浅谈PVsyst软件在光伏发电项目阴影遮挡设计中的应用

在光伏发电项目设计过程中,由于光伏阵列布局不合理或周围环境影响,光伏组件经常会发生阴影遮挡问题,造成光伏发电项目发电量的损失。以天津市某光伏发电项目的设计为例,通过应用PVsyst软件,对项目所在地的光伏阵列之间的阴影遮挡及周边地形地貌的阴影遮挡进行模拟和计算分析,得出前后排光伏阵列间距及周边建构筑物阴影遮挡范围对光伏阵列的影响,验证了光伏阵列布局的合理性及准确性,以提高光伏发电项目的可行性及经济效益。研究结果可为光伏发电项目阴影遮挡设计提供参考,熟练采用相关光伏发电设计软件,能够更加准确测算项目的可行性,充分提高项目的经济效益。

基于PVsyst软件的屋顶光伏发电系统发电量的研究

以郑州市某农村房屋的屋顶为基础,建立小型的屋顶光伏发电系统模型,通过对光伏组件安装倾角和光伏阵列间距进行优化设计,并利用PVsyst软件模拟中国5个地区的屋顶光伏发电系统的单位屋顶面积的年光伏发电量。模拟结果显示:在光伏组件采用最佳安装倾角的前提下,与杭州、广州、昆明这3个城市不同的是,沈阳市的屋顶光伏发电系统采用3.3 m光伏阵列间距时的单位屋顶面积年光伏发电量高于其采用最佳光伏阵列间距时的发电量。由此可知,小型屋顶光伏发电系统发电量最大时的设计并非是在光伏组件最佳安装倾角和最佳光伏阵列间距同时满足的情况下。因此,在进行屋顶光伏发电系统发电量最大化设计时,还应根据屋顶面积进行光伏组件安装倾角和光伏阵列间距的综合考虑。

Investigational Validation of PV Based DCD-MLI Using Simplified SVM Algorithm Utilizing FPGA Tied with Independent Sources

This paper presents the independent source tied photovoltaic (PV) based three-phase three-level diode-clamped-multilevel inverter (DCD-MLI) utilizing field programmable gate array (FPGA) controller. The maximum power point (MPP) is tracked by using fuzzy logic algorithm. Employed for gating signal generation, the space vector modulation (SVM) strategy eradicates the complexity in determining the reference vector location, the ON-time calculations and switching state selection. A digital proportional integral (PI) control algorithm is implemented on a FPGA to keep the current injected into the independent source (grid) sinusoidal and to achieve high dynamic performance with low total harmonic distortion (THD) of output voltage and output current which are 0.97% and 1.26%. With the proposed configuration, the adjustments of modulation index and phase angle are synthesized onto a FPGA by means of hardware description language (VHDL). The efficacy of the scheme is verified through simulation study. To confirm the feasibility of the scheme, experimental studies are carried out on a scaled-down laboratory prototype.

有限空间屋面分布式光伏系统安装倾角选择策略

研究有限空间屋面考虑阵列阴影遮挡的分布式光伏系统太阳辐照计算模型,并选取我国有代表意义的8个城市,研究不同安装倾角对项目装机量、发电量和资本金收益率的影响。结果表明:对于有限空间屋面上的分布式光伏项目,不必采用年总辐照量最佳倾角作为安装倾角,适当降低安装倾角,可在基本不影响资本金收益率的前提下,显著增加装机量和发电量,此现象对于高纬度地区项目更加明显。

基于单轴跟踪式光伏支架的光伏阵列优化设计

针对采用单轴跟踪式光伏支架时光伏阵列的优化设计,通过利用计算机辅助设计(CAD)及SketchUp软件建立模型,分析了光伏阵列间距、光伏支架转动角度与光伏电站站址纬度、光伏支架倾角、太阳时角、太阳方位角等参数之间的关系,并推导出采用单轴跟踪式光伏支架时光伏阵列间距的理论计算模型,以及不同站址纬度下,冬至日09:00~15:00时段内任意时刻光伏支架倾斜面接收太阳辐照量最大时的单轴跟踪式光伏支架转动角度计算模型,为采用单轴跟踪式光伏支架的光伏阵列优化设计提供了参考计算公式。

