光伏發(fā)電技術(shù)論文(2)
光伏發(fā)電技術(shù)論文
光伏發(fā)電技術(shù)論文篇二
光伏發(fā)電仿真技術(shù)研究
摘要：目前基于光伏發(fā)電內(nèi)容的教學(xué)存在知識偏難、理論過多等現(xiàn)狀。在該太陽能電池板模擬仿真操作實訓(xùn)軟件平臺可將理論知識和仿真實驗相結(jié)合，可以使學(xué)生對光伏發(fā)電系統(tǒng)中光電轉(zhuǎn)化能力、太陽能電池伴隨外界環(huán)境及自身性質(zhì)的變化關(guān)系等知識內(nèi)容有系統(tǒng)性、直觀性的理解，便于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，可達(dá)到較好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：太陽能發(fā)電 仿真系統(tǒng) 實訓(xùn)軟件
1 概述
目前太陽能電池板廣泛應(yīng)用于軍事、航天、農(nóng)業(yè)、通信、民用及公用設(shè)施、發(fā)電等，但我國基于太陽能電池板模擬仿真操作實訓(xùn)軟件還處于空白狀態(tài)，急需開展。其次，針對于授課形式，傳統(tǒng)的理論授課不能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，實訓(xùn)課的設(shè)備條件在技術(shù)上難以滿足要求，而太陽能電池仿真軟件的操作可以彌補上述授課形式的不足，模擬式的教學(xué)是高校當(dāng)前最為有效的實踐教學(xué)手段;另外，從節(jié)約成本考慮，光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，設(shè)備更新頻率極快，而職業(yè)院校的設(shè)備的頻繁更新具有不可行性。綜上所述，開發(fā)一款針對于太陽能電池板的操作軟件是極其必要的。基于上述背景，對太陽能電池板進(jìn)行模擬仿真操作，主要基于軟件層面，面向職業(yè)院校學(xué)生，通過對太陽能電池板的操作，研究光電轉(zhuǎn)化能力、太陽能電池伴隨外界環(huán)境及自身性質(zhì)的變化關(guān)系及外界環(huán)境(光、熱等)對太陽能電池板的主要影響等。
2 建立模擬仿真實訓(xùn)平臺
此實訓(xùn)平臺服務(wù)于職業(yè)類院校光電領(lǐng)域太陽能電池的課堂教學(xué)，主要實現(xiàn)一個可替代實際太陽能電池板實訓(xùn)項目的太陽能電池仿真模擬系統(tǒng)。其階段內(nèi)容主要有：太陽能電池系統(tǒng)運行原理流程、太陽能電池系統(tǒng)物理與數(shù)學(xué)模型編程、模擬及驗證及可視化處理及數(shù)據(jù)庫建立。
2.1 物理模型和數(shù)學(xué)模型的確定 影響太陽能發(fā)電系統(tǒng)輸出效率的因素有很多，諸如硅片產(chǎn)品質(zhì)量(電池的自身屬性：如尺寸、材料、結(jié)構(gòu))、太陽能電池組件制造工藝、天氣因素、溫度因素、地理位置因素等。將上述影響因素做歸納整合，并綜合考慮到本課題軟件所能達(dá)到的仿真環(huán)境，將此仿真系統(tǒng)簡化分為外界環(huán)境、電池自身屬性和輸出存儲設(shè)備三大塊，本仿真系統(tǒng)采用了型號為HT001.5P的硅太陽能電池，建立的可直接使用的數(shù)據(jù)庫參量主要有不同城市的緯度值、不同顏色光的頻率及其對應(yīng)產(chǎn)生的光子數(shù)量。
根據(jù)所建立數(shù)據(jù)庫做相應(yīng)簡化，再經(jīng)物理模型的簡化整理，并根據(jù)光學(xué)、光電子技術(shù)、熱學(xué)和電學(xué)的基本知識，找到相應(yīng)物理模型的運算公式，做出如下推導(dǎo)，在推導(dǎo)的過程中我們忽略了暗電流的影響，暗電流Id與反向漏電流及溫度有關(guān)，但其計算出的結(jié)果對整體的功率影響很小，故在這里近似忽略不計。
