50kW_p并网光伏实验电站的综合设计、搭建与运行

为深入研究新型光伏器件的实际性能及影响光伏电站发电效率的关键性因素,设计并建成一座多种光伏设备组合交叉安装的50 k Wp并网光伏实验电站。根据电站实际运行数据,对比了不同气象条件下光伏阵列选用不同类型组件、智能优化器以及不同容量逆变器的发电状况,分析了辐射量变化对光伏电站发电量的影响。结果表明:各类型光伏组件中双面电池输出特性表现最佳,其发电量高于其他类型组件;对于无阴影遮挡的光伏发电系统,智能优化器的作用得不到有效发挥;采用较小容量逆变器可减少太阳能电池组串模块间的差异性带来的影响,增大光伏阵列总发电量;受太阳辐照度变化影响各类型光伏组件实际输出最为稳定的是多晶硅电池。多晶硅电池和双面电池在并网光伏发电系统应用中具有较大的优势。     

双V型槽式低倍聚光光伏系统实验研究

为了减少单位产能所需的电池面积和降低光伏系统发电成本,采用低倍聚光器将太阳光汇聚在光伏电池上,对太阳电池进行低倍聚光.设计双V型槽式低倍聚光光伏系统,利用太阳跟踪系统和数据采集系统研究了在不同聚光条件下,常规单晶硅太阳电池组件的短路电流、开路电压、最大功率等电池特性参数,利用在电池组件下加装散热器来解决聚光后组件温度升高的问题.实验结果表明,采用双V型低倍聚光后,电池功率提高了27%,短路电流提高了25%,开路电压和填充因子变化不大,电池表面温度升高到44.8℃.利用双V型槽式低倍聚光光伏系统,增大了电池组件发电功率,为使用简单可靠的聚光器降低光伏系统发电成本提供了有效方法.     

硅太阳电池串联电阻的温度特性

使用理论分析模型与实验测量相结合的方法,对单晶硅光伏板串联电阻与温度之间的关系进行研究。搭建光伏板温度可控实验台,利用数据采集装置获得光伏板在不同温度下的串联电阻值,使用简化后的Handy模型串联电阻值进行理论计算。实验结果表面,串联电阻随温度的升高而升高,在标准光照强度100 W/cm2下,单晶硅光伏板电池串联电阻随温度变化曲线斜率为0. 001 9Ω·℃-1,实测串联电阻随温度变化趋势与理论模型分析结果一致。     

基于PVSYST的分布式光伏设计研究

借助PVSYST光伏系统设计软件,分析了兰州地区并网光伏系统的最佳倾角、水平面及坡屋面的光伏阵列间距以及建筑物对光伏阵列的阴影影响。结果表明,兰州地区光伏阵列的最佳倾角为30°,在获得最大全年发电量的同时,四季发电量也比较均衡;相对于水平屋面,南北向双坡屋面需要考虑适当增大北面坡屋面的光伏阵列间距以避免组件间产生遮挡;对兰州地区,Meteonorm气象数据的冬季辐射数值显著偏小;日最高气温与发电量的变化趋势有一定的正相关性,同时,扬沙等恶劣天气对光伏发电量的影响非常大。     

针对烟囱效应对太阳能空调系统性能影响研究

根据BIPVT技术和热压下的热通风理论以及利用光伏板构建试验台,通过对室外干球温度ta以及玻璃盖板到光伏电池板之间的距离l等参数进行变化,得出结论,室外干球温度对光伏电池板的温度存在正比影响;且玻璃盖板到光伏电池板表面之间的距离l越小,节能型空调系统的性能提升越大;基于对季节性数据处理,同时对节能空调,其系统光伏热结构进行分析,冬季和夏季两季气温变化,各层之间的平均温差为17. 55℃和22. 17℃,与此同时其发电效率则会分别提高2. 72%和7. 09%.     

