关于安装在巴拉那技术联邦大学图书馆光伏并网系统的技术可行性及投资资本回收期的研究外文翻译资料

国际能源环境报

Volume 5, Issue 6, 2014 pp.643-654

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关于安装在巴拉那技术联邦大学图书馆光伏并网系统的技术可行性及投资资本回收期的研究。

Henrique Marin Campos, Ana Katherine Rodriacute;guez Manrique, Bruno Victor Kobiski,

Eloy Fassi Casagrande Juacute;nior, Jair Urbanetz Junior

巴西巴拉那技术联邦大学库里蒂巴校区土木工程系毕业研究项目

摘要

本文旨在描述关于安装并网在巴拉那技术联邦大学图书馆顶楼的光伏（PV）系统的技术可行性和投资资本回收期的研究。 该屋顶占地897平方米,屋顶上的光伏模块将用于四个消费区的电力供应。旨在使得482协议规范化国家电能机构（ANEFL），该协议已于2012年4月发表，这将意味着比原伏系统回收期更短. 尽管我已经了解到分辨率在插入并网发电方面有了一定的突破，但是在扩大这一技术上还有待于进一步提高。光伏设备的高税收及奖励机制的不完善使得这种形式下的代防止仍在大规模的使用。此外，本文也提到了安装在 Florianoacute;polis (LABSOLAR / UFSC) 和库里蒂巴的光伏并网发电系统，例如位于巴拉那联邦大学的绿色办公室。

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关键词: 可持续发展; 光伏并网发电系统; 法律; 政治激励.

1. 简介

国家电能机构通过大量生成信息数据库显示太阳能植物发电在操作时可达到2637千瓦, 然而，由于ANEEL2012年482分辨率的提出，光伏并发电系统也很有可能提高其质量。本法律重点是使得太阳能植物发电范围控制在100千瓦到1兆瓦之间，并将其引入净计量系统 [1, 2]。目前，在巴西的一些州，一些居民消费者通过太阳能发电产生的实施成本较配电公司的税更低。这事实上预测着并网光伏发电系统 [3]的一个潜在增长。.

此次光伏并网发电系统计划将在UTFPR, 库里蒂巴校区图书馆顶楼得以实施。本文的一个重要理念是分布式发电，这就意味着发电机将位于附近的消费者，从而达到减少能源与它最终用途之间的距离的目的。

ISSN 2076-2895 (Print), ISSN 2076-2909 (Online) copy;2014 International Energy amp; Environment Foundation. All rights reserved.

在巴西的电气系统中, 研究人员指出许多生成能源的15%都用在交通运输上。在分布式发电也存在它的优缺点。其优点主要表现为：能源使用率提高和输电网的输电损失降低；对分布式电源的电源供给部分可靠性提高;它满足了局部载荷量的增加和减少了发电设备的投资。最后，它使用的一些清洁能源，如太阳能、风能及生物量达到了在发电[4, 5]过程中减少尾气排放的效果。.

2. 太阳能辐射

太阳可能被视为一个黑体，其辐射温度可达到5700 K. 其常数定义为在太阳中每单位面积1秒的时间间隔的太阳能。最近测量结果表明：这个常数是1367 W.m [6].。

地球获得的辐射是太阳直接辐射和散射辐射的总和，受云量等天气的影响，这种辐射的光子可以利用和转化为电，并且他们的能量至少为 1 kW.m [7]。

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3. 光伏发电系统

光伏发电系统负责把光能转换成电能，它们基本可分为隔离型光伏系统 (IPVS) 和 并网型光伏系统(GCPVS)。

3.1 隔离型光伏系统

在没有网络的分布式能源供应的情况下，隔离型光伏系统IPVS是随处可见的 。这些系统包括太阳能模块、充电控制器、蓄电池和逆变器。电池负责提供可以负载在直流 (DC) 或 交流 (AC)中的电路操作. 该系统配置图见图表一[8].

