［２］汤惠芬，范季贤．城镇供热手册［Ｍ］．天津：天津科学技术 出版社．
作者简介：刘永盛（１９５０一），男，辽宁大连人，工程师，从事公 司能源管理工作。 （收稿日期：２００５一０３—２４；修回日期：２００５一０４—１１）
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２太阳能资源的特点 太阳能作为一种可再生能源，是一种清洁能源。
太阳能资源具有它独特的特点是：（１）数量巨大，每 年到达地球表面的太阳辐射能约为１３０万ｔ标准 煤；（２）时间长久，据估计至少能维持１０亿年；（３）利 用时不需要开采和挖掘；（４）清洁安全，不污染环境。
我国处于北半球欧亚大陆东部，幅员辽阔，特别 是我国中西部的内蒙、甘肃、宁夏等地区太阳能资源 的分布属于Ｉ、Ⅱ类地区，太阳能资源十分丰富。但 是这些偏远地区的常规电能比较缺乏，因此可以充 分利用太阳能资源采用光伏发电技术获得电能。 ３太阳能光伏发电系统的数学模型 ３．１倾斜面上太阳辐射强度的计算模型
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利用计算机模拟太阳能光伏发电
王默晗 （山东科技大学机电学院热能与动力－，－：ｆｆ系，山东青岛２６６５１０）
摘要：太阳能光伏发电是利用太阳能电池这种半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转换成 电能的直接发电方式。开发利用太阳能这种可再生的清洁能源发电是解决能源短缺、保护环境的重要 途径。本文概述了太阳能光伏发电技术的研究情况。根据传热学及相关知识建立数学模型，并运用Ｌａｂ— ｖＩＥｗ软件对该系统进行动态模拟与仿真。 关键词：太阳能；光伏发电；数学计算模型；模拟 中图分类号：ＴＫ５１９文献标识码：Ａ文章编号：１００４—７９４８［２００５）０５—００３６一０４
本文运用ＬａｂＶＩＥｗ软件模拟仿真太阳能光伏 发电系统运行过程，从而实现对真实太阳能光伏发 电系统运行状态和变化规律的综合评价与预测。 １国内外太阳能光伏发电的发展状况
利用太阳能发电技术早在１８３９年就被法国科 学家亨利·贝克海勒发明。第一个光伏电池于１９５４ 年制成：而后航天工业在研制卫星时应用光电池， １９７４年发生石油危机时利用太阳能发电这一技术 被推广。美国于２００１年推出“太阳能路灯计划”，旨
通过上述比较可知，地理位置及环境条件对光 伏电池的发电量和太阳能辐射强度的影响很大，光
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ＥＮＥＲＧ太阳能辐射强度成正比关系。在 程序中可输入任一地理位置参数，模拟相应地点的 光伏电池发电量、太阳能辐射强度随时间的变化情 况。
图５发电量随时问的变化曲线
图６辐射强度随时间的变化曲线 ５．２太阳能光伏电池特性曲线的模拟
图７太阳能电池Ｊ—ｙ特性曲线 如图７所示，给出环境温度为３０℃的条件下，
给定太阳能电池参数额定功率Ｐｏ为４８ｗＰ、最大工 万方数据
