設(shè)計。軟件設(shè)計包括：對負(fù)載的調(diào)查和負(fù)載用電量的估算，太陽電池方陣面輻射量的計算，太陽電池組件、蓄電池容量的計算和兩者之間互相匹配的優(yōu)化計算，方陣最佳傾角的計算，系統(tǒng)運(yùn)行情況的預(yù)測和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的分析等等。硬件設(shè)計包括：負(fù)載的選型及必要的設(shè)計，太陽電池和蓄電池的選擇，組件和陣列支架的設(shè)計，逆變器的選擇和設(shè)計，以及控制、測量系統(tǒng)的選擇和設(shè)計。在進(jìn)行軟件設(shè)計的時候可以借助一些實(shí)用的光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件作為參考，但不應(yīng)完全依賴設(shè)計軟件，應(yīng)該自己做出判斷。光伏系統(tǒng)設(shè)

22、計者應(yīng)該在充分了解和掌握眾多相關(guān)信息，并對工程進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上來進(jìn)行設(shè)計，在有幾個可行方案的時候，應(yīng)該通過工程經(jīng)濟(jì)分析，對其進(jìn)行優(yōu)選。虬下是總結(jié)的系統(tǒng)設(shè)計的步驟）對光伏系統(tǒng)安裝地點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場考察，獲取詳盡的相關(guān)資料，包括：地理位置，氣象資料，現(xiàn)場情況，負(fù)載情況，用戶要求五個方面。）系統(tǒng)的軟件計算和設(shè)計主要是斜面輻射量計算，方陣傾角計算，太陽電池組件大小和數(shù)量的計算，蓄電池容量的計算，方陣年發(fā)電量的計算，陰影估計和間距設(shè)計等。必要的時候還應(yīng)考慮混合系統(tǒng)發(fā)電。）系統(tǒng)硬件設(shè)計選擇組件、蓄電池、逆變器、控制器、支架設(shè)計、考慮最大功率跟蹤（），測量和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的設(shè)計等，對于大型的光伏發(fā)電

23、系統(tǒng)，還要有方陣場的設(shè)計、防雷接地的設(shè)計、配電系統(tǒng)的設(shè)計以及輔助備用電源的選型和設(shè)計等。）對系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的分析分析的時候應(yīng)該參考工程經(jīng)濟(jì)分析的標(biāo)準(zhǔn)，對項目的經(jīng)濟(jì)效益做出合理客觀的評價，若不符合用戶對經(jīng)濟(jì)性的要求，應(yīng)該考慮改變方案。理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制）系統(tǒng)的安裝和連接）對系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)測、評價，優(yōu)化調(diào)整以上六方面就是系統(tǒng)設(shè)計的基本思路和步驟，一般情況下應(yīng)該按順序的先后進(jìn)行，當(dāng)然有時候也需要具體問題具體分析。下面進(jìn)行進(jìn)一步的說明。光伏系統(tǒng)設(shè)計詳細(xì)說明信息的獲取設(shè)計者為了能夠更好地完成設(shè)計任務(wù)，必須在進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計之前獲得足夠多的準(zhǔn)確的信息，應(yīng)該盡量對

24、系統(tǒng)安裝的地點(diǎn)進(jìn)行考察，充分了解情況：地理位置包括安裝地點(diǎn)的緯度、經(jīng)度、海拔高度等。）氣象資料氣象資料數(shù)據(jù)的齊全和準(zhǔn)確與否對系統(tǒng)設(shè)計的成功有很大的影響“”。應(yīng)該獲得的氣象數(shù)據(jù)包括：逐月的太陽能總輻射量、直接輻射量、散射輻射量、反射輻射量，年各月的平均氣溫、最高最低氣溫，最大連續(xù)陰雨天數(shù)，各月平均風(fēng)速和最大風(fēng)速，以及冰雹、降雪等特殊的氣象情況。這些氣象數(shù)據(jù)和太陽能資源情況與光伏系統(tǒng)的發(fā)電量、太陽電池組件工作溫度、蓄電池自給天數(shù)、最大放電深度和容量等設(shè)計參數(shù)密切相關(guān)，直接影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能和造價，所以十分重要。氣象資料一般沒有辦法預(yù)測，只能以過去年到年的平均值作為依據(jù)。另外，從氣象部門得到的

