Simulation-Photovoltaics太阳能

2021年13期科技创新与应用Technology Innovation and Application方法创新一种提高CIGS 效率的方法杨正茂（上海电力大学电子与信息工程学院，上海201306）环境污染和能源的短缺已经严重阻碍了当今社会和经济的发展，影响人们的正常生活，因此，人们迫切需要寻求一种可以直接取代煤炭、石油、天然气等主要的化石能源[1]。

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，它的出现完美地解决了目前能源短缺和环境污染的问题。

而太阳能电池则是可以利用光生伏特效应将光能直接转换成电能的装置。

目前市场上，技术最为成熟的就是晶体硅太阳能电池，几十年来一直在光伏产业扮演着重要的角色。

除此之外，还有非晶体硅，硫化镉、碲化镉类，砷化镓等芋-V 族化合物，铜铟硒类太阳能电池越来越受到重视。

其中，Cu （In 1-x Ga x ）Se 2（CIGS ）薄膜太阳能电池因其取材廉价，较高的转换率以及突出的稳定性在太阳能电池中受到人们的广泛关注。

本文主要介绍了CIGS 薄膜电池的主要组成以及其发电的原理，在此理论基础上提出了一种新型npn 太阳能电池结构并通过SILVACO -TCAD 软件中的Athena [2]工艺仿真将电池构建出来，其次将电池和同种参数的传统电池做了比较，直观地发现新型太阳能电池结构的优势。

