某办公楼太阳能供电系统设计

某办公楼太阳能供电系统设计Designofsolarpowersupplysystemforanofficebuilding摘要本文是某办公大楼太阳能供电系统的设计说明。设计目的是在一个面积达7800m²的机电办公大楼的屋顶安装一个太阳能光伏发电系统的电池组件板和风力发电机实现太阳能发电为主风力发电为辅的风光互补发电系统。因为风能和太阳能都是易得到的环境资源，这使风光互补发电系统要更强与单独的光伏发电系统或者风力发电系统，也能有更好的能源使用效率以及更低的成本费用，该系统对于解决世界能源问题以及环保问题有着巨大的价值，所以说该系统也得到了广泛的关注和认识。本文将首先介绍了风光互补发电系统结构特点，系统中重要组件的工作特性及其在系统中的重要作用。其次‚应用太阳能和风能最大功率跟踪原理来寻找其最大功率然后使其得到控制。最后根据系统的控制情况来做整体分析，搭建系统整体仿真模型，对风光互补发电系统进行硬件电路和软件的设计。并对于硬件设备的选型和其工程预算和经济收益进行计算。关键词：办公大楼；光伏发电；风光互补；最大功率跟踪AbstractThispaperdescribesthedesignofasolarpowersupplysystemforanofficebuilding.Thepurposeofthedesignistoinstallasolarphotovoltaicpowersystem'sbatterymoduleandawindturbineontheroofofanelectromechanicalofficebuildingwithanareaof7800m.Forwindandsolarenergyareeasytogetenvironmentalresources,whichmakeswind-lightcomplementarysystemtobemorestrongandseparateorwindpowergenerationsystems,photovoltaicpowergenerationsystemcanhavebetterenergyefficiencyandlowercost,thesystemtosolvetheproblemoftheworld'senergyandenvironmentalissueshavegreatvalue,sothesystemisalsoobtainedthewidespreadattentionandunderstanding.Thispaperwillfirstintroducethestructuralcharacteristicsofwind-solarcomplementarypowergenerationsystem,theworkingcharacteristicsofimportantcomponentsinthesystemandtheirimportantrolesinthesystem.Second‚applicationofsolarandwindenergyisthemostpowertracingprincipletofindthemaximumpowerandthenmakeitundercontrol.Finally,accordingtothecontrolsituationofthesystemtodotheoverallanalysis,setuptheoverallsimulationmodelofthesystem,thewind-solarcomplementarypowersystemhardwarecircuitandsoftwaredesign.Andforthehardwareequipmentselectionanditsprojectbudgetandeconomicbenefitsarecalculated.Keywords:Theofficebuilding；Photovoltaicpowergeneration；Scenerycomplementary；Maximumpowertracking