25、資料，一般只有水平面的太陽輻射量，實(shí)際使用時必須設(shè)法換算到斜面上的輻射量，換算的算法（天空各項異性模型）已經(jīng)相對成熟和被認(rèn)同，可以自己編制程序或者借助設(shè)計軟件進(jìn)行換算。氣象資料可以借助當(dāng)?shù)貧庀蟛块T獲得，也可以參考系統(tǒng)設(shè)計軟件里面自帶的氣象數(shù)據(jù)，還可以通過權(quán)威的氣象數(shù)據(jù)軟件和數(shù)據(jù)庫獲得”。有了詳盡的氣象數(shù)據(jù)后，必須對其進(jìn)行認(rèn)真的分析，找出規(guī)律，做出各種必要的曲線圖，為進(jìn)一步的系統(tǒng)設(shè)計提供信息。）現(xiàn)場情況應(yīng)該了解現(xiàn)場的一些情況。比如可供光伏陣列安裝的占地面積（屋頂面積），理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制周圍有沒有樹木或者高樓大廈等遮擋物，在未來會不會出現(xiàn)，如果是大型電站的

26、話還應(yīng)該考慮當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)情況，離電網(wǎng)多遠(yuǎn)，當(dāng)?shù)氐碾娰M(fèi)等等。）負(fù)載情況“?！??！睂ω?fù)載情況的調(diào)查可以說和獲得氣象資料是同樣的重要。只有清楚地了解負(fù)載的類型、功率大小、運(yùn)行時間、運(yùn)行規(guī)律、運(yùn)行狀況等，才能對負(fù)載耗電量做出相對準(zhǔn)確的估計。對于大的光伏系統(tǒng)和具有復(fù)雜負(fù)載的光伏系統(tǒng)更是這樣，如大型獨(dú)立（）電站，家庭光伏系統(tǒng)等。將負(fù)載大致分為四類，分別是恒定負(fù)載（）、夏季型負(fù)載、冬季型負(fù)載、無規(guī)則負(fù)載（）。圖冬季負(fù)載和夏季負(fù)載耗電不意圖（來源：）在了解了負(fù)載耗電規(guī)律以后，應(yīng)該做出每月的負(fù)載耗電量曲線（如圖），看看屬于那一類型的負(fù)載。負(fù)載的類型不同，設(shè)計思路各不相同。如上圖的夏季型負(fù)載和冬季型負(fù)載，一般來說，

27、太陽在夏天的時候輻射強(qiáng)，而夏季型負(fù)載在夏天的耗電量比較大，正好和輻照強(qiáng)度形成很好的匹配，所以這類負(fù)載一般需要的組件和蓄電池容量相對少些，最佳傾角是使得夏季獲得最大的太陽輻射的傾角。冬季型負(fù)載這剛好相反，情況比較惡劣，設(shè)計時候應(yīng)該加大組件和蓄電池的容量同時加大傾角，這樣初期投資（）大大提高。一般來說這類負(fù)載不適宜安裝光伏系統(tǒng)，若知道這一點(diǎn)，用戶和設(shè)計者可能考慮不使用光伏系統(tǒng)?？梢娯?fù)載調(diào)查的重要性。對恒定負(fù)載的系統(tǒng)設(shè)計相對容易，而變化負(fù)載則需要計算每個月的耗電量，光伏系統(tǒng)的發(fā)電量應(yīng)該最大限度與之匹配，一般借助計算機(jī)完成。值得注意的一些問題是：還應(yīng)該考慮負(fù)載的浪涌電流（）和浪涌功率，很多感性負(fù)載在開

28、關(guān)時有浪涌電流，這將影響到對逆變器的選擇。還理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制有就是負(fù)載的工作方式，分為正常工作和旁路工作模式，后一種模式下負(fù)載仍然耗電，所以很有必要了解其旁路工作的時間和耗電量。還有比較容易被忽視的問題是同一時間段內(nèi)同時工作的負(fù)載數(shù)量和功率大小。）用戶要求要充分了解用戶對系統(tǒng)的要求和設(shè)計想法，對預(yù)算的控制等。系統(tǒng)的軟件計算和設(shè)計在獲得詳細(xì)信息的基礎(chǔ)上，就可以開始著手光伏發(fā)電系統(tǒng)的軟件設(shè)計了，在軟件設(shè)計中始終應(yīng)該遵循的原則是：在滿足負(fù)載斷電率（）的前提下，太陽電池方陣的發(fā)電量以及蓄電池的容量應(yīng)該最大限度和負(fù)載耗電量匹配。這個重要的原則就決定了太陽電池組件

