《太陽能光伏系統建模、仿真與最佳化》是2014年電子工業出版社出版的圖書，作者白建波。
基本介紹
內容簡介,前言,圖書目錄,
內容簡介
《太陽能光伏系統建模、仿真與最佳化》，本書結合作者所開發的併網光伏電站仿真建模與最佳化軟體SIMUPV 2.0，詳細描述了光伏系統建模的主要過程，包括組件斜面太陽能輻照量，光伏組件的光電轉換，逆變器的直交流逆變，直、交流側線路損耗等關鍵環節的數學模型；本書還對陰影遮擋、失配和積灰等影響光伏電站輸出性能的因素進行了深入研究；另外，本書還詳細介紹了SIMUPV 2.0軟體的開發以及相關功能的使用。
前言
前言 近十年來，世界光伏產業出現了井噴式的發展態勢。光伏發電的套用由早期邊遠農村、海島、邊防和特殊套用（如航天）向更為民用化的併網發電以及與建築相結合的分散式供電方向發展。與此同時，光伏技術快速進步，伴隨著產量的增加，光伏設備成本迅速下降，光伏發電開始逐漸從補充能源向替代能源過渡。 光伏發電系統的發電性能受天氣、當地經緯度和海拔影響非常大，因此在項目建設之前對系統進行設計及動態模擬是十分必要的。
圖書目錄
第1章 概論 1
1.1 光伏技術的基本原理 1
1.2 光伏技術的國內外發展歷程 3
1.2.1 光伏技術的幾個主要發展階段 4
1.2.2 光伏技術在我國的發展 4
1.2.3 光伏技術未來的發展趨勢 5
1.3 光伏發電系統 6
1.3.1 獨立光伏發電系統 6
1.3.2 併網光伏發電系統 7
1.4 太陽能光伏發電系統仿真技術的發展 7
1.4.1 PVSS 8
1.4.2 Solcel 8
1.4.3 PVForm 8
1.4.4 PVSIM 9
1.4.5 PVDesignPro 9
1.4.6 Solar Advisor Model（SAM） 10
1.4.7 PVWatts 11
1.4.8 PVSYST 11
1.4.9 PV F-Chart 13
1.4.10 RetScreen光伏項目模型 13
1.4.11 PVSol 14
1.4.12 其他光伏仿真軟體 16
參考文獻 16
第2章 太陽能輻射 18
2.1 太陽的概況 18
2.1.1 太陽 18
2.1.2 和太陽相關的重要天文參數 21
2.2 天體運行規律及太陽與地球的關係 24
2.2.1 天球與天球坐標系 24
2.2.2 太陽角的計算 26
2.2.3 樹木或者煙囪在屋頂組件表面產生陰影面積的計算方法 27
2.3 光伏組件傾斜面上太陽能輻照量的計算方法 31
2.3.1 輻照量計算重要的角度參數及進一步說明 31
2.3.2 大氣層外的水平面太陽能輻照 32
2.3.3 晴朗指數係數 33
2.3.4 水平面逐時太陽能輻照量計算方法 33
2.3.5 光伏組件傾斜面逐時太陽能直射、散射和反射輻照量計算方法 34
2.3.6 組件任意朝向及傾斜角度逐時太陽能總輻照量的計算方法 35
2.3.7 光伏組件傾斜表面月均太陽能總輻照量的計算方法 37
參考文獻 40
第3章 太陽能光伏電池、組件及陣列的數學建模 42
3.1 太陽能光伏電池的分類及結構 42
3.1.1 按結構分類 43
3.1.2 按材料分類 43
3.1.3 按構造分類 44
3.2 光伏電池基本結構 44
3.3 光伏電池、組件建模的基本理論 47
3.3.1 光伏電池、組件銘牌參數 47
3.3.2 光伏電池、組件等效電路及其數學模型 48
3.3.3 光伏電池、組件的性能曲線 49
3.3.4 光伏電池、陣列的數學模型的求解方法 51
3.4 四參數模型的求解方法 52
3.4.1 一般解理論 52
3.4.2 根據組件銘牌求四參數 53
3.4.3 光伏組件銘牌求解電池片參數實例 54
3.5 光伏電池、組件五參數模型的求解方法 56
3.5.1 解析解的求解方法 56
3.5.2 計算結果分析 58
3.5.3 疊代解法 60
3.6 任意輻照度和環境溫度下的光伏電池、組件的數學模型 62
3.6.1 理論模型基礎 62
3.6.2 光伏陣列工作運行方式 65
3.7 模型實驗驗證 66
3.8 小結 69
參考文獻 70
第4章 光伏逆變器原理及其數學建模 72
4.1 光伏逆變器概況 72
4.2 逆變器的發展及其分類 73
4.2.1 逆變器的發展歷程 73
4.2.2 逆變器的分類 74
4.2.3 併網型光伏逆變器 74
4.2.4 離網型光伏逆變器 76
4.3 光伏逆變器主要性能參數 79
4.3.1 逆變器輸入端性能參數 79
4.3.2 逆變器輸出端性能參數 79
4.3.3 逆變器轉換效率 80
4.4 光伏逆變器的數學建模及其仿真實例 81
4.4.1 SANDIA逆變器建模法 82
4.4.2 Driesse逆變器建模法 83
參考文獻 84
第5章 光伏系統輔助設備及其損耗估算 85
5.1 光伏系統中直、交流側線纜電量損耗計算 85
5.1.1 線纜損失的計算方法 85
5.1.2 線損計算方法驗證 87
5.2 光伏系統中變壓器的損耗估算 89
5.2.1 雙繞組變壓器損耗電能的計算 89
5.2.2 三繞組變壓器損耗電能的計算 90
5.3 蓄電池的性能估算方法 91
5.3.1 蓄電池性能及主要狀態參數 91
5.3.2 蓄電池動力學數學模型 92
參考文獻 95
