独立光伏系统光储容量优化配置方法

独立光伏系统的优化设计上海电力学院杨金焕 葛亮 陈中华 谈蓓月 蒋秀丽 高兰香一.光伏系统优化设计原则• 在充分满足用户负载用电需要的条件下, 尽量减少 太阳电池和蓄电池的容量,以达到可靠性和经济性 的最佳结合。

• 光伏系统和产品要根据负载的要求和当地的气象及 地理条件,进行专门的优化设计。

• 要避免盲目追求高可靠性或低成本的倾向。

• 光伏系统设计的依据是：按月能量平衡。

二. 光伏系统分类•按供电方式大致可分为三大类：• 独立系统 • 并网系统 • 混合系统三.独立光伏系统• 通常是指没有任何辅助电源,光伏系统是唯一电力 来源的电源系统。

• 在一般情况下,负载用电规律和太阳日照时间不相 符合,所以必须配备储能装置。

• 由于独立光伏系统没有备用电源,所以应当进行严 格的优化设计,以达到既能保证负载的长期可靠运 行,又能使系统规模最小,节省投资费用的目的。

四.负载类型• 按使用时间来分,大致可分为： • 均衡性负载：是指每天工作时间都相同的负载, 对于耗电量月平均变化不超过10%的情况,也 可当作均衡性负载。

• 季节性负载：负载耗电量随季节而变化。

• 随机性负载：负载耗电量没有一定规律。

• 先讨论用于均衡性负载的优化设计五. 优化设计步骤1.确定负载耗电量: • 分别列出各种用电负载的耗电功率并乘以每天平均 使用时间,累计求和,得出负载每天所消耗能量 E(Wh)。

• 根据蓄电池及逆变器等要求,确定太阳电池方阵工 作电压V ,通常为12伏的倍数。

• 由此求出负载每天耗电量: QL = E / V 单位(Ah/d)2. 计算方阵面上太阳辐照量• 先选择某个方阵倾角β,根据当地的气象及地 理资料,计算出方阵面上各个月份的太阳辐照 2 H ( kwh / m ⋅ d )。

量 t 注意:单位换算成 即等于每天的峰值日照时数。

( kwh / m 2 ⋅ d ) 后,在数值上各个月份的 Ht 并不相同,所以对应于某个方阵 倾角β ,有12个数值,其中最小的为Htmin ,取平 均值为 H t 。

分布式光伏储能系统的优化配置方法摘要：光伏发电的随机性和间歇性导致输出功率波动较大，为电网的安全稳定运行带来严重挑战。

同时随着需求侧负荷峰谷差增加，负荷尖峰时刻供电问题更加凸显，单纯的增加发电机备用容量不仅投资费用昂贵而且设备资源利用率低。

储能具有功率快速控制、能量灵活吞吐的特性，是当前解决光伏并网和消纳的有效手段之一。

目前储能投资费用是制约其推广应用的关键，因此研究储能的优化配置对于提高光伏消纳、电网稳定和系统经济效益都具有重要意义。

关键词：分布式光伏储能系统；优化配置；方法1分布式光伏发电技术1.1分布式光伏发电技术的特点目前，国际上还没有统一的分布式发电的定义，不过分布式发电作为一种发电装置具有以下两方面特性：（1）大电量较小，（2）可以直接配置在用户附近。