图表 1. 隔离型光伏系统配置图. 注释: [8]

3.2 并网型光伏发电系统

并网型光伏发电系统（GCPVSs） 较隔离型光伏发电系统（SFIs）而言更简单,。因为它们主要包括太阳能模块、配合太阳能电池板和逆变器。 该系统运行产生的电能与分布式网存在异曲同工之妙。有两种原因导致太阳能产生的电力不足：电路负荷量的增加和太阳辐射供应不足。为预防电力不足的情况产生，该系统同时提供了一个有电网路。

另一方面, 当能量生成比负载消费的能量能多时，多余的电能就会并入电网。 本系统主要运用于市区，因为对于处于生产力水平低下的时代的消费者而言，市区为电力供应提供了更多的可能性，同时，按照分辨率482/2012 [1]，该系统也可以转换成能量的量超负荷信贷到下一个能源账单的消费习惯。

该系统的另外一个特点是，如果有一个故障网络存在，那么变频器就会自动关闭系统。因此，就可以“孤岛”现象的产生，并且通过防止注入能量来源从而给网络运营商们提供更安全的保障性能。 该系统配置图见图表二。

图表2. 并网型光伏发电系统. 注释: [8]

4. 巴西光伏系统

4.1 圣卡塔琳娜州联邦大学系统

该系统位于UFSC（圣卡塔琳娜联邦大学）太阳能实验室LABSOLAR，是巴西第一个并网型光伏发电系统, 其总注入功率达2千瓦，由非晶硅电池65太阳能模块所提供，其中52是透明的，13[10]是半透明的。图3所示的系统[11]，该系统占地面积达40,8平方米，并被分成了四个Wurth650W逆变电路。2008年11月后，该逆变器被一个更高效的总注入功率达2500W的逆变器所更换。

图3.LABSOLAR太阳能实验室注释: [11]

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4.2UTFPR绿色办公系统

该绿色办公系统原本是一个项目，该项目旨在展示太阳能在UTFPR中可持续建筑中的使用。整个系统有两个配置说明：并网型光伏发电系统和隔离性光伏发电系统。第一个系统有210个模块W，这有对晶硅电池内置和一个2000W逆变器组成[12, 13]。图4系统显示。

图5显示了这个安装的一般单线图，绿色办公的电器面板称为QFL-V-05-TR及其能源消耗的功率计监测2

图 4.绿色办公光伏发电系统.注释: [13]

图5绿色办公一般单线图图表注释[13]

该系统从2011年12月到2014年6月18日共产生595兆瓦时。隔离型光伏发电系统IPVS共注入功率为870可湿性粉剂和两个数组，一个数组由两个模块组成，共计174个WP的能量，以及其他八个模块，累计功率达696可湿性粉剂。图6给出了这两个数组。

5、光伏发电系统的设计

5.1光伏电能产生的机种情形。

为设计并网型光伏发电系统GCPVS，考虑了负荷消费的四个不同的场景，如图所示

1. 负载的描述，为计算数据的精准，表现在“附录”。

图6.SFI单线路图表的两个数组注释[13]

图1能量消耗的几种场景注释: 作者们

P FV= EG

这里PFV指的是光伏发电系统的安装（WP）；E是负载消耗（WH /天）；G是标准测试条件下的辐照度（STC）（1 W / Msup2;）；Htot是指太阳辐射映照在光伏模块的表面（瓦/米sup2;。直径）；PR是该系统的性能比，等于0,75。对于本文而言，日常负载消耗是持续的。这一点是因为没有能源计量的特定的库，所以真正的载荷分布是不可预见的

5.2要求

主要考虑到以下要求：

bull;光伏模块的倾斜和取向都是最佳的，这意味着它的倾向度与库里蒂巴校区的纬度相当指向地理北极[14]，倾斜度为：-25,43度[15]。

bull;从SWERA数据库（太阳能和风能资源评估），它提供了在水平和倾斜的平面的辐射（倾斜的平面与当地纬度相等），有可能获得的是每月平均每日照射得到的表面光伏模块。库里蒂巴在SWEAR数据库输入值得地理坐标（25.43°S，49.27°W）。由此，计算年平均每日

照射在库里蒂巴校区的辐射量达到5001千瓦/米sup2;。根据Montenegro数据库显示[16]，80%的结果是，尽管Fusano[17]发现在INMET气象站获得的年平均日照辐射量与SWERA之前有5.5%的不同。最后，本文认为在库里蒂巴5.5%的日照辐照度达到了4726千瓦时/平方米sup2;；bull;全球太阳能辐照度为1000W/msup2;bull;，考虑STC。

bull;性能比等于0,75；

bull;模块的寿命至少可达到25年甚至可达到35年[18]。

表2通过上述要求和在表1的日记消耗设计了光伏发电系统。通过计算方程1所产生的能量。

表2.光伏发电系统的设计.来源:作者们

5.3光伏发电系统的成本

表3根据EPE[19]给出了光伏发电系统的投资成本。

表4列出了应用于图书馆并网光伏发电系统的成本。

表3光伏发电系统的投资成本（美元/可湿性粉剂）。注释[19]