太阳能光伏发电系统的计算机仿真与分析.pdfVIP

ofHefei 企肥学统学旅(自然科学版) Journal University(NaturalSciences) !!蔓塑生!且筮!里鲞筮3期 △!＆圣塑!yQ!：!竺塑Q：三 太阳能光伏发电系统的计算机仿真与分析 倪敏生 (合肥学院电子信息与电气丁程系，合肥230601) 摘 要：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． 关键词：太阳能；光伏发电；计算机仿真 中图分类号：TP391．9 文献标识码：A 文章编号：1673—162X(2009)03—0047—04 能源是人类社会存在和发展的物质基础．在煤炭、石油、天然气和核矿藏等能源日趋缺乏，终将枯竭的 今天，充分利用太阳能显然具有能源可持续发展和环保的双重意义．太阳能具有资源丰富、取之不尽、用之 不竭、随处可取、对环境无污染等特点，开发利用太阳能具有重大的战略意义和良好的经济效益与社会效 益．而太阳能光伏发电又是开发利用太阳能最为重要的方向．利用计算机软件对太阳能光伏发电系统进行 仿真建模分析，对太阳能光伏发电系统的设计、优化具有重要的意义．它使我们能够对系统有充分的认识， 作出合理的判断，选择最佳的方案，以最少的代价获取最大的经济效益． 1太阳能光伏发电系统的数学建模 1．1 太阳能辐射模型太阳辐射能与太阳高度、大气质量、大气透明度、地理纬度、13照时间及海拔高度 等因素有关．本模拟系统旨在寻求太阳能光伏发电的规律，以求取最大发电效率．根据太阳辐射的一般规 律，太阳辐射从早上开始随时间增长越来越强，中午达到峰值，然后开始减弱．不失一般性，本文采用如下 模型： E。h=Ephosin(t一8)， 式中：E。。一太阳辐射强度(kW)；Eph0一一天中太阳最大辐射强度(kW)；t一时间． 以上模型中假定从早上8点开始太阳辐射具有明显增强的趋势，而到下午18点明显减弱． 1．2太阳电池输出特性模型忽略温度对特性曲线的影响，太阳电池的理想等效电路如图1…所示． 太阳电池的输出电流一电压特性和功率一电压特性 7 可以描述如下： 1＼ ，=，。h一厶，14=Io[exp(qU／AKT)一1]， l 1曲 X ，ph=SEph，P=IU． ‘ S 尺 ／ zL 式中：，-太阳电池的输出电流；驴一太阳电池的输出电 ￥ 匕 压；P一太阳电池的输出功率；，。。一光电流；，d一暗电流； 、l／ l ，0一最大反向饱和电流；g一电子电荷；4—p一凡结曲线常数； 卜玻尔兹曼常数；卜绝对温度；．s-光敏系数|21． 图1太阳电池的等效电路 1．3最大功率跟踪模型太阳电池的输m特性是非线性的，它受光照强度、环境温度及负载的影响．在温 度一定的条件下，不同的光照强度具有不同的输flj特性．在特定光照强度下，太阳电池可以T作在不同的 电压下，但只有工作在某一特定的电压下才能达到最大的输出