为了更好地优化文章中提出的新型结构，对电池组分做了讨论，即镓浓度大小对新型太阳能电池的影响做了相关的研究。

1研究意义目前全球的环境污染和能源危机是人们将要面临的重要问题，已经开始威胁到人类的生存，因此人们开始寻找清洁的替代能源。

在20世纪时，人类过度使用煤炭、石油、天然气作为主要消耗能源，直到目前才意识到新能源才是真正需要利用的能源。

太阳能作为一种新能源，与之前的那些不可再生能源等常规能源相比有诸多优点：（1）太阳能的储备量丰富。

首先太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生能源。

每年照射到地球表面上的太阳辐射能就能替代约一百多万亿吨标煤。

光伏发电板(电池) (Cell-photovoltaic)太阳能发电板中最小的组件.光伏发电系统平衡(BOS or Balance of System - photovoltaic) 光伏发电系统除发电板矩阵以外的部分. 例如开关, 控制仪表, 电力温控设备, 矩阵的支撑结构, 储电组件等等.光伏矩阵或发电板阵(Array - photovoltaic) 太阳能发电板串联或并联连接在一起形成矩阵.阻流二极管(Blocking Diode)用来防止反向电流, 在发电板阵中, 阻流二极管用来防止电流流向一个或数个失效或有遮影的发电板(或一连串的太阳能发电板) 上. 在夜间或低电流出的期间, 防止电流从蓄电池流向光伏发电板矩阵."旁路二极管(Bypass Diode)是与光伏发电板并联的二极管. 用来在光电板被遮影或出故障时提供另外的电流通路.充电显示器(表) (Charge Monitor/Meter) 用以测量电流安培量的装置, 安培表.充电调节器(Charge Regulator)"用来控制蓄电池充电速度和/或充电状态的装置, 连接于光伏发电板矩阵和蓄电池组之间. 它的主要作用是防止蓄电池被光伏发电板过度充电, 同时监控光伏发电矩阵和/或蓄电池的电压."组件(Components)指用于建立太阳能电源系统所需的其他装置.交直流转换器(Converter) 将交流电转换成直流电的装置.晶体状(Crystalline)具有三维的重复的原子结构.直流电(DC)"两种电流的形态之一, 常见于使用电池的物件中, 如收音机, 汽车, 手提电脑, 手机等等."无序结构(Disordered)减小并消除晶格的局限性. 提供新的自由度, 从而可在多维空间中放置其他元素. 使它们以前所未有的方式互相作用. 这种技术应用多种元素以及复合材料它们在位置, 移动及成分上的不规则可消除结构的局限性, 因而产生新的局部规则环境. 而这些新的局部环境决定了这些材料的物理性质, 电子性质以及化学性质. 因此使得合成具有新颍机理的新型材料成为可能.电网连接- 光伏发电(Grid-Connected - photovoltaic) 是一种由光伏发电板阵向电网提供电力的光伏发电系统. 这些系统可由供电公司或个别楼宇来运作.直流交流转换器(Inverter)用来将直流电转换成交流电的装置.千瓦(Kilowatt)1000 瓦特, 一个灯泡通常使用40 至100 瓦特的电力.百万瓦特(Megawatt)1,000,000 瓦特光伏发电板(Module - photovoltaic) 光伏电池以串联方式连在一起组成发电板.奥佛电子(Ovonic)[以S. R. 奥佛辛斯基(联合太阳能公司创始人)及电子的组合命名] - 用来描述我们独有的材料, 产品和技术的术语.奥佛辛斯基效应(Ovshinsky effect) 一种特别的玻璃状薄膜在极小电压的作用下从一种非导体转变成一种半导体的效应..并联连接(Parallel Connection)一种发电板连接方法. 这种连接法使电压保持相同, 但电流成倍数增加峰值输出功能(Peak Power)持续一段时间(通常是10 到30 秒)的最大能量输出.光伏(Photovoltaic - PV)光能到电能的直接转换.光伏发电板(电池) (Photovoltaic Cell) 经过特殊处理可将太阳能辐射转换成电力的半导体材料.卷到卷工序(Roll-to-Roll Process) 将整卷的基件连续地转变成整卷的产品的工序.串联连接(Series Connection)电流不变电压倍增的连接方式.太阳能(Solar)来自太阳的能量.太阳能收集器(Solar Collectors)用以捕获来自太阳的光能或热能的装置. 太阳收集器用于太阳能热水器系统中(常见于住家), 而光伏能收集器则是用于太阳能电力系统.太阳能加热(Solar Heating) 利用来自太阳的热能发电的技术或系统. 太阳能收集器用于太阳能热水器系统中(常见于住家), 而光伏能收集器则是用于太阳能电力系统中太阳能发电模块或太阳能发电板(Solar Module or Solar Panel) 一些由太阳能发电板单元所组成的太阳能发电板板块.稳定能量转换效率(Stabilized Energy Conversion Efficiency) 长期的电力输出与光能输入比例.系统, 平衡系统(Systems; Balance of Systems)"太阳能电力系统包括了光伏发电板矩阵和其它的部件. 这些部件可使这些太阳能发电板得以应用在需要可控直流电或交流电的住家和商业设施中. 用于太阳能电力系统的其它部件包括:接线和短路装置, 充电调压器,逆变器, 仪表和接地部件."薄膜(Thin-Film)在基片上形成的很薄的材料层.瓦特(Watts)用电压乘以电流的值来衡量的电力度.MWpMWp 的具体解释:M 是兆瓦,1MW 是1000KW ,WP 是太阳能电池的瓦数,是指在1000W/ 平方光照下的太阳能电池输出功率,与实际太阳光照照强度有区别.伏特(Volts)电动势能单位•能促使一安培的电流通过一欧姆的电阻•电压(Voltage)电势的量. 电压表(Voltage Meter)用以测量电压的装置.屋顶光伏屯源系统Rt K)f-UK>untedPVpciwersystern独立家庭电源系统Off- gi idhi)int?p<>ivei systt*i TI小述太阳能发屯系统Resident L4JtlureuPVp<jw or ay stem光伏建筑一体化BIPVproducts太阳能境电在1 芒馆、学校中的应用Appl icat ionsof solarPV 1 nhote 1 sandschc ml a移动信号塔太阳能发电猥胃So larPVp< iwersystemsformobi 1 ecomiitur] i cations i gnalstat i ons移动通f方垒汨T工放汕电源PVpt用systpnisf<>rGS\fljnsesttil ioils小型并网光伏社站sjna】lon^gridPVpowerstation人平井网光伙i|l?