農(nóng)業(yè)節(jié)能灌溉光伏發(fā)電論文范文

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1基于PVsyst的100kW光伏并網(wǎng)電站構建

1.1在PVsyst中導入當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)并且輸入相關參數(shù)后，該系統(tǒng)能夠模擬當?shù)氐膶嶋H氣候等條件進行數(shù)據(jù)處理，得出仿真的詳細過程、使用的模型以及輸出功率，并給出相關的分析報告。以新疆阿拉爾的實際年日照情況為基礎，模擬仿真光伏發(fā)電及其并網(wǎng)情況預測，為后續(xù)實際并網(wǎng)提供理論基礎。

1.2100kW光伏并網(wǎng)電站構建計算100kW光伏并網(wǎng)電站包括集中電站并網(wǎng)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)。集中電站光伏并網(wǎng)系統(tǒng)由太陽能電池方陣、光伏接線箱、直流配電、集中逆變器、交流配電系統(tǒng)等組成。集中電站系統(tǒng)的太陽能電池方陣由3個完全相同的太陽能電池子方陣組成，總容量約為102.9kW，每個方陣由14×7電池組有序排列，具有一定的朝南的傾角和偏東方位角，每塊電池板功率350W。所有子方陣的直流輸出匯集入一臺安裝于控制室內的直流配電柜，并經(jīng)過并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)和變壓器將電能并入電網(wǎng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由并網(wǎng)光伏發(fā)電站關鍵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構成。并網(wǎng)光伏發(fā)電站關鍵數(shù)據(jù)由集中并網(wǎng)逆變器采集存儲，主要采集直流側電壓、電流，電網(wǎng)各相電壓、電流，每日發(fā)電量、總發(fā)電量等；氣象數(shù)據(jù)則由專門采集系統(tǒng)進行采集存儲，主要采集的數(shù)據(jù)包括風向、風速、雨量、環(huán)境溫度、組件溫度和輻照等。采集的這些數(shù)據(jù)可在控制室的上位機中顯示存儲，并實時監(jiān)測現(xiàn)場的發(fā)電狀況。光伏并網(wǎng)電站系統(tǒng)結構圖如圖1所示。

2光伏并網(wǎng)電站(100kW)仿真研究

2.1設計所需相關信息根據(jù)阿拉爾的地理位置，采集相關信息：東經(jīng)81.3°，北緯40.5°，海拔高度1070m，氣候區(qū)域為Ⅲ；采用交流并網(wǎng)輸出；并網(wǎng)電壓為交流，10.5kV，頻率50Hz；當?shù)丨h(huán)境條件：氣候干燥，無遮陽(理想條件下)。

2.2系統(tǒng)設計在PVsyst中對光伏系統(tǒng)仿真分析，首先尋找阿拉爾墾區(qū)的信息，找到阿拉爾地區(qū)安裝地點的經(jīng)緯度，然后利用meteonorm6.0軟件計算該地點10年的氣象參數(shù)，并保存為ALARhour.dat，最后點擊PVsyst主界面的Tools然后導入數(shù)據(jù)。再根據(jù)阿拉爾當?shù)氐穆瓷鋽?shù)值選擇為0.2，同時根據(jù)光伏組件采用固定傾斜角安裝(Fixedtitedplane)，傾斜角度可以根據(jù)設計要求或選擇能量損失最小來確定。仿真實驗中根據(jù)能量損失最小確定傾斜角(Tiltangle)為56°，方位角為0°(正南方)，設置如圖2。通過軟件對光伏陣列模塊進行布局后，對陣列出現(xiàn)遮光情況進行模擬分析，先定義了陰影部分，然后對陰影部分進行了分析如圖3和圖4。根據(jù)系統(tǒng)要求選擇變壓器、各光伏組件，并設4個PV方陣，組件數(shù)量294個，在PVsyst軟件中輸入?yún)?shù)，得100kW光伏陣列仿真分析圖5，其中PV陣列的生成數(shù)據(jù)列表1中所示。從圖5的仿真圖中可以看出，仿真后逆變器工作電壓為AC450-850V，最大功率95kW。通過軟件仿真后生成報告如圖6和圖7，光伏陣列年平均輸出的有效能量為147896kWh/a，注入電網(wǎng)的能量為142443kWh/a。應用軟件仿真模擬出的100kW光伏并網(wǎng)電站的結構圖，該結構圖主要有PV陣列、逆變系統(tǒng)、用戶三部分組成，如圖8。PV陣列設計效果如圖9所示。通過PVsyst構建阿拉爾地區(qū)110kW并網(wǎng)光伏電站的仿真研究，對于光伏并網(wǎng)技術有了更加深入的認識，從而為阿拉爾地區(qū)大型光伏電站的建立提供理論支持和技術保障。

3結論

在光伏發(fā)電系統(tǒng)設計方面，基于PVsyst軟件，通過搜集阿拉爾地區(qū)相關地理氣象數(shù)據(jù)資料，進行了100kW光伏并網(wǎng)電站的仿真研究得到：1）在東經(jīng)81.3°，北緯40.5°條件下，逆變器工作電壓為AC450~850V，功率為90kW，效率為90%。2）100kW伏陣列年平均輸出的有效能量為147896kWh/a，注入電網(wǎng)的能量為142443kWh/a。由此可見，由于阿拉爾墾區(qū)的日照時間長，在該地區(qū)建立大型光伏電站在理論上是可行的，為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉提供新能源。

作者：李建軍王偉單位：塔里木大學機械電氣化工程學院