《太阳能光伏发电原理与应用》课程设计课题名称：家用独立光伏发电系统的优化设计专业班级：学生学号：学生姓名：学生成绩：指导教师：刘国华课题工作时间：2012.6.11 至2012.6.15武汉工程大学教务处一、课程设计的任务和要求要求：1、具备独立查阅光伏发电器件参数、光伏发电控制电路、光伏发电系统设计相关文献和资料的能力；能提出并较好地的实施方案；具有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。
2、具备独立设计光伏发电系统的能力，能对光伏发电系统的结构配置进行研究、分析及优化的能力。
3、具备采用计算机软件进行数值计算、仿真、绘图等能力。
4、工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。
5、综述简练完整，立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确。
6、工作中有创新意识，对前人工作有一定改进或独特见解。
7、内容不少于3000字，图和计算结果可以打印。
技术参数：1、光伏发电系统安装地点：武汉；2、使用非晶硅光伏电池；3、负载表数量功率使用时间荧光灯8 18w/盏5h/天电视机，电脑 2 120w/个3h/天洗衣机 1 600wh/天电冰箱 1 1000wh/天任务：1、选择适当的光伏电池、蓄电池、逆变器和控制器；2、设计合适的光伏发电系统电路原理图；3、利用PVsyst软件模拟优化此电路，对结果进行分析和总结。
二、进度安排1、2012.6.11 选题、熟悉PVsyst软件2、2012.6.12 分析查找资料、提出设计方案3、2012.6.13 光伏发电系统各部件的选型、系统的优化设计4、2012.6.14 讨论、修改、进一步优化方案，写出初稿5、2012.6.15 整理课程设计报告、交稿三、参考资料或参考文献1、杨金焕、于化丛、葛亮著. 太阳能光伏发电应用技术. 第1版. 电子工业出版社. 2009年。
2、李钟实著. 太阳能光伏发电系统设计施工与维护. 第1版. 人民邮电出版社.2010年。
3、PVsyst软件应用教程。
指导教师签字：刘国华2012年 6 月 1 日教研室主任签字：2012年6 月2 日六、指导教师评分评价内容具体要求权重得分调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。
10实践能力独立设计、计算、绘图的能力（课程设计）；能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文）15分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题（课程设计）；或能对课题进行理论分析，得出有价值的结论（学年论文）。
15工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。
10质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理（或设计过程完整，设计内容完全）；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文（设计）结果有参考价值。
40外语和计算机应用能力在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用能力。
5创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。
5 综合评语指导教师签字：年月日四、课程设计摘要（中文）摘要：随着世界性的能源短缺问题的日益严重，开发和利用新能源是一种必然的趋势，而太阳能就是其中最好的能源之一，本文通过对太阳能组件工作的原理的学习和认识，选择相应的组件，设计一个位于武汉的独立的太阳能供电系统实现对指定的用电器进行供电，并采用PVsyst这个软件对设计进行模拟仿真和计算，得出该系统年发电量为1110度电，可以满足该用户的需求，每度电价格为13.3元。
关键词：能源短缺，太阳能组件，独立光伏发电系统，PVsyst五、课程设计摘要（英文）Abstract:With the worldwide energy shortage becoming more and more serious,to develop andutilise the new energy is the inevitable trend, and solar energy is one of the best .By learning and understanding the principle of the solar energy components,to choose corresponding components and design a independent solar power system in Wuhan to realize the supplyment of designated appliances.Then this designment has been simulated and calculated with the software PVsyst. The system's capacity is 1110 kWh/year,which can satisfy the needs of the users,and the price of each kWh is 13.3 yuan.Key words:energy shortage ; solar components ; independent solar power system ; PVsyst七、答辩记录记录人（签字）：年月日答辩意见及答辩成绩答辩小组教师（签字）：年月日课程设计总评成绩：（指导教师评分×80%+答辩成绩×20%）家用独立光伏发电系统的优化设计xxxx 09光通信01班 xxxxxxxxx摘要：随着世界性的能源短缺问题的日益严重，开发和利用新能源是一种必然的趋势，而太阳能就是其中最好的能源之一，本文通过对太阳能组件工作的原理的学习和认识，选择相应的组件，设计一个位于武汉的独立的太阳能供电系统实现对指定的用电器进行供电，并采用PVsyst 这个软件对设计进行模拟仿真和计算，得出该系统年发电量为1110度电，可以满足该用户的需求，每度电价格为13.3元。