29、大小的選擇、蓄電池容量的選擇、最佳傾角的選擇等等。如圖所示，就是一個太陽電池組件發(fā)電量曲線和負(fù)載用電曲線匹配的比較好的例子，在一年中的大多數(shù)月份，組件發(fā)電量都比負(fù)載用電量多出一些，在月和月則略高一些，這個時候蓄電池將發(fā)揮作用。；協(xié)抽山川割！引。燈，卜卜卜卜爭；卜丌蚓上上丫加帥柚們加他啦圖光伏組件發(fā)電曲線和負(fù)載用電曲線的匹配陰影間距的設(shè)計也是十分重要的，因?yàn)榻M件發(fā)電量的損失并不是和它被遮擋的面積成正比的，只要被遮擋很小的一部分面積，其性能就有很大的影響。要確保在月日這天的上午點(diǎn)到下午點(diǎn)這段時間內(nèi)，光伏陣列的組件不被其他物體的陰影遮擋，同時也不被前面一排的組件遮擋。這樣的間距可以通過公式或者設(shè)計軟

30、件計算出來。理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制在設(shè)計的時候，在考慮了初期投資成本（）、負(fù)載的工作情況、當(dāng)?shù)氐攸c(diǎn)狀況等因素的前提下，可以考慮使用混合發(fā)電系統(tǒng)（如風(fēng)光互補(bǔ)、光伏柴油機(jī)等）。光伏柴油機(jī)互補(bǔ)系統(tǒng)有其自身的優(yōu)點(diǎn)，首先可以減少初期投資成本，當(dāng)然其運(yùn)行和維修成本比較大，但按工程經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論分析，在壽命周期內(nèi)的成本還是和規(guī)模相似的光伏獨(dú)立系統(tǒng)的成本小。其次，對于無規(guī)則負(fù)載狀況，其每月的發(fā)電量變化比較大，而且規(guī)律性不強(qiáng)，這樣使用獨(dú)立光伏系統(tǒng)的話則很難保證負(fù)載斷電率和經(jīng)濟(jì)性的要求”。這種情況下使用一定比例的光伏系統(tǒng)，額外的電可以由柴油發(fā)電機(jī)提供，這樣既可以充分利用太陽能，也

31、可以保證負(fù)載的斷電率，是一個不錯的選擇。其缺點(diǎn)是控制系統(tǒng)相對復(fù)雜，建設(shè)初期的工程量比獨(dú)立光伏系統(tǒng)大，維護(hù)量大，有一些污染和噪聲。但很多情況下，都可以考慮混合系統(tǒng)的選用。光伏系統(tǒng)的硬件設(shè)計硬件設(shè)計包括的內(nèi)容很多，主要是各種器件的選擇和保護(hù)方面，對大型系統(tǒng)還涉及方陣場的設(shè)計和輸配電的設(shè)計等硬件設(shè)計應(yīng)該在軟件設(shè)計之后，以詳細(xì)的相關(guān)信息和之前的軟件設(shè)計為基礎(chǔ)進(jìn)行選擇，既要考慮滿足性能的要求，又要有比較好的經(jīng)濟(jì)性。具體有以下的內(nèi)容：組件蓄電池的選擇、二極管的選擇、電纜（）設(shè)計、支架的設(shè)計、控制器、逆變器的選擇、考慮安裝最大功率跟蹤、測量和數(shù)據(jù)采集設(shè)備、防雷接地保護(hù)、方陣場設(shè)計、備用電源的選擇、輸配電系統(tǒng)

32、設(shè)計等。具體的內(nèi)容很多，但都應(yīng)該遵循前面提到的原則，就不在這里一一說明，只說幾點(diǎn)。一般來說蓄電池不適宜并聯(lián)，這樣其性能會有一定的損失，在設(shè)計的時候，最好并聯(lián)數(shù)目不要超過組。支架的類型對組件的工作溫度有影響，不能忽視。控制器選擇或者設(shè)計的時候應(yīng)該考慮對蓄電池進(jìn)行溫度補(bǔ)償，最好采用脈寬調(diào)制（）設(shè)計。監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該有較好的性能，采集的數(shù)據(jù)應(yīng)該齊全準(zhǔn)確，一些處于偏遠(yuǎn)地點(diǎn)的系統(tǒng)應(yīng)該有遙控遙測。電纜的大小選擇也需要謹(jǐn)慎，否則容易造成事故。光伏建筑一體化系統(tǒng)和工程的設(shè)計?！崩砉W(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制光伏發(fā)電與建筑物相結(jié)合的概念早在年代初就已經(jīng)被提出，這標(biāo)志著太陽能發(fā)電開始步入大