作电压Ｖ。为１７．４Ｖ、工作电流，。为２．７Ａ、短路电 流，。为３．２Ａ、开路电压Ｖ。为２１Ｖ。由图７可知太 阳能电池所接受的太阳能辐射强度不同，光伏电池 的卜一Ｖ特性曲线也不同，但趋势是相同的。这是 因为光伏电池的短路电流和开路电压随着辐射强度 的变化而变化，太阳的辐射强度越弱光伏电池特性 越差，短路电流和开路电压达不到额定值，光伏电池 的工作电流、电压越低，发电效率越低；而太阳的辐 射强度越强光伏电池特性越好，短路电流和开路电 压达到或接近额定值，光伏电池的工作电流、电压越 高甚至达到最大值，发电效率越高。图７最下面的 曲线对应的是太阳能辐射强度为２００ｗ／（ｍｚ·ｓ），光 伏电池的短路电流最大为０．６Ａ、开路电压为 １４．４Ｖ，这与额定值短路电流３．２Ａ、开路电压２１Ｖ 相差很远，因此这种情况下光伏电池在单位时间内 发电量一定很少。如图７其它几条曲线，随着辐射 强度的增大，短路电流和开路电压也在相应增大。 当辐射强度达到１０００ｗ／（ｍ２·ｓ）时，对应图７最上 面的曲线，短路电流和开路电压达到额定值，这时光 伏电池的工作电流、电压达到最大值，发电效率最 高。由上述分析可知太阳的辐射强度直接影响光伏 电池的发电情况。 ６结束语
ＰＩ№。ｔ＝ＰＩＮｉ。一ＲＩＮｉ。ｊ＿乱ｉ。一ＲＩＮ。。ｔｆ２Ｎｏ。ｔ（１５）
式中 ，ＩＮｉｎ、／＂１Ｎｏｕｔ一直流一交流逆变器输入、输出 电流；
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ＲＩＮｉｎ、ＲＩＮ。。。一直流一交流逆变器等价输 入、输出阻抗；
ＰＩＮｉｎ、ＰＩＮ咖一直流一交流逆变器输入、输 出功率。
（３）问题解决。该结构产品从理论和实践两方面 较好地解决了埋设管道在防水、防腐、热桥、疏水等方 面的关键性问题，使整条管线处于全封闭状态下运 行，是管道直埋敷设技术的一次重大突破。
综上所述，“钢套钢”直埋蒸汽管网敷设是一种施 工简便、周期短、运行费用低、节能环保的成熟技术。
参考文献
［１］［丹麦］皮特·兰德劳夫．区域供热手册［Ｍ］．哈尔滨：哈尔 滨工程大学出版社．
４太阳能光伏发电系统仿真模拟 ４．１太阳能光伏发电系统仿真程序（见图１）
输
输入地理参
入
控
制
参
输入环境参
控 制
面
数
模拟 太阳 能光 伏发
黼
板
电过
程
模
拟太阳能辐射强度变化的曲线
拟
结
太阳能光伏发电量的曲
果
曲 模拟蓄电池充放电的曲线
Ｐｏ为４８ＷＰ的光伏电池的发电量和太阳能辐射强 度在一天内随时间的变化情况，如图３所示发电量 随着时间的推移逐渐增加中午达到最大，峰值近似 为０．２１５ｋＷｈ，然后逐渐减少直到没有太阳辐射时 减小为零。这一变化趋势与图４太阳能辐射强度的 变化趋势是吻合的，在上述给定的条件下呼和浩特 地区的太阳能辐射强度在一天中最大可达到 １ｌｏｏｗ／（ｍ２·ｓ）。
（７）
Ｃ２＝（Ｖ。／Ｖ。一１）／［Ｉｎ（１一Ｉｍ／ｉ。）］ （８）
△，＝口Ｉ－产一ｆ＿＿ＡＴ
＋（竽一１）Ｊ。
－‘
（９）
ＡＶ＝一必Ｔ＋ＲｓＡＩ
（１０）
△Ｔ＝Ｔ—Ｔ，
（１１）
式中 ｊ．。一短路电流；
ｆ。～最大工作电流；
Ｖ。一最大工作电压；
ｙ。一开路电压； ｆ，、Ｔ，一额定日射及温度；
ｊＴ，Ｔ一任意日射及温度；