目录摘要 IAbstract IITOC\o"1-3"\u绪论 11太阳能发电介绍及系统设计构思 21.1太阳能发电系统简介 21.2光伏发电系统的组成 21.3项目及环境分析 31.3.1项目介绍 31.3.2环境介绍 31.4供电系统的设计内容 32风光互补发电系统的构成与运行分析 42.1系统主要构成结构 42.2光伏电池 52.2.1光伏电池运行情况 52.2.2光伏电池运行特性分析 52.2.3光伏电池运行特性仿真分析 62.3风力电机运行性能分析 82.4蓄电池 123风光互补发电系统控制策略 143.1最大功率跟踪（MPPT）原理 143.1.1太阳能发电MPPT原理 143.1.2风力发电MPPT原理 143.2MPPT的电路实现 153.3太阳能发电MPPT控制策略 173.4风力发电MPPT控制策略 183.5风光互补系统能量管理 194风光互补发电系统的设计 204.1硬件电路 204.1.1控制芯片 204.1.2电压反馈电路 214.1.3电流反馈电路 224.1.4充放电控制电路 224.1.5驱动电路 234.1.6保护电路 234.1.7电压反馈电路 244.2软件设计 244.2.1主程序 244.2.2蓄电池充放电系统程序 254.2.3太阳能发电控制程序 264.2.4风力发电控制程序 275工程预算及经济收益 285.1项目数据的分析计算 285.1.1光伏电池板的计算 285.1.2蓄电池的选择 285.1.3成套设备及附件 295.2成本和收益计算 29结论 30致谢 31参考文献 32绪论课题背景及意义在迈入21世纪后，用于上世纪人类文明发展的几大能源比如煤炭、石油天然气等物质的储藏量大量减少，而且以前使用的这些能源使用后产生了非常多的温室气体，严重影响了地球的环境和生态平衡，造成了非常多的污染和破坏，年均酸雨量大大提升，雾霾地区增多，这都是因为能源使用过快，咱们的破坏速度严重超过大自然的修复速度。如上所述，所以我们在新时代必须要开发利用一种新能源来改善我们现在的能源使用格局。通过考虑诸多因素比如：能源的稳定性、可持续性、数量、设备成本和利用条件等，只有太阳能最适合而且它在之后将会成为最理想的可再生能源和无污染能源。太阳能发电的研究使得我们对于新能源的渴望达到了满足，虽然它发电稳定，但是成本较高而且受环境影响，大部分无光照或者少光照区域无法普及，但是加入了风力发电后，通过两方面互补，即可达到供电的连续和可靠。课题的主要内容根据本课题指导老师对本课题的要求，本人以太阳能发电为主，风电辅助发电为机电学院办公大楼设计供电系统，每一套发电系统为单独一栋楼供电，完成了本课题的基础研究部分。论文的主要内容如下：(1)完成风光互补发电系统的硬件设计和设备选型；(2)绘制规范的电气图纸（原理图、器件图、电路图等等）；(3)计算工程预算及经济收益；1太阳能发电介绍及系统设计构思1.1太阳能发电系统简介通过全球经济发展，无论是人口还是活动范围都在逐渐增加，对于能源的使用量也在逐日增多。这样便导致了更多的开采和对于其依赖性的大量使用。现在的情况就是已经造成了全球变暖，不仅如此，人类所面临的环境也在排斥人类，比如南北极冰块融化，各方面各个国家的天灾人祸。能源和环境的可持续发展已经成为人类最关注的重大问题之一。解决该问题的唯一途径只有开发新型能源已经多方面使用新能源。太阳能则是人类寻找出的新能源中的最有利用价值和实现较易的能源。太阳能属于分布性最广的自然资源，对于人类来说，它就是摆在我们面前的巨大财富，就等待着我们去发掘它使用它，因为它在我们人类的发展过程中一直存在，也不存在使用过量的问题，也不会产生任何污染，对环保是最有力的贡献。通过太阳能发电这一举措，我们有非常大的可能将我们目前为止使用最多的煤炭热发电站用光伏发电站去取代掉，但这一举措并不是一时就能实现的，但在不久后的将来，这绝对是发展前途之一，即使有着其他新能源发电，但他们都比不过太阳能发电的广阔前景，太阳能发电一定是最有发展前途的。在我国大部分西北偏远地区供电基本已经都换成了光伏发电，因为该发电系统不需要怎么维护就能保持供电的持续性和稳定性，而且该技术以及越来越稳定，在不久的将来真的能实现大范围布置。