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太阳能光伏发电中计算机模拟技术研究

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摘要:

现如今环境污染问题逐渐严重,能源也面临短缺的危机,太阳能发电逐渐受到各国的关注和重视,提高太阳能等清洁能源的使用效果,减少环境污染。文章就计算机模拟技术在太阳能光伏发电中的应用情况进行分析和研究。

关键词

计算机模拟技术;太阳能;光伏发电;应用

太阳能光伏发电是使用太阳能电池对太阳光辐射能进行有效的吸收,并将其转变为电能的一种发电方式。科学的开发利用太阳能这种清洁可再生的能源,能够使得能源短缺的问题得到有效的解决,使环境得到有效的保护。

1太阳能光伏发电概述分析

1.1太阳能光伏发电

太阳能光伏发电说的是通过半导体界面的光生伏特效应,使得光能转变为电能的技术。[1]太阳能光伏发电的关键性元件使太阳能电池,将太阳能电池串联起来然后密封保护起来,从而构成面积比较大的太阳能电池组件,加之功率控制器等的配合,形成光伏发电系统。太阳能是清洁性的、无污染、绿色能源,能够使得火力发电产生的空气污染物排放得到有效的解决。

1.2太阳能光伏发电的发展

19世纪40年代,太阳能发电方式就已经出现了,20世纪50年代出现了光伏电池,到了70年代,太阳能发电技术已经得到了广泛地应用。在美国、日本等发达国家太阳能发电技术有效的应用,在国家政策的支持下实现良好的发展。当前我国也对新能源的应用逐渐重视起来,太阳能光伏发电等一些产业也达到了国际的先进水平。

1.3太阳能光伏发电的特点分析

太阳能是一种可再生的能源,太阳能的覆盖范围是十分广泛的,并且储存着巨大的能量。利用太阳能的方式是比较简单的,不需要进行采掘,可以直接对辐射进行收集。利用太阳能生产不会出现多余的污染,这是一种新型的、绿色环保的能源,太阳能也比较温和、安全,不会出现工业事故。我国中西部地区阳光辐射量比较大,可以通过太阳能发展光伏发电产业。

2计算机模拟技术与太阳能光伏发电

2.1计算机模拟技术

当前的科学研究中,计算机模拟技术是比较常见的,通过计算机模拟对于科学试验而言是极为重要的。计算机模拟就是利用计算机对真实的事物进行模拟,通过模型对真实的系统进行模拟,实验系统中的内部结构、功能、行为等内容,利用实验使得系统能够实现良好的性能,实现良好的经济以及社会效益。60年代开始研究计算机模拟方面的内容,最开始研究的内容主要涉及军事、国防等方面,比如航空航天、核试验等,以及自动控制等内容。计算机应用逐渐广泛,涉及的面积比较大,当前在自然科学、社会科学等领域中得到了广泛的应用。

2.2计算机模拟技术与太阳能光伏发电

使用计算机模拟技术,数学建模各种对太阳能光伏发电情况的因素,从而获得太阳能辐射强度、积累的辐射量、特性曲线等对应的电流、电压、输出功率、发电效率等。[2]通过这些内容能够获得太阳能实时辐射的强度、对应曲线,光伏发电的发电功率曲线、电流、电压曲线等,建模之后科学的评价太阳能光伏发电系统,使得系统得以优化。

3建模太阳能光伏发电系统

3.1建立太阳能光伏发电系统的数学模型

在利用太阳能辐射时,会受到很多外部因素的影响和干扰,涉及大气层的性质、入射角、透明程度、辐射维度高低、土壤反射率等,[3]科学的考虑各种对数学函数关系产生影响的因素,结合多种因素建设数学模型,确立函数表达式,使得计算机模拟太阳能光伏发电系统的数学模型建立更加科学,保证计算过程更加顺利。辐射到地球表面的太阳能分为两个部分,一些直接被大地所接受,另一部分辐射出现了分散。需要综合考虑影响辐射的干扰因素以及太阳能辐射种类,建立计算机模拟太阳能光伏发电数学模型。建立了数学模型之后,再研究太阳能光伏发电时就能够进行函数表达,使得研究的过程更加简单、直观,也为计算机模拟太阳能光伏发电奠定了程序基础,使得数学模型更加精准,为计算机模拟实验提供基础,使得研究人员能够对相关的内容进行科学、直观的分析与研究。

3.2光伏电池板的数学模型

光伏电池等值电路模型有三种,一是简单的模型,不需要对光伏电池内部的电阻进行分析,这种模型在光伏电池理论以及复杂的光伏发电系统中应用极为广泛。二是只将光伏电池并联电阻的影响进行考虑的模型,这种模型有着很高的精准性,在实际中并不常应用。三是比较精准的模型,需要将并联和串联电阻都考虑到其中。

3.3建立其他数学模型

在研究过程中,太阳能电池板是比较重要的元件,所以需要对太阳能电板的特性进行分析研究,形成太阳能电板功率数学模型,使得研究更加科学。此外也需要建立蓄电池的数学模型,形成直流-交流逆变器的函数表达式。建立数学模型之后,联立之前建立的光伏电池数学模型、太阳能辐射数学模型,形成统筹的数学模型,[4]将其录入到计算机中,形成相应的函数库,技术人员整合编写,对计算机模拟太阳能光伏发电进行研究。

3.4对太阳能光伏发电系统进行模拟

将很多个太阳能光伏电池板组合起来,形成太阳能电池板。能够使太阳能辐射接收面积得以扩大,获得更多的太阳能辐射能。将接收到的太阳能转变为电能,生成直流电,经过接线盒达到控制器,另一部分进入到直流———变流逆变器中,进而转变为交流电。升压降压处理交流电,为用电一端提供使用。多余的电流可以在蓄电池内进行储存,以便下次使用。

3.5计算机模拟技术在太阳能光伏发电应用的结论

建模太阳能光伏发电系统,通过软件平台,对太阳能光伏发电系统的发电情况进行动态化的模拟,能够依据太阳辐射强度变化了解太阳能电池的输出特性。辐射强度增加,光照对电流的影响比较大,但是电压影响比较小。建立太阳能光伏发电系统的功率模型,能够确定系统运行的最佳电压与电流,使得输出功率更大。

4结束语

总而言之,现如今新能源逐渐受到关注和重视,太阳能光伏发电逐渐成为风力发电之后的又一种新能源发电方法,太阳能发电被广泛地应用与推广。通过计算机软件仿真建模太阳能光伏发电系统,科学的设计太阳能光伏发电系统,这起到积极的促进作用。对系统科学的认识,保证判断的科学合理,挑选作为合适的方案,尽量减少付出,从而获得最大的经济效益。

参考文献:

[1]李蔚.太阳能光伏发电技术的应用方式及发展前景[J].智能建筑电气技术,2011,02:22-24.

[2]秦天像,任小勇,杨天虎.计算机控制太阳能光伏水制氢及储能发电系统的研究[J].山西科技,2015,03:94-96.

[3]陈旭炯.屋面太阳能光伏并网发电系统安装施工技术应用[J].安徽建筑,2015,03:61-63.

[4]张帆.浅议计算机辅助太阳能光伏建筑一体化设计方法[J].建筑节能,2013,09:38-43.

作者:夏昕 单位:国家电投物流有限责任公司

太阳能光伏发电中计算机模拟技术研究责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次