关键词：能源短缺，太阳能组件，独立光伏发电系统，PVsyst0引言：能源是世界发展的源动力，随着石油等矿物能源的消耗，能源危机已经是世界面临的一大挑战，于是开发和利用新能源成立必然的趋势，而太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大特点：第一：它是人类可以利用的最丰富的能源。
据估计，在过去漫长的11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%。
今后足以供给地球人类，使用几十亿年，真是取之不尽，用之不竭。
第二：地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。
第三：太阳能是一种洁净的能源。
在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡。
绝对不会造成污染和公害。
现今国内外都在大力发展太阳能，比如建造大型太阳能发电基地，建设太阳能的公共设施，太阳能的建筑一体化等等。
本文将对一个独立光伏系统进行设计，并且采用PVSYSTEM该软件进行模拟和优化设计，从而达到进一步了解光伏发电系统的目的。
1太阳能电池的基础知识1.1相关地理知识整个地球经度每15度为一个时区，共24个时区，以格林威治天文台所在的子午线处为0时，该设计地点武汉位于北纬30.5度东经114.3度，处于第8时区。
1.2太阳能电池的安装参数为了更加充分有效地利用太阳能，如何选取太阳电池方阵的参数是一个十分重要的问题。
①方位角:太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。
在不同的季节，太阳电池方阵的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。
方阵设置场所受到许多条件的制约，例如，在地面上设置时土地的方位角、在屋顶上设置时屋顶的方位角，或者是为了躲避太阳阴影时的方位角，以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。
如果要将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致时，请参考下述的公式。
至于并网发电的场合，希望综合考虑以上各方面的情况来选定方位角。
方位角＝（一天中负荷的峰值时刻（24小时制）－12）×15＋（经度－116）。
在不同的季节，各个方位的日射量峰值产生时刻是不一样的。
②倾斜角：倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。
一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。
但是，和方位角一样，在设计中也要考虑到屋顶的倾斜角及积雪滑落的倾斜角（斜率大于50％-60％）等方面的限制条件。
对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况，因此，特别是在并网发电的系统中，并不一定优先考虑积雪的滑落，此外，还要进一步考虑其它因素。
对于正南（方位角为0°度），倾斜角从水平（倾斜角为0°度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其日射量不断增加直到最大值，然后再增加倾斜角其日射量不断减少。
特别是在倾斜角大于50°～60°以后，日射量急剧下降，直至到最后的垂直放置时，发电量下降到最小。
方阵从垂直放置到10°～20°的倾斜放置都有实际的例子。
对于方位角不为0°度的情况，斜面日射量的值普遍偏低，最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度附近。
以上所述为方位角、倾斜角与发电量之间的关系，对于具体设计某一个方阵的方位角和倾斜角还应综合地进一步同实际情况结合起来考虑。
③阴影对发电量的影响一般情况下，我们在计算发电量时，是在方阵面完全没有阴影的前提下得到的。
因此，如果太阳电池不能被日光直接照到时，那么只有散射光用来发电，此时的发电量比无阴影的要减少约10％～20％。
针对这种情况，我们要对理论计算值进行校正。
通常，在方阵周围有建筑物及山峰等物体时，太阳出来后，建筑物及山的周围会存在阴影，因此在选择敷设方阵的地方时应尽量避开阴影。
如果实在无法躲开，也应从太阳电池的接线方法上进行解决，使阴影对发电量的影响降低到最低程度。
另外，如果方阵是前后放置时，后面的方阵与前面的方阵之间距离接近后，前边方阵的阴影会对后边方阵的发电量产生影响。
有一个高为L1的竹竿，其南北方向的阴影长度为L2，太阳高度（仰角）为A，在方位角为B时，假设阴影的倍率为R，则： R ＝ L2/L1 ＝ ctgA×cosB 。
此式应按冬至那一天进行计算，因为，那一天的阴影最长。
例如方阵的上边缘的高度为h1，下边缘的高度为h2，则：方阵之间的距离a ＝（h1-h2）×R。