1.2光伏发电系统的组成光伏发电系统主要的组成元素有：太阳电池板、充放电控制器、逆变器、交直流转换器等电力电子设备和蓄电池组。光伏系统的话通过规模来讲，小到街边的光伏街灯，大到太阳能光伏电站,它都有涉及。本文对于光伏系统来说它主要有如下重要的组件：（1）光伏组件方阵：由太阳能电池模块连接而成，可以将太阳能转换为电能，在本系统是最重要的组件也是给负载供电里最主要的部分。（2）蓄电池：其作用是储存太阳能电池方阵受光照时或者风力机通过将风能转换为的电能并随时可向负载供电。其优点是自放电率低，使用寿命长，充电效率高，价格低廉等等。（3）控制器：它可以根据负载需求调节电池对负载输出的功率，主要是控制电池的充放电。（4）逆变器：在太阳能光伏供电系统中，是将直流电转换为交流电的设备。逆变器在系统中的作用就是将我们太阳能发电和风力发电产生的直流电能够转换成负载能够使用的交流电。1.3项目及环境分析1.3.1项目介绍机电办公大楼位于武昌首义学院的中区，占地面积7800m²，方案设计为1栋6F低层办公式大楼，内含办公区域和实验室区域。目前，正处于方案设计阶段。1.3.2环境介绍武昌首义学院位于湖北省武汉市武昌区南李路22号，武汉属于亚热带湿润季风性气候，通过数据统计，自从1970开始武汉的年日照总时长1900小时-2100小时，年均降雨量1260mm、平均温度：15.8℃-17.5℃最低环境温度：-17℃、最高环境温度：42℃、年日照总时长1810小时-2100小时。近年来全年的大概风向是东北风，年平均风速：2.8m/s。1.4供电系统的设计内容本项目中应用的风光互补发电系统设计的主要内容如下：（1）系统的设计构成以及运行机理。设计中用到的设备主要包括：太阳能光伏电池板、蓄电池、风力电机、其余线路等。（2）发电系统中关于太阳能部分和风能部分的最大功率跟踪控制。（3）发电系统中设备的仿真实验以及整体电路设计和硬软件设计。（4）整体实施发电后的经济效益和工程预算。2风光互补发电系统的构成与运行分析2.1系统主要构成结构风光互补发电系统由风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组、控制器、DC/DC变换器、逆变器还有用户负载等组成。其运行机理如下：太阳能电池板通过光伏效应产生了直流电，风轮则将风能转换为机械能以后使发电机产生了直流电，再将二者产生的电通过整流变成了交流电，再通过DC/DC变换器实现了最大功率跟踪，二者通过一个控制器连接在一起后给蓄电池组接上。当他们发电有剩余时可实现储电的功能。然后控制器实现最大功率跟踪、经过逆变器将电输送给负载、蓄电池的充放电等功能，具体结构示意图如图2-1所示。图2-1独立运行风光互补发电系统的结构示意图2.2光伏电池2.2.1光伏电池的运行情况由于分析光伏电池的运行状况，所以我们要首先将光伏阵列变成等效电路进行分析，且电池的输出特性与光照强度呈非线性关系。光伏电池等效电路如图2-2所示。图2-2光伏电池等效电路图光伏电池的等效电路图中各符号含义如下：——光电路；——旁路电阻；——等效串联电阻；——负载电流；——负载电压；——暗电流；2.2.2光伏电池运行特性分析由图2-2中的各项元件可以得出光伏电池的输出特性方程式：式中：（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）（2-5）——短路电流，单位：A；——暗电流，单位：A；——饱和电流，单位：A；——反向饱和电流，单位：A；——短路电流温度系数，单位：A/K，一般取值为2.6×；——表面温度，单位：K，；——参考温度，单位：K，一般取值为301.18；——半导体材料禁带宽度，单位：eV，取值范围在1-3之间；——光照强度，单位：W/m²；——二极管品质因子，取值范围在1-2之间；——玻尔兹曼常数，单位：J/K，一般取值为1.38×；——电子电荷，单位：C，一般取值为1.6×；由等效电路图得出：短路电流几乎等于光电流，开路电压如式（2-6）：（2-6）综上分析，可得出光伏电池的I-U输出特性方程为：（2-7）2.2.3光伏电池仿真模型光伏电池的特性曲线主要有下列元素：I-V、P-V特性曲线，由图2-2的等效电路图和上章中的公式可以进行分析，利用Matlab／Simulink的仿真平台搭建的光伏电池模型如图2-3所示。