[S liirg&i en]-^ridPVp(i'WPrstci t iori乡tft公路太阳能路灯灼应用Solarstreet 1 ightsforrura 1 roadsA L R I 能建设新农村工程Solarprojec tssfornowvil Iagos城rfl A阳能庭院灯的応ffl SolargardenL ight sforci t ies乡镇太阳能庭院灯的应用So 1 ar gar de n 1 i gh t s f or town s郊区太阳能冲坪灯工程Sol ar 1 awn 1 i gh t s f<)r suburbs太阳能交通"；弓灯匸程Installationof solar trafficsigns成乡风光互补路灯丈例WindanclI^hybridstre?!! ights卜区风光互补系统WindandPVhybridpowersysteinsforresidentialareas入力发屯系统的应用Windgeneratingsysterns人阳能方血专业术语「I1英文对照诠脅［原文地址］比伏发电板(电池)(Cell-photovoltaic)太阳能发屯板屮最小的组件.光伏发电系统平衡(BOS or Balance of System 一photovoltaic)光伏发屯系统除发电板矩阵以外的部分.例如开关，控制仪丧，电力温控设备，矩P 芟撑结构，储电组件等等.此伏矩阵或发电板阵(Array - photovoltaic)太阳能发电板串联或并联连接在一起形成矩阵.目流二极管(Blocking Diode)您影的发电板(或一连小的太阳能发电板)上.在夜间或低电流出的期间，防止电流》社池流向光伏发电板矩阵・"旁路二极管(Bypass Diode)足与光伏发电板并联的二极管・用來在光电板被遮影或川故障时捉供刃外的电流通学充电显示器(表)(Charge Monitor/Meter'用以测量屯流安培量的装置，安培表.充电调节器(Charge Regulator)"川來悴制薔电池充电速度利/或充电状态的装置，连接于光伏发电板矩阵和蒂电池彳nJ.它的主要作用足防止需电池被光伏发电板过度充屯，同时监拧光伏发屯矩阵和/或他的电压・"组件(Components)指用于建立太阳能电源系统所需的戏他装置.交直流转换器(Converter)将交流电转换成直流电的装買.晶体状(Crystalline)具有三维的重复的原子结构.直流电(DC)"两种电流的形态Z- 常见于使用电池的物件中,如收音机，汽车，手提电脑，T无序结构(Disordered)减小并消除晶格的局限性.提供新的自山度，从而可在多维空间屮放置戏他兀素・{ 门以丽所未冇的力武互相作用.这种技术应用多种兀素以及复介材科.它们在位胃，I 及成分I】的不规则诃消除姑构的局限性，因而产生新的局部规则环境.而这此新的局* 竟决定了这些材料的物理性质，电了性质以及化学性质.冈此使得合成具冇新颍机理G 型材料成为可能.电网连接-光伏发电(Grid-Connected - photovoltaic)是一种由光伏发电板阵向电网捉供电力的光伏发电系统.这映系统可曲供电公司或彳 *宇来运作.I直流交流转换器(Inverter)用来将恵流电转换成交流电的装置.千瓦(Kilowatt)1000瓦特，一个灯泡通常使用40至100瓦恃的屯力.13■万瓦特(Megawatt)1, 000, 000 瓦特光伏发电板(Module - photovoltaic)光伏电池以串联方式连在一起组成发电板，奧佛电了(Ovonic)［以S. R•奥佛辛斯基(联合太阳能公司创始人)及电子的组合命名］-用來描述我们勺材料，产品和技术的术语.奥佛辛斯基效应(Ovshinsky effect)一种特别的玻璃状薄膜在极小电压的作用卜从一种非导体转变成一种半导体的效应… |并联连接(Parallel Connection)一种发电板连接力法.这种连接法使电爪保持相同，但电流成倍数增加峰值输出功能(Peak Power)持续一段时间(通常是10到30秒)的敲大能量输出.光伏(Photovoltaic PV)光能到电能的宜接转换.光伏发电板(电池)(Photovoltaic Cell)经过特殊处理可将太阳能辐射转换成电力的半导体材料.卷到卷工序(Roll-to-Roll P roe ess)将整卷的基件连续地转变成整卷的产品的工序.巾联连接(Series Connection)电流不变电压倍增的连接方式.太阳能(Solar)米自太阳的能量.太阳能收集器(Solar Collectors)用以捕快來自太阳的光能或热能的装胃.人阳收集器用于K阳能热水器系统小(常贝「家人1ft］光伏能收集器则是用于太阳能电力系统.I太阳能加热(Solar Heating)利用來自人阳的热能发电的技术或系统.太阳能收集器用丁太阳能热水器系统小(常七家)，血光伏能收集器则是用于太阳能电力系统中太阳能发屯模块或太阳能发屯板(Solar Module or Solar Panel)一些山太阳能发电板单元所组成的太阳能发电板板块.稳定能量转换效率(Stabilized Energy Conversion Efficiency)长期的电力输出与光能输入比例.系统，平衡系统(Systems; Balance of Systems)"人阳能电力系统包括了光伏发电板矩阵和其它的部件.这些部件可使这些太阳能发写以应用在需喪吋控玄流电或殳流电的住家和商业设施川・用于太阳能电力系统的！代乍但括:接线和短路装置，充电调圧器•逆变器，仪表和接地部件・"薄膜(Thin-Film)在基片上形成的很鞠的材料层.瓦特(Watts)用电压乘以电流的值來衡量的电力度.MWpMWp的具体解释:M是兆瓦,1MV是1000KW , WP是太阳能电池的瓦数，是指在1000W/平!«卜的太阳能电池输出功率，与实际太阳光照照戲度冇区別•伏特(Volts)电动势能单位.能促使一安培的电流通过一欧姆的屯阻.屯压(Vol tage)电势的•量.电压表(Vo 1 tage Me ter)用以测虽电压的装置.甸立国的太阳能屯池专业英语Ampere的缩写，安培amorph silicon的缩写,含氢的,非结晶性硅.absorption,吸收.ibsorption of the photons:光吸收；为能量大于禁带宽度的光子入射时.太阳电池内r能量从价带迁到导____________________________________________________;卜产生电子——空穴对的作用.称为光吸收•\b s or p t i on scoef f i c i en t，吸收系数，吸收强度.C,交流电.k安培小时.\cceptor,接收者，在半导体中可以接收一个电了.\lternating current，交流电•简称“交流.-般扌旨人小和力向随时I可作周期性变化衣或电流.它的最基木的形式是正弦屯流.我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹，交流电随时间变化农可以是多种多样的。