100 W光伏系统的数据采集与技术评估

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,而太阳能发电又是太阳能最重要的应用.如何更好地进行太阳能光伏发电并降低其成本很大程度上依赖于光伏发电系统的设计和优化.设计了100 W的光伏发电系统,并通过对太阳辐射量、系统发电量等数据的采集,对此系统的功能、特性、运作情况、成本等进行分析与论述,提出优化系统设计的方案.随着系统的运行和采集数据的增多,该系统可以为建大规模光伏电站提供有力的参考.     

遮阳式光伏新风系统性能模拟与优化

对一种新型遮阳式光伏新风系统进行研究,该系统在夏季利用光伏板发电的同时为建筑遮阳,在冬季则可以利用光伏板余热加热新风.采用类区域方法建立了遮阳式光伏新风系统的光电光热转换模型,并采用实验数据对系统模型进行验证,在此基础上对遮阳式光伏新风系统进行优化.研究表明:随着新风量增大,光伏板发电效率、新风得热量与集热效率增大,新风温升与送风温度减小;系统发电效率和集热效率随太阳辐照强度的增大而增大.本文研究的遮阳式光伏新风系统能够有效实现太阳能发电、建筑遮阳和新风加热功能,为建筑节能提供一种新方法.     

太阳能光伏发电系统的计算机仿真与分析

借助LabVIEW软件平台,建立了太阳能光伏发电系统的模型,动态地模拟了真实太阳能光伏发电的过程,展示了太阳辐射强度的变化对太阳电池输出特性曲线的影响．建立了光伏发电最大功率跟踪模型,以家用光伏发电系统为例,进行了优化设计;并通过计算机仿真对系统作了检测评估,分析了影响光伏发电效率的因素．     

光伏发电扬水蓄能监测系统试验研究

基于光伏发电扬水蓄能和照明综合应用系统,结合光伏扬水系统构成与运行特点,对太阳辐射强度和输出功率与扬水量特性、光伏水泵系统扬水效率特性及蓄电池储电量占比等进行试验测试.结果表明,定扬程下,光伏泵全天扬水量随日照时间的延长而增大,太阳能平均辐照功率533.4 W,日出水量达13.1 m~3,平均每h出水1.93 m~3;系统最大扬水效率达12.7%,平均扬水效率11.1%;同时,全天三时段蓄电池充电储能0.47 kWh,约占光伏方阵全天发电量8.4 kWh的5.6%左右.所得结论对光伏扬水系统的配置优化具有一定的实用价值.     

基于BIPV系统的太阳能小屋设计

本文在光伏建筑一体化系统(BIPV系统)的基础上研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设问题。光伏组件的安装设计对建筑项目全年寿命周期各阶段的发电量与经济效益的指标有重要影响。对于问题1,在小屋外表面铺设电池分组阵列时我们从使小屋的全年光伏电池发电总量最大化而单位发电量费用最小化出发。对于问题2,在考虑电池板的朝向与倾角对光伏电池工作效率的影响的情况下,确定方阵的最优倾角是光伏发电系统优化中必不可少的重要环节和先决条件。通过Matlab软件建立倾斜放置的光伏电池板表面接收太阳辐射能模型,计算得到光伏板上的辐射能,推导出光伏电池板的最佳倾角,并同时建立基于光伏电池板安装的最佳倾角模型。对于问题3,根据附件7给出的小屋建筑要求,用机械制图软件UG绘制出小屋的外形图。根据问题1,2的铺设方案,并采用自动跟踪式独立光伏电池,对所建小屋进行光伏组件的优化铺设。     