整个光伏电池运行特性仿真模型光伏模型子系统仿真模型1光伏模型子系统仿真模型2光伏模型子系统仿真模型3图2-3光伏电池运行特性仿真模型在图2-3中Matlab程序里的参数设置界面里设置参数的参数值如表2-1所示，得到的其I-V特性曲线和P-V特性曲线，如图2-4所示：表2-1光伏（PV）电池阵列参数设置表αβRsImVmIscVoc0.0160.72.59.243012.85520在图2-4（a）（b）中。光照越强，输出电流越大功率随之也会增大，图2-4（c）（d）中，温度越高，输出电流越大，输出功率也越大。恒温和变光照强度I-V特性（b）恒温和变光照强度P-V特性恒光照强度和变温下的I-V特性（d）恒光照强度和变温下的P-V特性图2-4光伏（PV）电池运行特性曲线2.3风力电机运行性能分析风力机的作用主要是是将风能转化为机械能。但是它的动能却只能又风力机叶片经过风旋转后所得，这才使得动能变为了机械能输出。风力机的输入功率如下：（2-8）式（2-8）中，为空气密度；为叶片的扫风面积；为风速。风力机风轮吸收利用风能的程度用利用系数表示为：（2-9）由式（2-9）得出风力机输出的机械功率为：（2-10）式（2-10）中，R为风力机的风轮半径。为风力机吸收风能的效率，为了对的特性进行分析，引入变量即风力机的叶尖速比，风力机叶片的叶尖线速度与风速的比值：（2-11）式（2-11）中：为风力机叶片旋转的角速度。变浆距风力机的特征可以用参数表示，风能利用系数是叶尖速比和桨距角的函数，可表示为（，），如图2-6。显然，桨距角增大，（）明显减小，且=0°时，最大。图2-5变桨距风力机（）图桨距角保持不变时，仅和有关，（）的特性曲线图如图2-6所示。由图可知，定桨距风力机的叶尖速比发生变化时也会变化，风能利用系数的大小由的大小决定。针对某一种风力机，当其最佳叶尖速比处于时，才会最大，叶尖速比大于或者小于最佳叶尖速比时，风能利用系数都会小于最大的风能利用系数，风力机风能利用率就会降低。图2-6定桨距风力机性能曲线根据式（2-11），风力机的输出的机械功率大小基本由的大小所决定。与叶尖速比、浆距角又存在一定的函数关系，函数关系式用如下公式表示。（2-12）（2-13）公式（2-12）、（2-13）中=0.5176，=116，=0.4，=5，=21，=0.0068综上分析，在Matlab/Simulink界面下搭建风力机模型如图2-7所示：整个风力机运行特性仿真模型风力机子系统模型图2-7风力机运行特性仿真如图2-8所示，该图介绍的是风力机的特性曲线，通过去控制风力机的的运行速度，达到在某一特定风速下实际叶尖速比和与最佳尖速比相等的情况，从而使风力机组达到稳定运行状态。图2-8风力机运行特性曲线图2.4蓄电池本文采用的蓄电池组选用的是铅酸蓄电池组。因为它成本低，容量大，性能好等优点。铅酸蓄电池等效模型有这三种：内阻模型、阻容模型和基于运行时间的电路模型，较为常用的电池模型为模型采用内阻模型。电源的电动势简化为电压源，内阻用表示，电池的内阻和电容可以用RC一阶电路模拟，如图2-9所示：图2-9蓄电池内阻等效模型图图2-19中，表示蓄电池的欧姆电阻，表示蓄电池的极化电阻，表示蓄电池的极化电容。本文中蓄电池充电的话用的是最经济省能的三阶段充电：首先以恒电流充电方式充电至设定的电压值，其次改为恒电压继续对蓄电池充电，转换电压为第二阶段的恒电压，最后继续对蓄电池进行小电流的恒压浮充，最后这步的充电电压要比前面低一点，充电过程中蓄电池的电压和电流的关系如图2-10所示。图2-10蓄电池三阶段充电电压和电流关系曲线图其三阶段放电过程中如下：刚开始放电时电压和电流缓慢上升，中间时刻蓄电池两端电压基本不变，到了最后蓄电池两端电压有个急剧下降的过程。放电过程曲线如图2-11所示。图2-11蓄电池典型放电曲线图3风光互补发电系统控制策略3.1最大功率跟踪（MPPT）原理3.1.1太阳能发电MPPT原理太阳能发电的最大功率点跟踪控制原理就是通过检测太阳能电池板的输出功率然后改变其他参数条件来使光能发电可以有最大功率输出。