光伏发电系统的建模及仿真分析作者：张海晶景志慧来源：《中国科技博览》2018年第06期[摘要]光伏发电（Photovoltaic power system，PV）作为一种典型的分布式发电技术，其并网运行具有重要的研究价值和广阔的应用前景，本文将在Matlab/Simulink仿真环境中建立具有通用性的光伏发电工程模型，并进行仿真分析。

[关键词]光伏发电；建模；仿真分析中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）06-0291-01引言分布式发电（Distributed Generation，DG）是近些年倍受关注的一种发电形式，它利用太阳能、风能、潮汐能等可再生的清洁能源发电，实现了能源利用的多样化，被认为是一种极有发展前途的发电技术。

而光伏发电无疑是其中极具代表性和发展前景的一种。

因此，建立具有通用性的光伏系统工程用模型十分必要。

1.光伏发电系统工作原理按目前常见的两级式光伏发电系统建模，第一级为DC-DC变换，第二级为DC-AC变换。

第一级在光伏电池与负载之间增加了一个DC-DC变换器[1]，如图1所示，其作用是升高光伏电池输出直流电压到一个合适的水平。

2.光伏电池的数学模型光伏电池是光伏发电系统的基础和核心。

它是利用某些材料受到太阳光照时而产生的光伏效应，将太阳辐射能转换成电能的器件[3]。

光伏电池的等效电路如图2所示：其中为光生电流，为二极管结电流，为结电容（分析中可忽略），为串联电阻、低阻值小于，为并联电阻、高阻值数量级为。

根据电路原理及shockloy的扩散理论[2]可得：（2.1）其中为反向饱和电流（数量级为），为电子电荷（），为二极管因子（取值范围）1：5，k为波尔兹曼常（），T为绝对温度。

电池厂家一般提供光谱，光照强度，电池温度时（此状态称为标准情况，简称标况）的参数。

：光伏电池短路电路；：光伏电池最大功率点电流；：光伏电池开路电压；：光伏电池最大功率点电压。

基于物理模型的太阳能光伏发电系统建模与仿真随着节能环保理念的普及，太阳能光伏发电作为一种绿色、环保的新能源得到了越来越广泛的应用。

如何有效提高太阳能光伏发电系统的效率，是目前研究的一个重要方向。

基于物理模型的太阳能光伏发电系统建模与仿真，是实现这一目标的重要手段之一。

一、太阳能光伏发电原理太阳能光伏发电系统是利用太阳能光子的能量将光能转换成电能的过程。

光伏电池通常推荐使用硅材料，主要由两个PN结构组成。

当光线照射在光伏电池的PN结上时，会激发出一些自由电子，这些自由电子会在PN结内发生扩散，从而形成电流。

在整个光伏发电系统中，太阳能板起到的是收集太阳能光子，转化为电能的作用。

二、建立物理模型1.光伏电池模型光伏电池模型包括了光伏电池的电流–电压特性和短路电流、开路电压等关键参数。

光伏电池的电压随着电流的增加而降低，因此在建立模型时需要采用非线性电子模型。

该模型采用了伏安特性电流–电压关系式。

光伏电池的电流–电压特性可以表示为：$I = I_L - I_0（e^{\frac {qV}{nkT}}-1）- \frac{V+IR_S}{R}$式中，$I_L$是光伏电池的短路电流，$I_0$是光伏电池饱和电流，$V$是光伏电池的电压，$n$是光伏电池热激活能系数，$k$是卡尔文常数，$T$是光伏电池的温度，$R_S$是光伏电池的串联电阻，$R$是光伏电池的负载电阻。