分布式光伏发电在广义上，包括并网式和离网式两种光伏发电系统。

无论是在国际上、还是在中国的配电网中，都往往采用并网式分布式光伏发电系统，且连接的路径是公共连接点，后者也是系统和负荷的分界点。

不带储能的分布式光伏发电系统以变压器连接中压公共配电网（电压为10kV、20kV、35kV），以此向配电地区的符合输送电力。

同时，其自身无法储能的分布式光伏发电系统也可以通过在中压和低压线路接入的方式向用电用户输送电力。

如果输送的电力大于所需的电力，分布式光伏发电系统则会以公共连接点为路径将过量的电力输送到公共配电网。

而在其输送的电力小于配电地区所需的电力的情况下，公共电网则需要向符合输送电力，因此在脱网的情况下，这种输电模式无法运行。

在现阶段，此类输电模式被广泛应用在建筑光伏系统中。

除此之外，还有一种光伏发电系统，即带储能的分布式光伏发电系统。

因为自身可以储备能量，所以在脱网的情况下也能够进行输电，主要在低压用户侧并网[1]。

1.2分布式光伏发电技术的优势分布式光伏发电系统具有操作简单、启停快、自动化程度高的优点；安装成本低；工期相对较短；减少对环境的破坏；良好的峰值性能；能就地发电、输电，但在安装出现问题时能供电，保证集中供电；发电量大，能为指定区域提供足够的电力；由于系统相互独立，其运行的潜在安全风险相对较小，可以大大减少输电中断；运行时基本无功耗，无需配电站的支持，可有效控制运行成本，保证系统稳定运行，同时降低线路功耗。