关于太阳能发电的MPPT的工作原理如图3-1所示。图中曲线1、2分别是不同光的强度下太阳能电池的输出特性曲线‚A和B点分别为相应的最大功率点‚。原本的最大输出点是在点A，但是为了跟踪最大功率负载特性‚负载1开始变成了负载2‚保证系统的运行到了新的最大输出点B。所以如果光照强度继续变化使太阳电池的输出特性从曲线2曲线削减为曲线1‚则B点要变到了就要调整负载2到负载1以保证他能够得到最大功率点A。图3-1MPPT原理示意图3.1.2风力发电MPPT原理图3-2给出了风力机在不同风速下（）轴上输出的功率与转速的关系。可以看出‚在风速一定时‚转速不同和风力机输出功率有关。总有一个固定的最佳转速使风力机运行于此转速下‚会达到最佳叶尖速比从而捕捉最大风能‚输出最大功率。图3-2不同风速下风力机的-关系曲线要一直通过风速的变化对风车的转速进行实时调整使得风能转换效率最高，就是由最大功率点追踪控制找到的最大功率点追踪控制的结果寻找以个稳定性高的发电模式。3.2MPPT的电路实现MPPT电路只能通过控制直交流转换器改变占空比来改变电路阻抗。直流侧风能或太阳能相当于直流电源,转换电路等同于外部电阻负载,调整转换电路的等效阻抗。动态负载匹配可以在DC/DC变换器直流侧的输出获得最大输出功率,实现MPPT的风能或太阳能电池。具体选择升压转换器或降压转换器可以看到特定的设备容量,选择一般的风力涡轮机的输出直流随风速变化较大‚应该选择升压型直流变换器。本文所采用双输入DC/DC变换器，如图3-3所示。图3-3双输入DC-DC变换器电路图该系统既能同时向两组可再生能源供电，又能在一组可再生能源失效时继续正常供电。图3-4（a）、（b）分别是太阳能光伏板在电源故障时的等效电路和风电机组在电源故障时的等效电路。经过适当地移除不必要的开路分支，以及将永远处于正向偏压的二极管以短路导线替代之后，图3-4（a）、（b）便分别与传统的降-升压式变换器及降压式变换器相同。你可以控制开关柜的运行周期，开关柜是风力发电的运行方式，升压转换器工作在升压模式下，太阳能电池工作在降压模式下，使其工作在预期的状态。太阳能电池板失效（b）风力机失效图3-4某一组输入失效时的等效电路图3.3太阳能发电MPPT控制策略降压式直流变换器由二极管及电容、功率场效应管、电感组成。其等效开关电路如图3-5所示，其开关状态定义为：图3-5降压式变换器等效电路图图3-5中‚开关函数所表示的电压及电流关系式分别为：（3-1）（3-2）其中电感电流的微分方程式为：（3-3）在平均值模式下，由式（3-4）可知，开关端电压的平均值为（3-4）其中为开关管工作周期，其值在0至1之间。令：（3-5）（3-6）通过调整进而以控制电感电流大小的方式改变其功率，其控制框图如图3-6所示，电流调节器表示为：（3-7）其中和分别为电流调节器的比例和积分增益。图3-6太阳能MPPT控制框图3.4风力发电MPPT控制策略风力发电的MPPT操作原理是通过周期性地改变发电机转速，之后观察其输出功率变化，然后决定下一个周期的动作是增速还是减速。其控制框图如图3-7所示，图中电压调节器和电流调节器分别为（3-8）（3-9）其中和分别为电压调节器的比例和积分增益；和分别为电流调节器的比例和积分增益。图3-7风力发电最大功率跟踪控制框图3.5风光互补发电系统能量管理风光互补发电系统能量分导情况如图3-8所示，可再生能源系统直接经DC-DC变换器供应能量给负载使用。图3-8独立运行风光互补发电系统能量流动示意图为了使系统间功率达到平衡‚其功率分配情况如表3-1所示。表3-1给出六种功率分配情况，解释如下：表3-1独立运行风光互补发电系统功率分配状态太阳能发电系统能量风力发电系统能量蓄电池冲放电系统能量1002003004056情况1：所有功率由太阳能系统提供，风力和蓄电池系统不动作。情况2：所有功率由风力系统提供，太阳能及蓄电池系统不动作。情况3：负载所需功率完全由蓄电池系统提供。情况4：负载所需功率可以由太阳能及风力系统共同承担，蓄电池系统不动作。情况5：因为太阳能及风力系统提供的功率大于负载功率，所以将多余的电量充电到蓄电池中。当蓄电池电量饱和后。状态变为4。情况6：因为太阳能及风力系统提供的功率小于负载所需，所以需要蓄电池将电量输送给两个系统。