2.电池板模型电池板的主要作用是收集太阳能，转化为电能。

由于太阳能的稳定性受到天气变化、大气压力和温度影响，因此电池板模型需要考虑这些因素。

对于高精度应用模拟，它还需要考虑电池板发射出的温度和不同时间段内太阳能辐射量的影响。

电池板模型是物理模型中最重要的部分之一，因此在建模中需要进行深入的研究和分析。

3.其他模型在建立物理模型时，还需要考虑逆变器、电缆、配线盒的影响，并包括它们对太阳能光伏发电系统的整体能效的贡献。

三、基于物理模型的太阳能光伏发电系统仿真基于物理模型的太阳能光伏发电系统仿真，是实现太阳能光伏发电系统效率优化的重要手段。

太阳能热发电系统的建模与仿真1. 引言太阳能作为一种清洁、可再生的能源，近年来得到了广泛的关注和应用。

太阳能热发电系统利用太阳能将其转化为热能，再通过热发电机组将热能转化为电能，可用于供电、供热等领域。

为了提高太阳能热发电系统的效率和性能，建模与仿真技术成为不可或缺的工具。

2. 太阳能热发电系统的基本结构太阳能热发电系统一般由太阳能收集子系统、热能转换子系统和电能转化子系统组成。

太阳能收集子系统包括太阳能集热器和传热介质，用于将太阳能转化为热能。

热能转换子系统通过热发电机组将热能转化为机械能。

电能转化子系统将机械能转化为电能并输出。

3. 太阳能热发电系统的建模方法为了对太阳能热发电系统进行建模与仿真分析，一般采用物理模型和数学模型相结合的方法。

物理模型基于系统的物理原理建立，可以描述系统的能量传递和转换过程。

数学模型则通过数学方程对物理模型进行精确描述，利用计算机进行仿真计算。

4. 太阳能收集子系统的建模与仿真太阳能收集子系统的建模与仿真主要包括太阳能集热器的热量传递模型和传热介质的流动模型。

热量传递模型考虑太阳辐射的入射角度、光照强度等因素，计算集热器的吸收热量。

传热介质的流动模型考虑传热介质在集热管路中的流动速度、压力等参数，计算传热介质的温度分布。

5. 热能转换子系统的建模与仿真热能转换子系统的建模与仿真主要包括热发电机组的热力学模型和动力学模型。

热力学模型根据热发电机组的工作流程建立，考虑热发电机组的燃烧过程、烟气排放等因素，计算热发电机组的热效率和排放物的含量。

动力学模型考虑热发电机组的运行特性，计算热发电机组的转速、功率等参数。

6. 电能转化子系统的建模与仿真电能转化子系统的建模与仿真主要包括发电机的电磁模型和电力系统的传输模型。

发电机的电磁模型考虑发电机的结构、磁场分布等因素，计算发电机的输出电压和电流。

电力系统的传输模型考虑电力系统的线路参数、负载特性等因素，计算电能的传输损耗和功率稳定性。

光伏发电系统的建模与仿真分析随着环保意识的不断提高和可再生能源技术的不断发展，光伏发电系统正在逐步被人们所接受和利用。

在实际应用中，为确保光伏发电系统的稳定性和可靠性，建模和仿真分析是必不可少的步骤。

本文将就光伏发电系统的建模和仿真分析进行探讨。

一、光伏发电系统建模光伏发电系统主要由太阳能电池板、逆变器、支架、组串箱、电缆等组成。

建立光伏发电系统的数学模型需要考虑这些组成部分的物理特性。

以下为各组成部分的建模方法：1. 太阳能电池板的建模方法：太阳能电池板是光伏发电系统的核心部分，它将光线转化成直流电能。

太阳能电池板的数学模型应当考虑其内部电学特性和恒定阻抗和动态响应之间的关系。

常用的太阳能电池板数学模型包括等效电路模型和数学模型。

2. 逆变器的建模方法：逆变器是将太阳能电池板输出的直流电能转化为交流电能的设备，其数学模型应考虑堵转电流、失步电流、输出电压、输出电流等参数。

3. 支架和组串箱的建模方法：支架和组串箱是安装太阳能电池板的设备，其数学模型主要考虑支撑结构的稳定性、组串箱内部的接线和绝缘等特性。

4. 电缆的建模方法：电缆在光伏发电系统中作为输电和连接电网的部分，其数学模型主要考虑其电学特性和热特性。

以上为光伏发电系统各组成部分的建模方法，建立完整的光伏发电系统模型需要将各部分的数学模型进行整合。

二、光伏发电系统仿真分析在建立光伏发电系统的数学模型之后，通过仿真分析可以得到该系统的静态特性和动态响应。

1. 静态特性仿真分析静态特性主要包括电压、电流、电功率等参数，静态特性仿真分析可以求出光伏发电系统在不同光强、温度等条件下的输出特性，对光伏发电系统的电能输出效率进行评估。

2. 动态响应仿真分析动态响应包括瞬态响应和稳态响应两部分内容。

瞬态响应主要考虑系统在启动、光线强度变化、阴影、故障等异常情况下的响应情况。

稳态响应主要考虑系统在长时间工作状态下的稳定性和可靠性。

通过动态响应仿真分析，可以对光伏发电系统进行性能评估、设计优化，为系统的实际应用提供依据。

光伏发电系统建模与仿真分析随着社会的不断发展和科技的不断进步，环保节能成为了现代社会追求的目标之一。

其中，光伏发电作为一种清洁、可再生能源逐渐受到了人们的关注和重视。

本文将介绍光伏发电系统建模与仿真分析，旨在帮助读者深入了解光伏发电的原理和运作机制。

一、光伏发电系统的基本原理光伏发电系统利用光伏电池将太阳能转化为电能，主要由太阳能电池板、逆变器、电池组和监控系统等组成。

太阳能电池板是整个光伏发电系统的核心部件，它将光能转化为直流电能，然后通过逆变器将直流电转换为交流电，最后由电池组存储电能并供电使用。

二、光伏发电系统的建模过程1、光伏电池的模型建立在建立光伏发电系统的模型时，首先要对光伏电池进行建模。

光伏电池将太阳能转化为电能的物理过程可以表示为：P=I×V其中，P表示光伏电池的输出功率，I表示电流，V表示电压。

在建模时，可以采用I-V特性曲线对光伏电池进行描述，因为它能够同时反映出光照强度、温度、电流和电压等参数之间的关系。

2、光伏发电系统的模型建立在光伏电池模型建立完成后，可以继续建立光伏发电系统的模型。

主要建立的内容包括太阳能电池板、逆变器、电池组和监控系统等。

在建立模型时，需要考虑各元件之间的相互作用和影响，确保模型的真实性和可靠性。

三、光伏发电系统的仿真分析1、光伏电池的仿真分析对于光伏电池的仿真分析，一般采用Simulink软件进行搭建和模拟。

在建立模型时，需要输入太阳辐射强度、光谱分布、环境温度和太阳能电池板的参数等信息。

通过对光伏电池的电流、电压和功率等参数进行仿真分析，可以评估光伏电池的性能和能量输出效率，为后续的优化提供参考依据。

2、光伏发电系统的仿真分析对于光伏发电系统的仿真分析，一般采用Matlab软件进行搭建和模拟。

在建立模型时，需要考虑光伏电池板的参数、环境温度、光照强度、逆变器的效率等因素。

通过对光伏发电系统的电流、电压和功率等参数进行仿真分析，可以评估整个系统的性能和能量输出效率，为后续的优化提供参考依据。

扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计题目：北京市发电系统设计课程：太阳能光伏发电系统设计专业：电气工程及其自动化班级：电气0703姓名：严小波指导教师：夏扬完成日期：2011年3月11日目录1光伏软件Meteonorm和PVsyst的介绍---------------------------------------------3 1.1 Meteonorm--------------------------------------------------------------------------3 1.2 PVsyst-------------------------------------------------------------------------------42中国北京市光照辐射气象资料-------------------------------------------------------11 3独立光伏系统设计----------------------------------------------------------------------13 3.1负载计算（功率1kw，2kw，3kw，4kw，5kw）-----------------------------13 3.2蓄电池容量设计（电压：24V，48V）----------------------------------------13 3.3太阳能电池板容量设计，倾角设计--------------------------------------------13 3.4太阳能电池板安装间隔计算及作图。