机械振荡条件下微功率光伏电池板的输出特性研究

漂浮式光伏发电具有不占耕地,温升效应低,防止水过量蒸发等优势,正逐渐受到大家的青睐。然而水面起伏波动导致光伏电池板产生的机械振动,会使其输出电压和电流产生低频振荡,发电品质急剧恶化。本文选择了一微功率光伏电池板,对其在典型天气下的动、静态输出特性进行研究,在此基础上搭建了光伏发电的Simulink仿真模型,仿真得出了动态条件下的的光伏电池的P-U和I-U特性曲线,探究了光伏电池板机械振荡角度和频率变化下输出功率极值点的变化情况。研究结果表明,动态条件下光伏电池板的P-U特性曲线会出现多个局部极值点,且电池板振荡角度对功率极值点的影响更大,为后续漂浮式光伏发电的最大功率点跟踪算法的研究提供了更为直观的数据支撑。     

黄河源永曲河流域地表温度与土地覆盖的时空变化特征分析

为明确黄河源地区地表温度变化特征及其影响因素,以永曲河流域为例,利用2008年、2020年landsat数据,通过辐射传输法反演地表温度,分析地表温度的时空变化特征及其与土地覆盖类型、地形因子和归一化植被指数之间的相互关系。研究结果表明：(1)2008~2020年,永曲河流域地表平均温度由24.330℃上升至24.592 ;(2)地表温度具有显著的地形分异特征,与海拔高度呈现负相关关系,高海拔地区尤为显著。地表温度随坡度增加而降低,按平缓坡、阳坡、半阳坡,半阴坡、阴坡的顺序,地表温度逐渐降低;(3)不同土地覆盖类型的地表温度差异较明显,草地的地表温度较高,小灌木丛较低,平均地表温度相差4.688 ;(4)地表温度与NDVI呈正相关关系,且自西向东相关性逐渐增强。     

具有MPPT功能的光伏系统仿真

光伏发电受制于太阳能电池较低的转换效率,使得其最大功率点的跟踪,成为提高光伏发电效率的关键。通过对太阳能电池等效电路和输出特性的分析以及对最大功率点跟踪原理的研究,利用 Matlab/Simulink,并结合Boost 电路,构建了通用型的光伏系统仿真模型。该仿真模型采用扰动观测法跟踪太阳能电池最大功率,并对太阳能电池在环境温度、日照强度固定及动态变化情况下的最大功率点跟踪进行了仿真测试,测试当两者同时变化时,日照强度变化对太阳能电池输出功率的最大值影响比较大,其中当日照强度增大200,W/m2时其输出最大功率增幅达28%。仿真结果表明,该模型能够准确迅速地对太阳能电池的最大功率点进行跟踪。     

平流层飞艇光伏电池传热特性

太阳能是平流层飞艇的理想能源,其热特性与飞艇浮力,蒙皮强度息息相关。准确预测飞艇的温度场是飞艇设计的重要步骤,但现有研究缺乏对太阳能电池的热特性分析。本文提出了一种包括太阳辐射,天空、地面长波辐射,蒙皮红外辐射和对流换热的飞艇模型,将几何模型离散化,编写C++程序计算了和分析了光伏电池的转化效率,吸收率、发射率、热阻和飞艇朝向对飞艇热性能、光伏阵列输出功率的影响。结果表明,较大的光伏阵列转化效率,发射率和等效热阻有利于改善飞艇“超冷”和“超热”现象的改善。光伏电池的辐射特性对光伏电池和氦气温度的影响最大：吸收率从0.5增加到0.9,主氦气囊昼夜温差升高约11.2K,光伏电池最高温度升高约29.8K;发射率0.1增加到0.9,主氦气囊昼夜温差降低约15.3K,光伏电池最高温度降低约50.2K。本文计算结果为飞艇的热稳定性的优化提供参考。     

基于光伏发电的温室滴灌系统设计

设计了一套用于农业温室大棚的光伏发电与集雨滴灌系统.该系统以C52单片机为控制芯片，根据温室外环境光照强度优化调整太阳能电池板的对光位置，在满足室内植物生长需要的光照强度下增加了光伏发电量.此外，利用该系统可以采集温室内部温度、土壤湿度等环境数据，根据植物生长环境的变化进行合理地滴灌喷洒，从而有效提高植物的生长速度.     