光伏阵列表面风荷载数值研究

针对标准德州理工大学（TTU）建筑模型，对该文采用的数值模拟方法的可行性进行验证，数值模拟结果与实验数据拟合较好。对4．2m安装间距的5块光伏阵列进行数值模拟研究，根据《建筑结构荷载规范》总结出不同风向角的计算工况下各电池板分块区域体型系数峰值，结果显示：危险点出现在电池板下表面分块区域A2和F2，最大荷载体型系数是规范给定荷载推荐值的几倍；在不同风向角下，电池板1表面大部分分块区域净荷载体型系数大于规范值，而电池板2一电池板5表面的净荷载体型系数仅在区域2处远大于规范值。最后考虑有无遮挡情况下，选取3种安装间距的5块光伏阵列进行数值模拟分析。结果表明，电池板安装间距可在整体上改变电池板上下表面风荷载分布情况。

平板光伏阵列间隔处的太阳能利用及评估

分析光伏阵列阴影随时间的变化关系以及相邻光伏阵列间隔距离的确定方法。在光伏平板以最佳倾角安装并设定相邻光伏阵列间隔距离的前提下,以合肥地区为例,分析阵列间隔处光照随时间的分布规律以及可回收的能量。提出光伏阵列间隔处太阳能的复合抛物槽(CPC)光热利用方法,并分析CPC有效接收面积与能量收集效率的关系。

局部阴影下光伏阵列结构优化

为提高光伏阵列发电效率,避免发生热斑效应,通过改进空间向量模型,对局部阴影下光伏组件间的匹配度进行计算,并将匹配度高的光伏组件进行串联,实现对光伏阵列结构的优化。对比分析表明,该算法可提高光伏阵列输出功率,提高组件间的匹配度,避免因不匹配而造成的热斑问题。

坡面光伏阵列间距确定

对光伏阵列的形式进行了介绍,分析了光伏阵列间距对光伏电站的影响。通过对相关影响参数和计算公式的分析,推导了南北坡面光伏阵列最小间距的计算方法,计算分析了阵列间距随项目地点纬度、坡度及阵列倾角的变化规律。针对地面光伏电站阵列设计,总结了可用于工程实践的南北坡面光伏阵列间距的确定原则及方法。

山地光伏项目阵列间距计算方法研究

通过研究山地光伏阵列间距计算与坡度、坡向之间的关系,在平地光伏阵列间距数学计算模型的基础上加以改进推导,得到一种适用于山地光伏项目中光伏阵列间距的数学模型计算方法,并且通过该方法得到了不同坡度情况下,光伏阵列间距随坡向变化的规律。该方法不仅有利于全方位了解山地光伏项目不同地形的光伏阵列间距,便于更精准地评估不同朝向地块的可利用性,而且能为今后的山地光伏项目前期选址及设计阶段经济性优化比选提供一种切实有效帮助。

光伏组件倾角和阵列间距的多因素综合计算方法

合理确定光伏电站组件的安装倾角和阵列间距,对提高光伏电站发电效益至关重要。综合考虑了组件全年运行时间内的阴影损耗、光伏发电单元直流电缆用量、直流电缆线损、光伏阵列占地面积多因素,提出了一种确定组件的安装倾角和阵列间距综合的计算方法,以追求发电效益最大化。该方法在提高发电量的基础上,实现了光伏电站的"紧凑化"设计,不仅节省了单位兆瓦光伏发电单元的占地面积,提高了土地利用率,且增加了发电效益。

北坡场地光伏电站阵列间距设计

研究了大型地面电站和屋顶光伏电站在北坡场地建设时的光伏阵列间距设计,根据具体坡度、地势、建筑物方位角等进行了阵列间距的优化设计。通过一般阵列间距计算公式,计算了北半球不同纬度的日照间距系数,分析了场地坡度与光伏阵列间距之间的关系,推导了北坡场地光伏阵列间距设计的理论计算方法,针对类似的大型地面电站提出了阶梯式阵列设计方法。