-----------------------------------------16 3.5逆变器选型--------------------------------------------------------------------------17 3.6控制器选型--------------------------------------------------------------------------17 3.7系统发电量预估--------------------------------------------------------------------18第一章光伏软件介绍一、MeteonormMeteonorm软件是一款分析各地的气象资料软件，包括当地的经度，维度，海拔高度，以及太阳辐射度等重要资料，要想设计当地的光伏发电系统，当地的气象资料必须准确，且完整，Meteonorm软件比较好的提供了各地的气象资料。

topsims检测原理TOPSims（Theoretical Organic Photovoltaic Simulation）是一种用于有机光伏器件模拟的理论方法。

它被广泛应用于太阳能电池和光电器件的研究和开发中。

本文将探讨TOPSims检测原理的基本概念、模拟流程和应用前景。

TOPSims是一种基于有机光伏器件的电学模型，通过数值计算来模拟和预测器件的性能。

它的基本原理是将光伏器件划分为多个层次，每个层次都包含了特定的电学和光学参数。

通过对这些参数进行优化和调整，可以得到具有最佳性能的器件结构。

TOPSims的模拟流程主要包括以下几个步骤：首先，需要确定模拟的目标，例如器件的光电转换效率、开路电压、短路电流等。

然后，根据器件的结构和材料参数，建立起光伏器件的电学模型。

接下来，通过数值计算的方法，模拟器件在光照条件下的工作状态，得到各种参数的数值结果。

最后，根据模拟结果，进行参数优化和器件设计，以实现性能的提升。

TOPSims的应用前景非常广泛。

首先，它可以帮助研究人员深入理解光伏器件的工作机制和性能特点。

通过模拟和分析不同参数对器件性能的影响，可以揭示器件内部的光电转换过程，为器件的改进提供指导。

其次，TOPSims还可以用于预测器件的性能表现和稳定性。

在实际制备器件之前，通过模拟计算，可以提前评估器件的性能和寿命，减少实验成本和时间。

此外，TOPSims还可以用于设计新型的光伏器件结构和材料。

通过模拟不同结构和材料的性能，可以指导新型器件的设计和优化，推动光伏技术的进一步发展。

当然，TOPSims也存在一些局限性。

首先，它是基于理论模型的计算方法，对于复杂的光伏器件结构和材料体系可能存在误差。

其次，TOPSims只能提供定性的结果，对于定量的性能预测仍然需要进一步的实验验证。

此外，TOPSims的计算复杂度较高，需要较大的计算资源和时间。

TOPSims是一种用于有机光伏器件模拟的理论方法，通过数值计算来模拟器件的性能。

photovoltaic 翻译Photovoltaic（太阳能电池）是一种可以将太阳辐射转换为电能的新兴能源。

它利用光子的能量来产生直流电，从而把太阳能转换成电能。

太阳能电池的结构基本上由由多个单元组成，每个单元都可以把太阳能转换成电能，并将所得电能发送到电网中。

太阳能电池的基本原理是把太阳光辐射转化为电能，通过特定的电动势分布，使电子在此电动势中不断跃迁，产生电流。

太阳能电池的工作原理和普通的电池是一样的，只是太阳能电池的能量来源是太阳光，而普通电池的能量来源是化学反应。

太阳能电池的基本结构由一系列的太阳能电池单元组成，每个单元都包含一块太阳能电池片，它由电极片、绝缘层和半导体层组成，如多晶硅太阳能电池片和复合材料太阳能电池片。

太阳能电池的特性：1.太阳能电池可以长期发电，没有空间和时间的限制，可以把太阳能转换成电能，而且可以在任何地方发电，而不必受地理环境的影响。

2.太阳能电池可以很好地处理太阳光的强度变化，并且可以把太阳能转换成电能，而且可以更高效地转换太阳能。

3.太阳能电池的可靠性高，因为它的组件比较简单，没有易损件，可以长期发电。

4.太阳能电池的成本低，它的价格比燃烧石油和天然气便宜，而且可以节省大量能源，减少环境污染。

5.太阳能电池可以很好地处理太阳光的强度变化，可以把太阳能转换成电能，而且可以更高效地转换太阳能。

6.太阳能电池安装简单，可以通过安装固定件将太阳能电池片固定在墙上或者地面上，也可以把它们安装在屋顶上，以便更有效地收集太阳能。

太阳能电池在现代能源中起着重要作用，它可以把太阳能转换成电能，而且可以更有效地利用太阳能，可以更有效的节约能源，减少污染，保护环境，提高人们的生活质量。

