摘要
随着世界范围内常规化石能源利用而导致的环境问题和能源危机的加剧，世界各国都在加大对可再生能源的研究和开发。众多形式的可再生能源当中，属太阳能光伏发电技术应用最为广泛，一种新型的分布式能源——分布式光伏系统/电源成为各国研究的热点，建筑外围护结构的多样化会给分布式光伏系统与其相结合形式带来设计上的复杂性。本课题借助天津中新生态城某小区内分布式光伏发电系统，以方位角和倾角作为研究出发点，对分布式光伏系统的子系统具有不同方位角和倾角的情况做了研究和分析。 建立倾斜面上接收到的太阳辐射量的计算模型和发电单元的电学模型，编写Matlab计算程序，求解倾斜面上的太阳辐射量和发电单元的电学参数，探讨影响分布式光伏发电系统运行和产能的因素，针对天津地区气象条件，得出： 1）对于并网型分布式光伏系统，朝向正南、35°倾角是获得全年最大太阳辐射量和发电量的最佳选择，分别为1484.9kWh/㎡·d、1135kWh/kWp·y； 2）朝向正南的光伏阵列，月平均太阳辐射量和发电量的变化率会随着倾角的增大而减小，且两者变化趋势一致。倾角为0°的辐射量变化范围最大， 1.863~5.372kWh/㎡·d，为80°时最小，2.579~3.526kWh/㎡·d。对于有负载的独立系统，应当选取一个月平均发电量均匀的角度作为最佳倾角。 3）当偏离正南向时，方位角在一定的区间内变化可以取定某个小范围内的角度作为最佳倾角，对年太阳辐射量和年产电量影响不超过5%，如方位角为0~10°时，最佳倾角为30~33°。 结合实际工程，朝向和倾角对系统性能影响的研究表明：实测年发电量为24035kWh，模拟年发电量为24677kWh，两者的误差仅为2.6%；方位角在20~30°变化时，安装倾角偏离最佳倾角4°以内给年发电量带来的影响仅为3.8%，是一个能接受的偏差；发电单元有不同方位角和倾角的阵列不会对系统运行带来影响，但会影响发电量；在不破坏屋面美观的前提下，以屋面方位角和倾角设计的系统与以朝南和全年最佳倾角设计的系统在经济性上具有可比性，两者的经济效益差额为3.8%，并计算得出分布式光伏系统的动态平直供电成本为0.78￥/kWh，略高于市电，具有推广意义。
NETL