33、規(guī)模應(yīng)用的階段。其中光伏陣列和屋頂?shù)慕Y(jié)合是最為常見的。光伏與建筑物（屋頂）的結(jié)合在國外又被細(xì)分成與屋頂集成（，）和與屋頂附著（，）的設(shè)計。光伏陣列在建筑物上的安裝對光伏應(yīng)用系統(tǒng)的生命周期和造價都有非常大的鼢向。它可以占系統(tǒng)總成本的到。過去，大多數(shù)屋頂光伏系統(tǒng)的安裝都按照傳統(tǒng)的千篇一律的模式進(jìn)行。而現(xiàn)在，越來越多的工程師都根據(jù)屋頂?shù)牟煌?、安裝材料的不同、選用的組件的不同等進(jìn)行特殊的優(yōu)化設(shè)計。這樣就有效地減少了材料、勞動力等成本。像把特殊的光伏組件用作傳統(tǒng)的建筑材料的一部分，比如說屋頂蓋、瓦、窗戶或者其他的房屋組成部分，這樣的設(shè)計就具有很大的潛力。系統(tǒng)的設(shè)計者和安裝者在選擇最佳的安裝策略的時候需要

34、考慮很多的問題。而和又有所不同。（見圖）設(shè)計是將光伏陣列作為建筑結(jié)構(gòu)的功能部分，包括用光伏組件取代傳統(tǒng)的屋頂材料，像屋頂板、瓦、石板瓦、金屬屋頂、窗戶、遮雨棚等等。（見圖）的設(shè)計則是在完整的建筑物上增加光伏陣列。圖實(shí)例圖實(shí)例國外光伏建筑一體化工程設(shè)計中涉及的問題在屋頂上設(shè)計和安裝光伏陣列應(yīng)該考慮許多方面的因素，下面歸納的準(zhǔn)則有助于光伏系統(tǒng)的安裝者和設(shè)計者選擇最佳的方案。組件的物理和電學(xué)性能理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制陣列的熱性能和電性能陣列的朝向、位置和所在地點(diǎn)的狀況屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)房屋的熱性能電連接安裝和維護(hù)材料以及環(huán)境的相容性建筑的和美學(xué)的結(jié)合經(jīng)濟(jì)分析和成本針對以上

35、情況逐一說明如下：（）物理和電學(xué)特性在進(jìn)行陣列的機(jī)械設(shè)計的時候首先需要考慮的因素之一就是所使用的組件的特性。需要考慮的物理特性包括組件的面積大小、功率、層壓成分、邊框類型、可以承受的最大機(jī)械荷載等。面積和容量相對小的組件增加了組件相互之間的連接。現(xiàn)在，市場上的商用組件比以前都要大（據(jù)報道最大的超過），在大小和輸出功率上的增加減少了安裝的成本、時間和勞動力。由于一直在增加的太陽電池片面積，在一定面積大小的晶體硅太陽電池組件上有電壓的上限值。增加組件電壓的有效方法是將薄膜或者其他的一些高級材料通過在每個組件上用激光刻蝕制作出很多的電池。當(dāng)然，這些材料的低效率使在產(chǎn)生相同功率的情況下比晶體硅太陽電池

36、陣列需要更大的面積。（）熱和電性能溫度對晶體硅電池組件和陣列的電學(xué)性能以及壽命的影響已經(jīng)為大家所知。然而卻不多人知道這同樣對新的薄膜光伏組件產(chǎn)生影響，特別是組件暴露在室外幾年以后。在材料的性能衰退下，光伏陣列的有效壽命在高的使用溫度下會減少，但程度和組件的類型卻往往不得而知。可以獲得的數(shù)據(jù)并不能準(zhǔn)確地說明這個問題。然而很多廠商提出的光伏組件年以上的質(zhì)量保證似乎說明他們在這個問題上比較樂觀。大多數(shù)光伏陣列的電學(xué)性能同樣很受溫度的影響?？偟膩碚f，晶體硅光伏理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制陣列的功率輸出溫度系數(shù)是在。的基礎(chǔ)上每升高一度輸出功率降低。薄膜和一些其他材料的電池的