太阳能光伏发电系统的稳态和瞬态模拟与计算太阳能光伏发电系统是一种广泛应用的清洁能源系统。

而在进行太阳能光伏发电系统的设计和优化时，稳态和瞬态模拟都是必备的步骤。

本文将从理论和实践角度两方面阐述太阳能光伏发电系统的稳态和瞬态模拟，以及计算方法。

一、太阳能光伏发电系统的稳态模拟稳态模拟是太阳能光伏发电系统设计和优化的必须步骤。

稳态模拟借助电路分析法和数学模型来分析系统的稳定特性、电能源分配及系统效率等问题。

其中，关键参数包括太阳辐射、负载特性、光伏电池组件特性和逆变器性能等。

太阳辐射是太阳能光伏发电系统中最为重要的参数之一。

因为太阳能光伏发电系统的电能输出是由太阳提供的光能转化而来的。

太阳辐射主要考察其光谱分布、入射角度、空间分布、强度和波动等特性。

同时，负载特性、光伏电池组件特性和逆变器性能也对系统的稳态特性产生了重要影响，其中负载特性和逆变器性能的稳定性与系统的安全运行密切相关。

在进行太阳能光伏发电系统的稳态模拟时，通常采用MATLAB等数学计算软件和SPICE等电路仿真工具进行分析。

在实际应用中，还需要采集实验数据并进行数学拟合以及误差分析，从而精确分析系统的稳定特性。

二、太阳能光伏发电系统的瞬态模拟除了稳态模拟之外，太阳能光伏发电系统的瞬态模拟也是必不可少的一步。

瞬态模拟主要是对系统的短时动态响应进行分析和优化。

在实际应用中，系统常常会遭受到突发干扰，例如突然的负载变化、进入遮阳区域以及暴风雨等恶劣天气。

这时候，系统的瞬态响应能力就会成为系统是否稳定工作的关键因素。

太阳能光伏发电系统的瞬态响应主要受光伏电池组件的工作状态以及MPPT（最大功率点跟踪,Max Power Point Tracking）算法的优化程度所影响。

所以，在进行瞬态模拟时需要关注MPPT算法的效率和精度，同时对电路和控制系统进行优化。

瞬态模拟时采用SPICE仿真工具进行分析，仿真时需要通过给定的初始条件，对瞬态响应进行分析，并记录系统在不同情况下的动态特性。

光伏发电系统的建模与性能仿真光伏发电系统是一种利用太阳能将光能转化为电能的系统，随着环境保护和可再生能源的重要性不断提升，光伏发电系统得到了广泛的关注和应用。

为了提高光伏发电系统的性能和效率，建立合适的建模和进行性能仿真是非常必要和重要的。

光伏发电系统的建模是指通过数学和物理模型描述光伏组件、逆变器、电池等关键部件之间的相互作用和能量转换过程，以便更好地理解和优化系统的性能。

建模的过程可以分为以下几个步骤。

首先，需要根据光伏发电系统的实际情况进行数据采集。

收集光伏组件的电流-电压特性曲线、逆变器的效率曲线以及整个系统的运行参数等。

这些数据是建立模型和进行仿真的基础。

其次，根据采集到的数据，可以建立光伏组件、逆变器和电池的数学模型。

光伏组件模型可以采用等效电路模型，根据组件的特性曲线确定其关键参数。

逆变器和电池的模型可以根据其电气特性和运行规律进行建立。

然后，将建立的各部件模型进行组合，形成整个光伏发电系统的总体模型。

在建立总体模型时，需要考虑各个部件之间的连接和能量传输关系，并确定相应的控制策略。

最后，通过仿真软件对建立的光伏发电系统模型进行性能仿真。

在仿真过程中，可以根据实际的工况条件，模拟系统在不同的光照、温度和负载条件下的运行情况，以评估光伏发电系统的性能和效率。

同时，还可以对系统进行优化，调整各个参数和控制策略，以提高系统的性能。

性能仿真是光伏发电系统建模过程中非常重要的一部分，通过仿真可以评估系统的性能并进行优化。

在性能仿真中，需要关注以下几个方面。

首先是光伏组件的性能。

光伏组件的性能主要表现在功率输出、效率和稳定性等方面。

通过仿真可以评估组件在不同光照条件下的功率输出和效率，并分析组件的稳定性和可靠性。

其次是逆变器的性能。

逆变器是将直流电能转换为交流电能的关键设备，其性能对系统的整体效率和稳定性有着重要影响。

通过仿真可以评估逆变器的效率、谐波抑制能力以及对负载变化的响应速度等。

另外，电池的性能也是光伏发电系统中需要关注的一部分。

光伏电站仿真建模试验流程同学们，今天咱们来一起了解一下光伏电站仿真建模试验流程，这可超级有趣！我们得做好准备工作。

就像我们出去玩之前要准备好背包一样，做这个试验也要准备好多东西。

比如说，要收集光伏电站的各种数据，像光伏板的型号、数量、摆放角度，还有当地的日照情况等等。

这些数据就像是拼图的小块，少了哪一块都不行。

接下来，就是选择合适的仿真软件啦。

这就像是我们选游戏一样，得选一个能帮我们做好试验的软件。

然后把之前收集的数据输入到软件里，让软件知道我们要研究的光伏电站是什么样子的。

输入完数据，就可以开始建模啦！想象一下，我们在电脑里搭建一个虚拟的光伏电站。

给每一块光伏板找到合适的位置，连接好线路，就像在搭积木一样。