ｍ一大气质量； Ｐ２一大气透明度；
妒一地理纬度； 艿一太阳赤纬角； ∞一太阳时角； ／ｂｎ一垂直于太阳光线的地面上直接辐射强
度。
万方数据
３．２太阳能电池板ＬＶ特性曲线数学模型
，＝ｆｓｃ［１一Ｃ１（ｅｘｐ［（Ｖ一△Ｖ）／Ｃ２Ｖｏｃ］一１）］
＋△Ｊ
（６）
Ｃｌ＝（１一Ｊ。／ｉ。）ｅｘｐ（一Ｖ。／（Ｃ２×Ｖ。））
图１ 太阳能光伏发电系统仿真程序框图 ４．２太阳能光伏发电系统装置
如图２所示由多个太阳能电池组构成的太阳能 电池方阵接收太阳的照射后产生直流电能，所产生 的直流电通过接线盒进入控制器，一部分直接进入 直流一交流逆变器，通过直流一交流逆变器将直流 电转变成交流电输送到配电盘然后供给交流用户使 用。多余的直流电经过控制器进入蓄电池组储存起 来。
（５）对外表面温度的影响
卜ｚ。一Ｅ甄１ ｌｎ瓦／－）ｉ＝６。．４６℃
８直埋蒸汽管道允许最大热损失（见表１）
表１直埋管长年运行允许热损失最大值
温度／℃
１００
１５０
２００
２５０
３００
３５０
最大允许热损失 ７４
９３
１１２
１３０
１４９
１６７
双管敷设热损失远远低于规定值，说明管道运 行经济合理。 ９“钢套钢”外滑动的直埋预制蒸汽管敷设原理
（１）
／Ｈｄ＝Ｃｌ（ｓｉｎｈ）ｃ２
（２）
ｆＨｂ＝ｒｉｂ。Ｐ７ ｓｉｎｈ
（３）
ｊＰｂ＝ｆｂ。【ｓｉｎ（ｐ—ｆ１）ｓｉｎ８
＋ｃｏｓ（９一ｐ）ｃｏｓ艿ｃｏｓｃ￡，］
（４）
Ｉｂ。＝ｒＩ ｂｃＰ７
（５）
式中 ，Ｈｄ一水平面的散射强度； ｆＨｂ一水平面上的直接辐射强度；
／Ｐｂ一倾斜面上的直接太阳辐射强度；
Ｃｌ，Ｃ２～根据大气透明度确定的经验数据； ｈ一太阳高度角； ｐ一斜面倾角； ，．一修正系数； ｊ，ｂｃ一太阳常数；
Ｔ。一环境温度。
３．４蓄电池的数学模型
Ｑ＝Ｑｏ＋ｆ｛，。一Ｋｉｅｘｐ［（ｕｔ—ＵＮ）／Ｋｕ Ｊ０
＋Ｋ。（Ｔ—ＴＮ）／（Ｔ×ＴＮ）］｝ｄ￡
（１４）
式中 Ｕ。、，。一端电压和端电流；
ＴＮ、ＵＮ一额定温度和额定电压；
Ｋ；一电流系数；
Ｋ。一电压系数；
Ｔ一环境温度； Ｋ．一温度系数；
Ｑｏ一蓄电池的初始容量。
３．５直流一交流逆变器的数学模型
太阳辐射到大地的太阳能辐射强度包括散射辐 射强度和直接辐射强度。另外太阳辐射能量的获得 受很多因素的影响，例如大气透明度、大气质量、太 阳时角、地理纬度、入射角度、地面的反射率以及季 节的影响，在考虑这些因素影响的基础上建立如下 数学模型：
Ｊｐｄ’＋（二，ＪｐＨｂｂ＋，＋ｆＨＨｄ坐ｄ）等ｌＤＱ边堕掣
图４辐射强度随时间的变化曲线
如果将上述太阳能电池板放在拉萨，拉萨的地 理纬度９为２７．９。，斜面倾角ｐ选为２１．７。最佳。在 环境条件不变的情况下，如图５、图６所示，模拟上 述光伏电池的发电量和太阳能辐射强度在一天内随 时间的变化情况，从图５、图６可看出同样的太阳能 电池板在拉萨地区发电量在一天中最大值可达到 ０．２３ｋｗｈ，比呼市地区高０．０１５ｋｗｈ；而图５、图７显 示在同样的环境条件下拉萨地区的太阳能辐射强度 在一天中最大可达到１２００Ｗ／（ｍ２·ｓ），比呼市地区 高１００Ｗ／（１＂１２２·Ｓ）。
口一电流温度系数； 口一电压温度系数； Ｒ。一阵列串联电阻。