37、溫度系數(shù)可能會小些。為了提高光伏陣列的電學(xué)性能和壽命，建議盡可能減小陣列溫度。陣列的最大問題就是溫度，在一些情況下（如屋頂系統(tǒng)）的性能記錄對晶體硅來說并不好。對這些產(chǎn)品來說溫度上升系數(shù)高達(dá)。對于有支架的設(shè)計其運(yùn)行的溫度就低很多，溫度上升系數(shù)通常在，這很大程度取決于支架的高度、陣列的傾斜度以及陣列下部的開敞程度。最近有資料表明，當(dāng)支架的高度從英寸下降到英寸（從屋頂?shù)谋砻娴浇M件的上部）的話，溫度上升系數(shù)將升高。（）朝向，位置和地點(diǎn)狀況地點(diǎn)的特殊狀況最終限定了在建筑物上安裝光伏陣列的種種問題。陰影影響到整個系統(tǒng)的性能，所以受到人們的最大關(guān)注。只要陣列上某一小部分面積被陰影遮擋，其輸出性能就會受到很大

38、的影響。幾個外在和不可控制的因素可以導(dǎo)致陰影的產(chǎn)生，包括樹木、臨近的建筑物、柱子、塔這類建筑。陣列和陣列之間也可能相互影響而產(chǎn)生陰影，一般在每天的上午點(diǎn)到下午點(diǎn)這段時間內(nèi)是不允許有陰影的，因?yàn)檫@是太陽輻照強(qiáng)度比較大的時候，設(shè)計的時候應(yīng)該注意這點(diǎn)。此外，樹木的不斷生長和附近新的建筑物的出現(xiàn)也是應(yīng)當(dāng)考慮的因素。光伏陣列的傾角和方位角對性能有很重要的影響，最佳的角度設(shè)置主要取決于當(dāng)?shù)氐木暥取⑿泵嫔系妮椪諒?qiáng)度和負(fù)載的用電需求。但是，在大多數(shù)情況下，朝向和屋頂?shù)膬A斜度限制了這樣的選擇。在美國的大多數(shù)地方，朝向正南的光伏陣列在緯度的范圍內(nèi)斜面上的年太陽輻照強(qiáng)度的差別很小。當(dāng)然在特定的季節(jié)接收的輻照總量會有

39、所不同，比如說低傾斜度的表面在夏季得到更多的輻照強(qiáng)度而高傾斜度的表面在冬季得到更多的輻照強(qiáng)度。而向東和向西的陣列沒有向南的陣列產(chǎn)生的能量多。（）屋頂結(jié)構(gòu)問題光伏陣列在屋頂上安裝的其中一個重要問題是屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)、組件的結(jié)構(gòu)以及它們之間的連接件。屋頂上的光伏組件可能遇到集中類型的載荷。組件和安理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制裝系統(tǒng)的設(shè)計必須符合適用的建筑準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)。主要的載荷類型包括死載荷和活載荷。由于陣列的重量和支架，死載荷是靜止的。死載荷一般比較小，大約在一。（）房屋的熱性能安裝在屋頂?shù)墓夥嚵心軌驅(qū)Ψ课莸募訜岷屠鋮s產(chǎn)生積極和消極的影響，但這在陣列的機(jī)械設(shè)計中常常被忽略

40、。直接接觸的陣列常常對增加屋頂表面和空間的熱交換有重要的影響，在比較冷的季節(jié)是優(yōu)勢，但在比較暖和的季節(jié)是劣勢。好的通風(fēng)條件和比較寬敞的屋頂可以調(diào)節(jié)屋頂從這樣的光伏陣列中獲得的熱量。有支架的陣列一般不會增加房屋獲得的熱量，而且在大多數(shù)情況下，它們可以通過在屋頂上產(chǎn)生陰影來降低房屋的溫度。（）電連接要考慮安全和布線的合理性及美觀。（）安裝和維護(hù)一般來說，在標(biāo)準(zhǔn)的屋頂上安裝光伏組件不需要過多的有關(guān)地點(diǎn)的詳細(xì)信息或者有關(guān)房屋的非常具體的結(jié)構(gòu)。如果光伏陣列是作為新建筑結(jié)構(gòu)的一部分來安裝的話，就顯得比較簡便了。但如果要顯示一些新意，在設(shè)計上就應(yīng)該足夠的靈活，許多的問題都要考慮到。正確安裝以后的光伏陣列的維

