《極端情況下太陽能運行失配分析及對策研究》是依託東南大學，由徐青山擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：極端情況下太陽能運行失配分析及對策研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐青山
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光伏一體化建築是生態建築設計的一種新概念，也是世界範圍內倡導的綠色能效理念的一個重要組成部分。不過由於不規則的建築形態或者安置傾角、方位角的差異會導致光伏組件實際運行出現失配現象並導致功率損失。本申請擬以極端氣象與極端場地條件為研究背景，基於實際量測多輻射數據，借鑑電力系統辨識及狀態估計分析方法，建立不同氣象條件下的太陽輻射模型；進一步基於地球科學和大氣理論，在統一的時間空間框架下建立極端場景下的太陽能發電能力量化評估體系，重點考察實際光伏失配運行特徵，並針對性地提出極端情況下太陽能失配運行補償解決方案。本申請的研究旨在提高極端情況下太陽能實際發電能力預測精度，促進智慧型電力調度，從而增強電力系統抗擊打能力。具體地，一方面可以填補國內在複雜氣象條件下太陽輻射模型研究上的部分空白，為太陽能發電能力的準確量化評估提供依據；另一方面可以掌握擁有獨立智慧財產權的極端場景下太陽能運行失配補償的關鍵技術。
結題摘要
在全球化石燃料短缺和生態環境嚴重惡化雙重壓力下，能源消費結構逐步改變，大力發展可再生能源，走可持續發展道路，已成為世界各國政府的共識。光伏發電作為可再生能源利用的重要部分，得到了廣泛的推廣和套用。因此，光伏發電相關技術的研究具有重要的理論意義和實踐價值。本項目圍繞光伏發電的相關實際問題展開研究，並取得了以下成果： 1、基於兩種國際通用的模型，建立了三點法實用模型。項目重點討論了太陽輻射強度峰值問題，驗證了三點法模型的精確性。仿真結果表明，三點法模型可滿足工程和科學研究的需要。 2、為了滿足光伏電站設計的工程套用，提出了一種用於光伏電站設計的地區太陽能資源豐富程度評估系統。項目重點闡述了代表性氣象年月法理論，並以我國西部某城市為例，對規劃區域進行了評估，評估結果合理，能夠滿足實際工程套用。 3、針對非典型場地的光伏陣列規劃問題，建立了以最大化產能效益為目標的數學最佳化模型，同時探討了不同型號的光伏電池對光伏電站產能的影響。 4、針對典型的光伏運行失配場景，確定了仿真分析算法以及研究思路。基於牛頓-拉夫遜方法開展了失配機理的數值仿真。研究了光伏陣列不同排布方式、不同陰影遮蔽情況下的運行情況。最後，深入探討了光伏運行失配現象中局部多輻射強度分布的“門檻效應”。 5、項目從規劃及運行兩個層面提出了補償策略。規劃層面主要從光伏陣列結構最佳化方面著手，探討了抗陰影影響的匹配結構；運行層面主要從適應多輻射強度分布的改進全局最大功率跟蹤方法及光伏直流模組級聯電路的最佳化控制策略兩方面開展。仿真結果表明，本項目提出的規劃及運行補償策略是行之有效的。 6、項目在建立帶並聯電容的光伏模組等效電路的微分方程模型基礎上，分析並聯模組的工作特性和電壓功率變化特性。定義最佳工作區間和維持時間的概念，提出得到超級電容與維持時間的匹配關係的方法。