4风光互补发电系统的设计4.1硬件电路本系统主要是用单片机进行主电路的设计然后将其余外围电路去操作各种功能。系统的硬件电路结构图可分为主电路电路及控制电路两大部分。如图4-1所示图4-1风光互补发电系统硬件电路结构图主电路部分：风力发电机、太阳能电池及蓄电池组、滤波电容电感、二极管不可控整流器、双输入直流变换器、双向升/降压变换器充放电电路。控制电路部分：单片机控制芯片、电压及电流反馈电路、驱动电路、过流、过压保护电路。4.1.1控制芯片本系统控制芯片采用美国公司Microchip开发的PICmicro系列产品PIC18F6720。它是一种适合实时控制系统的8位单片机，具有硬件系统设计简捷、速度高、功率低、驱动电流大等优点。单片机的外部结构框图如图4-2所示。图4-2单片机的外部结构框图4.1.2电压反馈电路电压反馈电路如图4-3所示，通过AD210进行电压隔离放大后获得电压信号，然后通过LM324这个运算放大器将电压调整至0~+5V内，最后将信号上传至单片机。图4-3电压反馈电路4.1.3电流反馈电路图4-4为电流反馈电路，将反馈的电流经由LA-100P衰减为一定比例的电流信号，通过电路中的电阻产生电压信号。随后将电压信号通过LM324这个运算放大器组成的电压跟随器、反相加法器、反相放大器转成0~+5V的信号传送给单片机，最后单片机通过该信号进行转换。图4-4电流反馈电路4.1.4充放电控制电路根据蓄电池的充放电的三阶段控制策略，本文采用开关电源调节芯片TL494来实现。电路如图4-5所示。图4-5蓄电池充放电控制电路4.1.5驱动电路图4-6MOSFET驱动电路本文升降压式直流变换器及双向直流变换器共包含4个功率晶体管，其中功率晶体管开关采用功率场效应管IRFP054。图4-6为其驱动电路。4.1.6保护电路为了保护主电路和所有设备的安全，设计了该保护电路使其发生突发情况时能迅速切断输出。主要是过电压、过电流保护。如图4-7所示为过压保护电路。但由于过流保护电路与过压保护电路基本相同。所以本文不再赘述。图4-7过压保护电路其工作原理如下所述：当LM-399变成高电平+12V时则呈现出电压信号输入过大的情况；不然就是运算放大器输出低电平0V。然后过压保护发生。4.1.7辅助电源电路辅助电源电路如图4-8所示。功能就是将蓄电池输入的电压应用到其他外围电路的工作中。使用时一般是+12V，0V。图4-8辅助电源电路4.2软件设计4.2.1主程序如图4-9所示为系统主程序流程图，其控制步骤依序如下：设定系统参数。判断中断周期。进行D/A转换读取反馈信号。通过蓄电池控制子程序输入电压。开启太阳能发电控制子程序；否之则启动风力发电控制子程序。将计算所得的开关切换工作周期，由单片机的输出电路产生。再由驱动电路驱动各个管子导通、关断。（6）判断各个变换器器的反馈电压、电流是否超过预设安全值，若超过则禁止PWM信号输出；若未超过则返回中断周期判断循环等待周期中断。图4-9系统主程序流程图4.2.2蓄电池充放电系统程序编写控制程序流程图如图4-10所示。图4-10蓄电池充放电控制子程序流程图4.2.3太阳能发电控制程序太阳能发电系统控制框图编写控制程序流程图如下图4-11所示。图4-11太阳能发电系统子程序流程图4.2.4风力发电控制程序风力发电系统控制框图编写控制程序流程图如图4-12所示。图4-12风力发电系统子程序流程图

5工程预算及经济收益5.1项目数据的分析计算本次项目所在地点位于北纬29°58′，东经113°53′。为了使系统得到好的发电效果以及让电池板进行充足的受光照，通过统计和分析，得出方阵布置的方位角（方阵的朝向）为0°（朝向正南方），倾斜角为46°。