41、護(hù)量應(yīng)該很小。大多數(shù)問題可能出在電部件上而不是機(jī)械連接的部件上。（）材料以及環(huán)境的相容性材料問題是任何機(jī)械設(shè)計的核心問題。對于在屋頂上安裝的光伏陣列來說，應(yīng)該考慮到環(huán)境、陣列的壽命以及房屋的組成部分。因?yàn)楣夥嚵邪惭b在不同的地點(diǎn)，其狀況有比較大的不同，所以這些問題變的相對復(fù)雜。人們主要關(guān)注在熱、濕、有鹽霧的天氣下的腐蝕。比如，在佛羅里達(dá)海邊的光伏組件的性能衰退的比在美國西部安裟的光伏組件要快的多。鍍金的扣、鋼材的支架、不同金屬之間的直接接觸都是使得組件的安裝性能加速退化的原因。經(jīng)常使用特殊類型的不銹鋼和鋁材，鋁應(yīng)該絕緣。鋁不應(yīng)該和混凝土直接接觸。理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電

42、動車的研制（）藝術(shù)性雖然屋頂光伏陣列的藝術(shù)性和它的結(jié)構(gòu)功能、性能和壽命關(guān)系不大，但卻與大眾是否能接受光伏技術(shù)有很大關(guān)系。對于一個特定的設(shè)計，有關(guān)藝術(shù)性的很多方面的原則可以增加設(shè)計的認(rèn)可度。基本的一個原則是確定陣列的安裝位置應(yīng)該和房屋的特性相結(jié)合。除非特殊的位置改變可以使得光伏陣列的性能獲得比較大的提升，陣列一般應(yīng)該在平行于屋頂?shù)谋砻姘惭b。光伏陣列的顏色是一個引人注目的因素，其變化范圍不大，屋頂?shù)脑O(shè)計可以與之相互配合。反射帶來的閃耀光雖然不是一個主要的問題，但卻令人煩惱甚至帶來安全問題。事故經(jīng)常發(fā)生在太陽角比較低的時候。光伏系統(tǒng)的設(shè)計者需要計算太陽時角來確定一天中所有時間的反射角。光伏陣列支架、

43、硬件、電纜、導(dǎo)線、接線盒的位置是另外需要特別考慮的。這些都安裝于在陣列的下面，不那么明顯，所以容易為人們所忽視。（）經(jīng)濟(jì)和成本現(xiàn)在，成本上可變化的因素很多。易于安裝和移除的光伏陣列很容易受到大家的青睞，因?yàn)楹芏嗳讼矚g裝修他們的屋頂，而且有些人在年之內(nèi)就搬走或者把他們的房屋賣掉。當(dāng)新的房屋要建造的時候或者舊的房屋要翻新的時候，沒有邊框的組件不僅可以降低材料的成本，而且可以增加安裝的選擇。更大的和更高效的組件可以減少安裝量，節(jié)約勞動力成本?？偟膩碚f，隨著國際能源緊張局勢愈演愈烈，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，太陽能光伏發(fā)電特別是光伏與建筑物相結(jié)合的設(shè)計是一種必然的趨勢。在設(shè)計的時候應(yīng)該綜合考慮各個方面的因素

44、，權(quán)衡利弊，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計。光伏系統(tǒng)設(shè)計軟件在進(jìn)行光伏系統(tǒng)設(shè)計時，可以通過專業(yè)軟件來輔助設(shè)計。如果使用得當(dāng)，能大大減少計算量、節(jié)約時間、提高效率和準(zhǔn)確度“”。例如，我們獲得的氣象數(shù)據(jù)中的太陽輻照度一般情況下都是氣象站記錄的水平面上的數(shù)值，而進(jìn)行光伏系統(tǒng)設(shè)計還需要特定傾角的數(shù)值，這樣的轉(zhuǎn)化一般計算相對復(fù)雜。借助軟件理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制只需要輸入方位角或者傾角就能馬上看到變化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，十分方便有效?，F(xiàn)在國際上比較常用的系統(tǒng)設(shè)計軟件大約有十多種，如殼牌太陽能的、德國博士開發(fā)的、加拿大的等等，主要集中在美國、德國、日本幾個光伏產(chǎn)業(yè)比較先進(jìn)發(fā)達(dá)的國家，其他國家很少開