光（伏）储（能）一体发电系统的储能配置和能量管理策略研究是一个涉及多个领域的复杂问题。

以下是一些关于这个主题的要点：
储能配置：
1.储能技术选择：光储一体发电系统中，常用的储能技术包括蓄电池储能、超级电容储能、飞轮储能等。

这些技术各有优缺点，需要根据具体应用
场景和需求进行选择。

2.储能容量配置：储能容量的配置需要根据光伏系统的发电量、负荷需求、电价波动等因素进行综合考虑。

一般来说，储能容量的配置应满足系统
在无光照或低光照条件下的能量需求，同时考虑经济性因素。

3.储能系统布局：储能系统的布局需要考虑光伏系统的布局、电网接入点、地形地貌等因素。

合理的布局可以减小能量损耗，提高系统效率。

能量管理策略：
1.优化调度策略：通过预测光伏出力、负荷需求等信息，制定储能系统的充放电策略，实现光伏和储能系统的优化调度。

这可以提高系统的经济性
和稳定性。

2.并网控制策略：对于并网型光储一体发电系统，需要考虑与电网的互动。

在并网运行时，需要制定合理的控制策略，保证系统的稳定运行和电能
质量。

3.孤岛运行策略：在孤岛运行模式下，光储一体发电系统需要独立供电。

这时需要制定合理的能量管理策略，保证系统的供电可靠性和经济性。

总之，光储一体发电系统的储能配置和能量管理策略研究是一个涉及多个领域的复杂问题。

需要综合考虑技术、经济、环境等因素，制定合理的策略，实现系统的高效、稳定、经济运行。

光伏储能系统的设计与优化随着全球环保意识的不断加强，清洁能源的发展已成为全球能源发展的重要趋势之一。

光伏储能系统作为其中的重要一环，正逐渐成为清洁能源的主要来源之一。

本文将对光伏储能系统的设计和优化进行研究，以推动清洁能源在全球的快速发展。

一、光伏储能系统的设计1、光伏发电原理光伏发电原理就是将太阳光线直接转化为电能。

光伏电池板内部通过半导体材料的P型区（硅中掺杂硼）、N型区（硅中掺杂磷）的PN结，来将太阳光子转换为电子，从而产生电流。

在太阳光线照射下，光伏电池板自身电势产生电场，形成一个外电路电子会在电池板两端之间产生流动，从而产生电能。

2、储能系统的原理储能系统用于在太阳能电池板发生光能转化的同时将光能储存起来，以实现全天候的用电。

常用的储能系统包括蓄电池组、储能逆变器、充电控制器等。

其中，充电控制器用于通过充放电的方式来进行电池管理，保证电池的使用寿命。

3、光伏储能系统的设计原则与方法a、发电功率与储能能力要匹配：在进行光伏储能系统设计时需要考虑太阳能发电的大小，以及储能器的容量。

这需要我们对系统的储能能力进行匹配，以保证系统在任何时间都能够正常工作。

b、合理运用充电与放电模式：为保证储能系统的寿命，需要在充电和放电模式之间合理的转换。

在光照强度弱的时候设备可以选择停止放电，把全部电能用于充电，反之亦然。

c、合理选型光伏电池板与储能器：当我们进行光伏储能系统设计时需要根据实际情况合理地选择光伏电池板和储能器。

在能满足发电功率和储能容量匹配的前提下，还需要选择价格合适、性能稳定的产品。

二、光伏储能系统的优化策略1、储能系统的优化储能系统的优化可以从以下几个方面入手：一是提高储能器容量，以延长储能系统的使用时间；二是减小储能器充、放电损耗，以提高系统的效率；三是提高储能器的安全性，避免安全问题的发生。

2、发电系统的优化光伏发电系统的优化可以从以下几个方面入手：一是提高光伏电池板的效率，增加其发电能力；二是通过优化光伏电池板的方向和角度，来提高收集太阳光的效率；三是增加光伏电池板的数量，以提高发电功率。

光伏储能系统的设计与优化策略在当今的能源领域中，光伏储能系统正逐渐成为一种热门的能源解决方案。

光伏储能系统通过将太阳能转化为电能，并储存起来，以供日后使用。

在设计和优化光伏储能系统时，需要考虑多个方面的因素。

本文将重点探讨光伏储能系统的设计原则和优化策略。

一、光伏储能系统设计原则光伏储能系统的设计原则是确保系统能够高效地转化太阳能，并且储存和输出电能。

以下是几个关键设计原则：1.光伏阵列设计：光伏阵列是将太阳能转化为电能的核心部件。

在设计光伏阵列时，需要考虑阵列的位置、倾角和面积，以确保最大限度地吸收太阳能。

此外，还需要考虑光伏组件的性能和可靠性，选择高效的光伏组件，以提高系统的总体效率。

2.储能系统设计：储能系统是将太阳能转化的电能储存起来，以供日常使用或在需要时使用。

常见的储能系统包括锂离子电池、铅酸电池等。

在设计储能系统时，需要考虑系统的容量、充放电效率以及安全性能。

此外，还需考虑系统的使用寿命和维护成本，选择合适的储能系统类型。

3.逆变器设计：逆变器将直流电转换为交流电，以供家庭或工业设备使用。

在设计逆变器时，需要考虑逆变器的效率、输出稳定性和负载适应性。

此外，还需考虑逆变器的故障保护功能，以提高系统的可靠性和安全性。

二、光伏储能系统的优化策略为了进一步提高光伏储能系统的效率和性能，可以采取以下优化策略：1.最大功率点跟踪（MPPT）技术：MPPT技术能够实时监测太阳能电池的输出功率，并根据太阳能的变化调整电池的工作状态，以使系统始终工作在最大功率点上。

采用MPPT技术可以提高系统的电能转换效率，从而增加系统的总体发电量。

2.能量管理系统：能量管理系统可以对光伏储能系统进行智能化控制和调度。

通过监测和分析能源的使用情况，能量管理系统可以合理调配光伏发电和电池储能的比例，以满足用户的需求。

此外，能量管理系统还可以实施对充电和放电过程的优化控制，以提高系统的能源利用效率。

3.多能互补系统：将光伏储能系统与其他能源系统结合使用，实现多能互补。

独立光伏发电系统设计和优化一、引言独立光伏发电系统的设计和优化是一个重要而具有挑战性的课题。

在这篇文章中，我们将从多个方面探讨独立光伏发电系统的设计和优化。

二、独立光伏发电系统概述独立光伏发电系统是指不依赖于电网的独立电源系统，它利用太阳能通过光伏发电板将太阳能转化为电能，通过电池进行储能，然后再通过逆变器转换为交流电来供电。

该系统通常用于远离电网的地区、应急备用电源、移动通讯基站等场合。

三、独立光伏发电系统设计1. 光伏发电板的选择光伏发电板质量的好坏直接影响了光伏系统的性能和寿命。

因此，在选择光伏发电板时应注意以下几点：一是看材质，优先选择高效率、高品质的硅晶光伏板；二是看转化效率，尽量选择转化效率高的光伏板；三是看温度系数，温度系数低的光伏板更适合炎热的气候环境。