建模完成后，就要设置各种参数啦。

比如说，太阳的光照强度怎么变化，温度、风速这些环境因素会对电站产生什么影响。

这就好像给这个虚拟的电站设置不同的天气条件，看看它在各种情况下的表现。

然后，激动人心的时刻到啦，开始运行仿真试验！这时候，电脑就会根据我们设置的参数和模型，计算出光伏电站的输出功率、电压、电流这些重要的数据。

试验运行完，可不能忘了分析结果。

看看这些数据是不是符合我们的预期，如果有偏差，就得找找原因。

是模型建得不对，还是参数设置有问题？举个例子，如果我们发现仿真出来的输出功率比实际预期的低很多，那可能是光伏板的摆放角度设置错了，或者是忽略了一些阴影遮挡的影响。

分析完结果，如果有需要，还得对模型和参数进行调整，然后再重新做试验，直到得到满意的结果为止。

最后，把整个试验的过程和结果整理成报告，这样别人就能清楚地知道我们做了什么，发现了什么。

光伏电站仿真建模试验流程就像一场精心策划的冒险，每一个步骤都很重要，都需要我们认真对待。

光伏系统全部模拟软件介绍光伏系统模拟软件是一种用于模拟和优化光伏系统性能的工具。

它可以帮助工程师和设计师在设计和建造光伏项目时进行系统性能预测和优化，以确保最佳的能源产量和经济效益。

下面将介绍一些常见的光伏系统模拟软件：1. PVSystPVSyst是一款最常用的光伏系统模拟软件之一、它可以进行光电池组件的电气特性模拟、阴影效应分析和系统性能预测等。

PVSyst还能够考虑到气候条件、倾斜角和朝向等因素，以提供准确的能源产量预测。

2.SAM（太阳能评估与管理系统）SAM是一款免费的光伏系统模拟软件，由美国能源部开发。

它具有强大的建模工具和计算引擎，可以模拟不同类型的光伏系统，包括屋顶安装、地面安装和分布式发电系统等。

SAM还能够分析系统的经济性，帮助用户评估投资回报率和成本效益。

3.PV*SOLPV*SOL是一款综合性的光伏系统设计和模拟软件。

它可以帮助用户进行系统设计、阴影效应分析和能源产量预测等。

PV*SOL还可以考虑到不同类型的太阳能电池技术以及倾斜角、朝向和周围环境等因素，以提供最佳的系统设计方案。

4. RETScreenRETScreen是一款由加拿大政府开发的光伏系统模拟软件。

它可以评估各种类型的可再生能源项目，包括光伏、风能和生物质能等。

RETScreen具有用户友好的界面和强大的分析工具，可以帮助用户进行能源产量预测、经济性评估和环境影响评估等。

5. HomerHomer是一款综合的微型电网建模软件，可以模拟光伏系统的性能。

它考虑了光伏组件的电气特性、阴影效应、逆变器效率等因素，并可以进行系统规模和配置的优化。

Homer还具有经济性和环境影响的评估功能，可以帮助用户制定最佳的光伏系统设计方案。

上述只是光伏系统模拟软件中的几个常见例子，市面上还有许多其他的软件，如PVsyst、T*SOL、SAM和System Advisor Model等。

每款软件都有其特点和适用范围，用户可以根据自己的需求选择最合适的软件进行光伏系统模拟和优化。

photovoltaic 名词Photovoltaic，又称光电池，是一种将太阳能直接转化为电能的技术。

该技术是由法国科学家爱德华·贝克利（Edmond Becquerel）在19世纪初发现的。

通过将光线照射到半导体材料上，可以产生电荷，从而生成电能。

随着现代技术的不断发展，人们对清洁能源的需求越来越大。

因此，photovoltaic 技术也逐渐得到广泛应用。

它可以用于发电、光伏路灯、光伏充电器、光伏灌溉等领域，为社会和环境带来巨大的好处。

在发电方面，photovoltaic 技术被广泛应用于太阳能发电站。

这些发电站利用光伏板产生的电能来满足当地电力需求。

其中，光伏板是由多个光电池组成的，通常由硅等多种材料制成。

这些光电池在光线的作用下，产生电子和空穴，从而产生电流。

除了发电，photovoltaic 技术还可以用于光伏路灯。

这种路灯利用太阳能进行充电，从而在晚上提供光源。

与传统路灯相比，这种路灯能够大大减少能源消耗，同时也降低了对环境的影响。

光伏充电器是另一种利用 photovoltaic 技术的设备。

它可以利用太阳能充电，从而为移动设备等提供电源。

这种充电器比传统充电器更加方便，同时也不会产生碳排放等有害物质。

此外，photovoltaic 技术还可以用于光伏灌溉。

该技术利用太阳能驱动水泵，从而为农田提供水源。

与传统灌溉系统相比，光伏灌溉系统更加环保和节能。

总之，photovoltaic 技术在可再生能源领域具有巨大的优势。

它能够为人们提供清洁、安全、可靠的能源，并为环境保护做出了重要贡献。

随着技术的不断发展，相信 photovoltaic 技术将会在更多领域得到应用，为人类带来更多的好处。