5.1.1光伏电池板的计算计算公式：太阳能板需求峰值=设备负载功率÷系统利用系数÷年平均有效日照时数所需光伏电池组件块数=太阳能板需求峰值÷单块光伏电池组件最大功率系统利用系数本工程取60%，年平均有效日照时数为3.8本大楼所有设备负载功率大概在139.8KW·h故峰值=139.8÷3.8÷0.6=61.32KWp单块光伏电池组件最大功率本工程取0.21KWp故块数=61.32÷0.21=292（块）5.1.2蓄电池的选择计算公式：符号说明：：单块蓄电池容量：安全系数，取1.2：负载日平均耗电量，本项目取现实值112.8：无日照天数，取三天：温度修正系数，一般在0°C以上取1，-10°C以上取1.1，-10°C以下取1.2，本工程取1.2：蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取0.75故=1.2*112.8*1000/48*3/0.75=11280Ah故蓄电池选择为11280Ah/2V，共计30块。5.1.3成套设备及附件本项目发电系统的设备配置表如下表5-1所示。表5-1发电系统设备配置明细表序号配件名称规格型号单位数量1太阳能电池组件KD210GH-2P块3002功率调节箱SMC10000TL台63接线箱ZYJ-8套34蓄电池型逆变器SI5048台35胶体蓄电池30AH/2V块306交直流防雷配电柜ZYG台17风力发电机BeierFD-400台18数据采集控制器SunnyBoycontrol台19支架、线缆、电池柜及各类附件、辅料套15.2成本和收益计算成本费用由初投资和运行费两部分组成，根据本表5-1描述的项目的设计概算，系统造价约为230万元。运行期20年，政府15元/瓦。初投资大约为230-5*15=155万元。运行费用的话，平均电价为每度电1.5元，年发电收入的话大概为100kw*3.8h*365*1.5=20.8万元。投资回收年限为155/20.8=7.45年。20年内换4次蓄电池的话平均每次更换费用估计为4万元。每年的维护费用估计为1.5万元。20年的话合计46万元。20年的总收益为20.8*20-155-46=215万元。静态年收益率为I=215/20/155=6.93%

结论本文的主要内容是理论情况下设计出了独立办公大楼的风光互补发电系统，这个系统能完成自身独立的供电以保障整个大楼的用电需求。本文首先是对于整个供电系统的系统进行了结构的构思和设计的项目进行了一系列分析，然后就对于我们需要应用的风光互补发电系统进行系统的理解然后应用，通过matlab仿真出了我们想要得到的效果，之后通过对太阳能发电和风能发电的最大功率跟踪原理（MPPT）进行系统设计，再之后对我们该系统的硬件设备进行选择再通过软件设计出主要的流程图，最后是进行了工程预算和这个系统最终实施的经济效益的大概的计算。主要是通过下面这几个方面进行了对于整个供电系统的设计：首先是介绍了本次供电系统的主题框架以及如何运行该系统。对光伏电池和风力点机的工作原理、数学模型进行研究，运用Matlab搭建仿真模型，模拟出了不同条件下的电池输出特性以及风能利用系数，用于研究其输出功率控制。为保障风能和太阳能最大程度的利用，对其功率控制进行了研究，并采取最大功率跟踪原理进行电路的设计，将其与DC-DC变换器相结合，通过改变功率管的导通占空比调整输出至负载的功率，从而使电能使用率最大化。对系统的硬件部分进行设计，通过不同的电路设计完善了整个主电路。又对应设计了其控制流程图及其软件方面设计。最后对整个项目进行了数据的分析和负荷功率使用的计算，然后对整个实施下来的经济效益也进行了计算得到其经济效益很高。从环境和社会效应分析，太阳能光伏发电具有许多优点和可预见的前景。例如，它是一种清洁的可再生能源，利用太阳能电池板帮助节约不可再生资源，平衡单一的能源供应。同时，它不仅可以保护环境，有效减少温室气体的排放，而且可以促进世界科学技术的发展，为人类的技术进步和资源开发做出贡献。相信在政府的积极倡导、支持和引导下，在企业和公众的参与下，中国的光伏建筑一体化将迎来属于自己的春天。致谢这次毕业课题设计经历了很久，从选题到开题报告到内容修改，在特殊时期能顺利完成要感谢很多人。首先感谢我的课题指导老师刘晶老师，在这期间刘晶老师在网上给了我很多的教导，其次还要感谢学校的老师在特殊时期进行的充分的准备，还有班上不少同学在程序和理论上对我的帮助和指导，最后还要感谢这次难得的机会，让我在学习理论知识之余充分认知到实践的重要性。这个课题对我来说不是非常容易，本文尽管对某办公大楼的供电系统进行了详细设计，但实际运用中仍然需要随着社会经济的发展而进一步改进完善。特别是针对当前大数据、云