光风最佳倾角设计.docx

光风最佳倾角设计.docx光伏/风力并网发电在高层建筑上的应用设计
刘卓昶
［摘要］:随着传统能源的日益紧缺，开发利用新能源成为可持续发展的一条途径，其中 太阳能、风能以其取之不尽、用之不竭的特点，深受全世界学者的关注。本文主要针对 光伏/风力并网系统在高层建筑上的应用，建立了一套相关分析模型，并对上海光辉广场 (暂定名)进行实例分析，研究风光电互补发电在实际应用中的可行性，同时引入加拿 大RETSreen软件，与手算结果进行对比分析。最后针对该实例中光伏电板和风机的设 置情况对电网的冲击进行了分析。
［关键词］:光伏；风力；并网；电网影响
近年来我国电力建设和生产的规模、速度持续增长。传统能源煤、石油、天然气的 开采日趋增长。按目前探明储量和开采能力测算，我国煤炭、石油、天然气的可采年限 分别只有80年、15年和30年，能源问题已经是日趋紧张了。风光互补发电是当前新兴的 一种新能源发电模式，太阳能光伏发电利用了半导体的光生伏打效应⑴。风力发电则利 用流动空气的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能，如果将叶轮的转轴与发电机的 转轴相连，就会带动发电机发出电来⑵。
二者在转换过程中都是受季节、地理和天气气候等多种因素制约的。但是，两者的 变化趋势基本相反，在时间上的互补性使得风光互补发电在资源分布上具有很好的匹配 性。可以预见在未来很长的一段时间内，我国都将致力于发展风电、太阳能发电等可再 生能源，缓解能源危机，造福子孙后代。
风光互补发电可分为离网型和并网型两种，但目前风光互补发电在高层建筑上的研 究少有涉及，本文研究了光伏/风力并网发电在高层建筑上应用的可行性，选用一在建工 程上海光辉广场，为其设计光伏/风力发电系统，并分析该系统并网后对电力系统的影响。
1有关模型的建立
、最佳倾角模型
根据国家气象中心发布的19812000年“中国气象辐射资料年册”统计整理得到 当地月太阳平均辐照量。同时根据国际上公认的Klien和The订acker提出的计算月平 均太阳辐照量的方法，计算出不同倾角的太阳辐照量，通过比较，得出全年最大太阳辐 照量及对应的倾角。表1列出了我国部分城市并网光伏系统的方阵最佳倾角，表中e是 当地纬度，单位为度；B °”是并网光伏方阵的最佳倾角，单位为度；比是方阵面上全年 平均太阳辐照量,单位为()。
表1中国部分地区并网光伏系统的方阵最佳倾角
地区
0
(° )
0如
(° )
H T
(kw'h/m2 -d
地区
0
(° )
Popt
(° )
H T
(kw-h/m2 -d)
广州
23. 10
18
3. 106
西安
34. 18
21

长沙
28. 13
15

天津
39. 06
31

南昌
28. 36
18

南京
32. 00
23
3. 377
重庆
29. 35
10

北京
39. 56
33
4. 228
武汉
30. 37
19
3. 145
成都
30. 40
11

上海
31. 17
22

大连
38. 54
31

方位角也是影响光伏方阵输出的重要参数，经Klein推导，后经Bushel 1进一步修 正，经编程计算得出在最佳倾角下但不同方位角时上海地区平均太阳日辐射量，见表2。
衣2上海地区在全年最佳倾角时，不同方位角的平均人阳日辐射量
(单位:MJ/())
Y
0
10
20
30
40
平均太阳日辐射量
13. 75
13. 68
13. 47
13. 14
12. 71
Y
50
60
70
80
90
平均太阳日辐射量
12. 22
11. 70
11. 18
10. 69
10. 26
而上海地区在最佳倾角为22°且方位角为零时，各月平均日辐射量如表3所示。
表3方位角为0。时上海地区最佳倾角下的各月日平均辐射量
(单位:MJ/())
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
平均日辐射量
11. 58
12. 07
13. 01
13. 71
14. 28
13. 71
月份
7月
8月
9月
10月
11月
12月
平均日辐射量
16. 95
17. 67
13. 74

12. 76
11. 63

并网光伏系统发电量计算较为简单，各月发电量为⑴
(1-1)
Q = NHPt]^2
式中：Q—当月发电量;
N—当月天数；
H—该月