任意坡向屋面光伏阵列间距设计

研究了在坡屋面上光伏阵列间距的布置,和其他研究文献相比,利用易理解的数学几何模型并根据阵列的安装倾角、屋面坡度和朝向、太阳参数等影响因子,推导了任意朝向的坡屋面光伏阵列前后间距的计算公式,并利用太阳能专业设计软件PVsyst通过具体案例来进行模拟分析,验证了公式的准确性,对光伏方阵的布置设计具有实际指导意义。

基于LCOE的光伏发电工程优化设计

随着我国光伏装机容量大幅增加,可开发区域面积逐渐减少,光伏电站开发竞争日趋激烈,全面平价及低于平价的竞价时代到来,传统的粗放型设计开发模式已不再满足行业发展的需求。针对于此,提出了一种基于LCOE的光伏发电项目优化设计方法。首先寻找不同方阵间距时发电量最大的方阵倾角,得到一系列方阵间距与对应最佳倾角组合;然后对每一方阵间距与最佳倾角组合进行LCOE分析;最终得到经济性最优的方阵间距与倾角组合。分别采用优化方法与传统方法对实际光伏电站进行方阵间距及倾角设计,通过对不同单位土地租金时两种方法设计方案进行LCOE分析,结果表明采用优化方法设计方案的LCOE优于传统方法设计方案的LCOE,可有效提高光伏发电项目效益。

随坡安装山地光伏电站阵列间距的计算

推导出了随坡安装山地光伏电站阵列间距的计算公式,给出了光伏阵列在水平面投影参数的计算公式,并开发出了光伏电站阵列布置设计软件。以青海共和项目点为例,对公式计算和PVsyst软件模拟结果进行了对比分析,结果表明两者吻合度较高,间接地验证了公式的准确性。该研究的成果可用于指导光伏电站阵列间距计算和阴影分析等方面的工作。

考虑环境影响的光伏阵列可靠性模型

通过对环境因素中的太阳辐射量、日照时长、环境温度、云量等的分析,得到了光伏阵列在日照时长内的运行状态转移情况。根据获取到的一年云量数据,对其进行概率统计,得到了不同等级云量的概率分布,从而利用公式计算出云量大于零时的太阳辐射量。光伏组件的故障种类可分两类讨论:一类是制造工艺导致的光伏组件故障,另一类是环境因素导致的光伏组件故障。对光伏阵列输出功率进行聚类并以此划分可靠性状态。通过模型模拟,得出光伏阵列状态转移概率矩阵。算例验证了光伏阵列可靠性模型的有效性。

坡地光伏电站光伏方阵间距设计

研究了在坡地上建设光伏电站时光伏阵列的布置方法。根据场地的具体坡度、朝向等进行光伏阵列间距的优化设计。利用数学工具,分析推导不同朝向的坡面上固定式光伏阵列间距的计算公式,并利用三维软件,通过案例进行模拟分析,验证计算公式的正确性。

采用双面光伏组件的光伏电站在系统集成设计中应考虑的因素分析

采用双面光伏组件是一种能够有效提升光伏电站发电量的手段。基于双面光伏组件的特点,通过列举行业内常用的双面光伏组件辐照度数学模型,对影响双面光伏组件发电量的地面反射率、前后排光伏阵列间距、光伏组件最佳安装倾角和光伏组件离地高度这几个主要因素进行了研究,并通过PVsyst软件对这几个主要因素进行了逐一仿真验证,从实际应用角度提出了采用双面光伏组件的光伏电站在系统集成设计中应考虑的几个因素。研究结果表明:1)双面光伏组件的最佳安装倾角比单面光伏组件的最佳安装倾角大,根据地区、地面反射率的不同,二者的差值大致在2°~10°之间;2)提高光伏组件离地高度可以增加双面光伏组件的发电量,而发电量增益大小会因光伏组件所在地纬度的不同有所不同,实际光伏电站的系统集成设计中,可选择最具经济性的光伏组件离地高度;3)在光伏组件最佳安装倾角过低的地区,光伏组件的自遮挡效应严重,需要根据实际情况选择是否采用双面光伏组件。

不同光伏阵列间距的实证数据分析和研究

以青海共和地区5 MWp并网光伏电站的不同光伏阵列间距对比项目为研究对象,对不同光伏阵列间距子阵的早晚阴影遮挡情况及发电特性进行了研究,最终根据实证数据分析确定了最佳光伏阵列间距。