太阳辐射变化对光伏电站最佳倾角的影响分析

从中国典型资源区选取6个一级辐射站(北京、额济纳旗、格尔木、拉萨、喀什、郑州站)1961—2016年的太阳总辐射、水平面直接辐射和散射辐射数据资料,在用气候倾向估计法分析太阳辐射的变化趋势和利用Klein-Hay模型计算分析最佳倾角的基础上,分析太阳辐射变化对光伏电站最佳倾角的影响.结果显示:(1)近56年,6个一级辐射站的太阳辐射量的总体变化趋势是下降的;除格尔木市和郑州市外,其他4个城市的水平面直接辐射量呈下降趋势;从2003年开始,北京市出现散射比大于直射比的情况;1976年后,郑州市的散射比大于直射比;格尔木、喀什、拉萨市近56年的直射比均高于散射比;额济纳旗市的直射比、散射比变化不明显. (2) 6个典型资源区一级辐射站的最佳倾角随着太阳辐射量的降低而减小;北京、喀什、拉萨市的最佳倾角的下降受总辐射量和直射比的影响;格尔木市和郑州市的最佳倾角的下降受总辐射量和散射比的影响.     

Short-term climatic impacts of afforestation in the East Asian monsoon region

The influence of changes in vegetation cover on short-term climate over the East Asian monsoon region is simulated using the Community Climate System Model Version 3.5.The results show the annual mean surface air temperature significantly decreases by 0.93°C in response to afforestation over the East Asian monsoon region.Also,surface air temperature decreases by 1.46 and 0.40°C in summer and winter,respectively.The cooling is caused by enhanced evapotranspiration(ET) produced by increased forest cover.Evapotranspiration is greater in summer than in winter,so summer cooling is greater than winter cooling.The annual mean precipitation increases in response to afforestation,with a maximum of 7% in April.Water vapor increases significantly because of greater latent heat flux release.Meanwhile,afforestation leads to higher surface roughness,which decreases surface wind speed and induces an ascending air motion.These factors can produce more clouds and precipitation.Moreover,the surface albedo and the reflective solar radiation are reduced in response to afforestation.     

How would global-mean temperature change in the 21st century?

The time series of HadCRUT3 global-mean surface air temperature (GSAT) anomaly, Pacific decadal oscillation (PDO) index, and the equatorial Pacific sea surface temperature (SST) were utilized, and their long-term trends and multiple time-scale periodic oscillations were explored in this study. A long-term trend with a warming rate about 0.44°C /century during 1850–2008, two cool floors occurred respectively around 1910 and during 1950–1970, and three warm flats happened in the 1870s, 1940s and since the year 1998 were found in the GSAT. In this duration, the variability of GSAT can be well reconstructed by the quasi-21-year, the quasi-65-year, and century-scale oscillations. The recent decadal warm flat is caused by their positive phase overlapping from these three oscillations. The maximum rising temperature reached 0.26°C was simulated in 2004 by the three oscillations. The quasi-21-year and the quasi-65-year oscillations were possibly caused by solar radiation and internal variability of the ocean-atmosphere system. Therefore, an outlook of GSAT for the 21st century was made based on the long-term trend and these three oscillations. It was expected that a cool floor and a warm flat of the GSAT would appear in the 2030s and 2060s, respectively. However, the highest warming range is predicted about 0.6°C, it is less than the threshold 2°C and IPCC projection.     

中国太阳能光伏发电的发展现状及前景

太阳能是一种取之不尽、用之不竭、洁净安全的可再生资源,是5种新能源中发展潜力最大,被认为是21世纪化石能源的最佳替代者之一。介绍了太阳能光伏发电的原理、特性及发展现状,认为世界潮流的推动、国家政策的支持和行业自身的改进升级必将使太阳能光伏发电获得长足的发展。