2. 电池的选用电池的选用是独立光伏发电系统设计中至关重要的一环。

在选用电池时应该关注以下几点：一是看品质，选择质量好的电池，以确保其寿命和安全性；二是看容量，要根据实际情况选择适当的容量，不要过小过大；三是看性价比，要综合考虑品质、容量、价格等因素进行选择。

3. 逆变器的选择逆变器是将直流电转换为交流电的设备，也是独立光伏发电系统中的重要组成部分。

在选择逆变器时应注意以下几点：一是看质量，选择质量好的逆变器，以确保其寿命和安全性；二是看容量，要根据实际情况选择适当的容量，不要过小过大；三是看波形，选用波形质量好的逆变器，以保证供电的稳定性和质量。

四、独立光伏发电系统优化1. 系统性能优化系统的性能优化是独立光伏发电系统中的重要环节。

可以通过使用优质的组件、进行系统布局优化、增加电池储能容量等方式来提高系统性能。

2. 储能系统优化储能系统的优化是独立光伏发电系统中的关键部分。

可以通过增加电池数量、提高充电电流、使用更高品质的电池等方式来优化储能系统，提高系统的发电效率和稳定性。

3. 系统运行优化系统的运行优化是指通过对系统的运行进行监测和调节来优化系统的整体性能。

电气传动2023年第53卷第6期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.6摘要：高校建筑是用能重要用户，主要存在电、热两种用能形式，充分利用高校建筑屋顶资源开发太阳能项目并合理配置储能，能够有效提升用能经济性。

以提高经济性为目标，设计了一种包含光伏、太阳能集热器、热泵和蓄电装置的屋顶光伏光热系统，考虑设备的购置和运维费用，利用差分进化算法求解出光伏光热系统中设备的最优容量配置结果，实现用户侧的单位电量成本最低。

最后，以我国西北地区某一高校宿舍楼为实际算例，得到了该光伏光热系统的最小单位电量成本以及最优目标下的配置方案，为绿色低碳型校园建设提供借鉴。

关键词：高校建筑；屋顶光伏光热系统；经济性；差分进化算法；容量配置中图分类号：TM615文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd24210Optimal Configuration of the Capacity of Rooftop Photovoltaic Thermal SystemWANG Ru ，WANG Haiyun ，FAN Tianyuan ，ZHANG Shengnan（School of Electrical Engineering ，Xinjiang University ，Urumqi 830047，Xinjiang ，China ）Abstract:University buildings are major energy users ，and there are two main forms of energy use ：electricity and heat.Making full use of the roof resources of university buildings to develop solar energy projects and rationally allocate energy storage can effectively improve the energy economy.In order to improve the economy ，considered the equipment purchase and operation and maintenance costs ，a rooftop photovoltaic photovoltaic system including photovoltaic ，solar collectors ，heat pumps and power storage devices was designed.The differential evolution algorithm was used to solve the problem ，and the optimal capacity configuration result of the equipment in the photovoltaic thermal system was obtained ，so as to achieve the lowest cost per unit of electricity on the user side.Finally ，taked a university dormitory building in Northwest my country as an actual example ，the minimum unit electricity cost of the photovoltaic solar thermal system and the configuration scheme under the optimal target were obtained.It provides a reference for the construction of green and low-carbon campuses.Key words:university buildings ；rooftop photovoltaic thermal system ；economy ；differential evolution algorithm ；capacity allocation基金项目：国家自然科学基金（51667020）；新疆维吾尔自治区重点研发计划（2020B02001）作者简介：王茹（1996—），女，硕士，Email ：*****************屋顶光伏光热系统的容量优化配置王茹，王海云，范添圆，张胜楠（新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047）光伏和风电等新能源的大力发展，大大缓解了全球能源和环境问题[1]。