第6章 陰影或失配情況下光伏系統輸出性能建模與仿真 97
6.1 陰影遮擋或者失配狀況下光伏系統研究 97
6.1.1 陰影或失配情況下光伏陣列輸出特性的研究現狀 99
6.1.2 光伏組件熱斑效應的研究 100
6.1.3 失配情況下光伏系統MPPT方法研究 101
6.2 陰影及失配對光伏系統輸出性能的影響 102
6.2.1 單二極體五參數等效電路模型 102
6.2.2 陰影及失配情況下組件輸出性能的理論模型 103
6.2.3 不同陰影遮擋下光伏組件輸出性能的模擬及驗證 105
6.3 失配情況下光伏陣列輸出特性建模與仿真 109
6.3.1 失配情況理論建模 109
6.3.2 失配情況下光伏陣列輸出性能仿真及實驗驗證 110
6.4 複雜陰影條件下光伏電池、組件或者陣列輸出特性 111
6.4.1 陰影對單電池片輸出特性的影響 111
6.4.2 陰影對光伏組件輸出特性的影響 112
6.4.3 陰影對光伏陣列輸出特性的影響 116
6.5 小結 117
參考文獻 117
第7章 光伏系統的最佳化設計方法及壽命預測 120
7.1 概述 120
7.2 逆變器串並聯組件最佳化設計模型 123
7.2.1 光伏組件串並聯最佳化計算方法 123
7.2.2 直流端串聯數最佳化設計模型 124
7.3 最優傾角理論模型 125
7.3.1 最優傾角的計算方法 125
7.3.2 不同安裝角度及朝向情況下輻照度的分析 128
7.3.3 最優傾角結果計算分析 129
7.4 最優陣列間距模型 131
7.4.1 前後排光伏陣列陰影理論模型 132
7.4.2 兩排方陣之間的最佳間距 133
7.5 光伏組件壽命預測方法 135
7.5.1 組件壽命評估的高斯函式模型 135
7.5.2 估算法求解 136
7.6 小結 136
參考文獻 137
第8章 光伏組件熱電耦合建模及陰影遮擋的溫升效應 139
8.1 光伏電池組件的組成與傳熱分析 139
8.1.1 光伏電池組件主要組成 139
8.1.2 光伏電池組件傳熱分析 143
8.2 均勻輻照度下光伏電池組件的溫度計算模型 144
8.2.1 NOCT模型 144
8.2.2 SANDIA溫度模型 145
8.2.3 光伏組件熱電耦合模型 146
8.2.4 光伏組件熱電耦合模型的實驗驗證 150
8.3 輻照度分布不均勻條件下光伏組件傳熱模型及其溫度分布 153
8.3.1 輻照度不均勻或陰影遮擋情況下光伏組件的傳熱模型 154
8.3.2 並聯電阻對組件溫度的影響分析 156
8.3.3 單片電池遮擋比例變化對組件溫度的影響 157
8.3.4 改善光伏組件熱斑現象的方法 158
參考文獻 158
第9章 光伏發電系統經濟性及環保分析 160
9.1 太陽能光伏發電經濟性分析方法 160
9.1.1 太陽能光伏工程經濟性分析準則 161
9.1.2 太陽能光伏工程經濟性分析方法 161
9.2 光伏發電系統的經濟性分析與典型實例 162
9.2.1 成本分析 162
9.2.2 財務收益分析 165
9.2.3 項目現金流分析 168
9.2.4 項目可行性分析 171
9.3 光伏發電系統環保性能評估方法與實例 172
9.3.1 光伏發電系統的環保性能分析 172
9.3.2 光伏發電系統的環保性能評估方法 173
參考文獻 175
第10章 併網光伏仿真軟體系統建模與發電量預測 177
10.1 太陽能併網光伏發電系統建模 178
10.1.1 光伏組件表面太陽能輻照數學模型 178
10.1.2 光伏組件光電轉換數學模型 180
10.1.3 逆變器直交流逆變數學模型 182
10.1.4 直交流線路部分損失數學模型 183
10.1.5 併網變壓器損耗數學模型 184
10.2 併網光伏系統仿真軟體的開發 184
10.2.1 流程設計 184
10.2.2 功能設計 184
10.2.3 決策與最佳化功能 185
10.3 光伏系統發電量的預測及最佳化 186
10.3.1 基於TMY（典型氣象年）數據的發電量的預測及系統最佳化 186
10.3.2 實際電站發電量預測 188
10.4 積灰對發電量預測的影響 189
10.5 光伏組件性能衰減對光伏系統發電性能影響評估 192
10.6 小結 192
參考文獻 192
第11章 光伏仿真設計軟體SIMUPV 2.0功能及實例 194
11.1 光伏系統設計 194
11.1.1 項目管理 194
11.1.2 項目初步信息輸入 194
11.1.3 光伏組件選型 196
11.1.4 光伏逆變器選型 197
11.1.5 光伏陣列串並聯配置 198
11.1.6 直、交流側線纜的選型 199
11.1.7 其他損耗的設定 200
11.2 光伏電站系統產能報告及分析 201
11.2.1 產能輸出 201
11.2.2 不同環境溫度和輻照度下I-V曲線性能輸出 203
11.2.3 光伏電站環保性能的分析 204
11.2.4 參數變化時光伏電站發電性能的比較 205
11.2.5 光伏發電系統各個環節的損耗估算 207
11.3 屋頂光伏工程的遮陰計算 208
11.3.1 平面屋頂式光伏電站的遮陰仿真 208
11.3.2 斜面屋頂式光伏電站的遮陰仿真 209
參考文獻 211