45、發(fā)。日本的軟件普遍可視化程度很高、界面友好、操作方便，可以說是將相對復(fù)雜的光伏系統(tǒng)設(shè)計做得簡單、有趣、生動。德國的軟件則功能齊全，比較注重實(shí)用性。美國的設(shè)計軟件其特點(diǎn)是氣象數(shù)據(jù)庫比較豐富（如的數(shù)據(jù)庫非常全面）。光伏系統(tǒng)設(shè)計人員可以結(jié)合實(shí)際的需要進(jìn)行選擇。下面簡單介紹一下德國設(shè)計軟件。圖是該軟件的操作界面。是用來模擬和設(shè)計光伏系統(tǒng)的軟件。豐富的相關(guān)數(shù)據(jù)是進(jìn)行光伏系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)庫的建立方面做得比較出色。它提供了歐美許多國家和地區(qū)詳盡的氣象數(shù)據(jù)，而且是以小時為間隔的。這些數(shù)據(jù)包括太陽輻照強(qiáng)度、指定地點(diǎn)米高的風(fēng)速和環(huán)境溫度。所有數(shù)據(jù)均能夠按目周月的時間間隔以表格或者曲線的形式顯示出來。除此之外

46、，還包含豐富的負(fù)載數(shù)據(jù)、種太陽電池組件、種蓄電池的特性數(shù)據(jù)，種獨(dú)立系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器特性數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)都可以通過用戶自己定義而得到擴(kuò)展，增加了設(shè)計的靈活性。圖設(shè)計軟件界面惻理工學(xué)院碩士論文：光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與新型太陽能電動車的研制在進(jìn)行實(shí)際的設(shè)計時，首先選擇光伏系統(tǒng)的安裝地點(diǎn)。如果數(shù)據(jù)庫里面沒有確切的地點(diǎn)數(shù)據(jù)，可以選擇相近的地點(diǎn)數(shù)據(jù)或者通過其他途徑獲得相關(guān)數(shù)據(jù)并輸入軟件。此后就要選擇系統(tǒng)的類型，軟件將系統(tǒng)分成三種：獨(dú)立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)以及混合系統(tǒng)，每種系統(tǒng)的設(shè)計方法都有所不同。接下來就是負(fù)載的選擇和輸入。負(fù)載類型的豐富以及參數(shù)的詳盡是軟件的最大特點(diǎn)之一。很多軟件只能確定負(fù)載全年總的工作時間

47、以及所消耗的電量，其實(shí)這對光伏系統(tǒng)設(shè)計來說是不準(zhǔn)確的，我們還需要知道某一小時內(nèi)同時工作的負(fù)載的數(shù)量和功率，負(fù)載每天工作的特定小時數(shù)，全年在哪些天工作、哪些天工作時間長、哪些天工作時間短等類似的詳細(xì)信息。這些都影響著太陽電池組件和蓄電池的匹配、逆變器的選擇。舉個簡單的例子，假設(shè)一盞的節(jié)能燈一年工作小時，它可以每天工作小時，也可以上半年不工作而下半年每天工作兩個小時。這兩種情況下太陽電池組件和蓄電池的選擇顯然不一樣。所以負(fù)載信息的詳盡是很有必要的。在確定了負(fù)載以后軟件就能夠計算出系統(tǒng)需要的太陽電池組件輸出和蓄電池容量。此時我們選擇好組件、蓄電池和其他設(shè)備的型號，軟件就會給出組件和蓄電池的數(shù)量、串并聯(lián)情況等等。上面介紹的是軟件的計算功能，其一大功能是模擬。進(jìn)行模擬后，會顯示出詳細(xì)的模擬報告，內(nèi)容參數(shù)包括：組件的年發(fā)電量、負(fù)載的年耗電量、陣列的太陽輻射、組件效率、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)效率損失的可能性、蓄電池狀態(tài)等等。此外還可以進(jìn)行光伏系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益的分析。經(jīng)濟(jì)效益的分析涉及利率、凈現(xiàn)值、通貨膨脹率、生命周期等簡單的經(jīng)濟(jì)學(xué)知識，只需要輸入這些參數(shù)，就可以得到系統(tǒng)生命周期內(nèi)成本，以表示。環(huán)保效益是指溫室氣體的減排的量化。，通過不同方法評價光伏組件輸出“。“太陽能發(fā)電技術(shù)越來越受