So=Scosθ (2-1)
這樣可以計算出太陽能電池板的有效面積S0，其中，S為電池板的面積，θ為城市緯度。
Eo=hv (2-2)
通過式子(2-2)可以算出單個光子的能量E0，其中，h為普朗克常量，v為光頻。
E=E0-ε0 (2-3)
由上式可以得到每種一種光頻下的光子總能量E，其中，ε0為硅的躍遷能。
P=P0η (2-4)
由以上各式推導(dǎo)得到最后的太陽能電池板的輸出功率運算公式為：
P=n(hv-ε)Scosθη (2-5)
其中，P為太陽能電池的輸出功率，n為光子數(shù)量。由最終的式子說明，太陽能電池板的輸出功率與光子頻率、城市緯度、電池板類型及轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)有關(guān)。
2.2 模擬仿真平臺的搭建 通過調(diào)研及分析上述數(shù)據(jù)資料及公式，可以清晰的看出，主要變化因素為各城市所處緯度θ和光子頻率ν。通過改變這兩個變量，可以對比得出不同城市及不同光子頻率下硅太陽能電池的輸出功率。硅電池的其他參量均當(dāng)作常量使用，只需固定其中一個變量，就可以得到另一變量對于輸出功率的影響。下面將會通過labview軟件，重點圍繞這兩組對比實驗來模擬仿真出功率的輸出情況。
通過在后置程序面板中搭建好電路，最終將會得到以上兩組可視化仿真界面圖。在仿真面板中先設(shè)置好基本參量值，橫坐標(biāo)為城市緯度，縱坐標(biāo)為輸出功率值。將各城市的緯度值固定，通過輸入7種光的頻率值，運行后會生出如圖2所示的7組不同光頻的功率輸出。設(shè)置好基本常量值，固定各色光的頻率，通過輸入變量城市緯度值，則會生成如圖3所示的7組對比功率輸出值。
由以上兩個光輸出功率圖，可以通過輸入單個光頻或某個城市下的緯度值，來看一組條件下光的輸出功率;也可以輸入多個光頻或多個城市緯度值，來對比分析多組光頻及城市緯度值對輸出功率的影響。因此，學(xué)生在操作時無需動用后臺程序，只需操作上述可視化界面即可，通過改變相應(yīng)參量即可非常直觀、立體的得出不同的太陽能電池功率輸出情況。
3 結(jié)束語
為了提高職業(yè)類院校光電領(lǐng)域太陽能電池的課堂教學(xué)效果，利用可替代實際太陽能電池板實訓(xùn)項目的太陽能電池仿真模擬系統(tǒng)，實現(xiàn)實訓(xùn)項目中太陽能電池原理展示，太陽能電池性能測試等所有的項目。將此仿真系統(tǒng)可以反映出不同的季節(jié)、天氣、緯度和時段條件下光伏發(fā)電效率等，學(xué)生可以根據(jù)自身的需求設(shè)計不同的模擬實驗和模擬研究。構(gòu)建以素質(zhì)教育為重點的仿真教育平臺，可提高學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，改變了以往光伏發(fā)電技術(shù)課程教學(xué)中存在的枯燥、繁雜問題，提高了教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1]耿亞新，周新生.太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的理論及發(fā)展路徑[J].中國軟科學(xué)，2010(04).
[2]張愛平.LabVIEW入門與虛擬儀器[M].電子工業(yè)出版社，2004.
[3]任新兵.太陽能光伏發(fā)電工程技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2012.
作者簡介：許毅(1980-)，女，山東牟平人，講師，主要研究方向：光電子、微電子。
看了“光伏發(fā)電技術(shù)論文”的人還看：