第一章 绪论
1.1 选题的背景
能源问题一直是全世界关注的焦点，近年来各国依据基本国情试图解决能源问题。我国虽然疆域辽阔，但人口众多，人均能源资源占有量很少，且西部生态薄弱，相对环境容量有限。近年来，我国能源消耗急剧增加，开发新的能源来代替不可再生能源是一件很有意义的事情。太阳能被认为是世界上最有发展前景的新能源，目前科学家们正在努力研究和开发这种重要的可再生能源。目前，我国能源的现状概况为以下几点 ：
（1）能源以煤炭为主，可再生资源开发利用程度很低。
（2）能源消费总量不断增长，能源利用效率较低。
（3）能源消费以国内供应为主，环境污染状况加剧，优质能源供应不足。相对其他国家，我国拥有比较丰富的太阳能资源。我国各地区的太阳能资源分布见表 1-1 所示。
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1.2 本论文研究的目的和意义
光伏发电已经成为能够很好地利用太阳能资源的一种主要形式。我们国家并网光伏发电系统的设计更多的还是设计人员依靠自己的经验采用人工的方式进行计算和设计，这种方式会影响计算结果的准确度，从而不能最大限度地利用太阳能。本文研究的主要目的是设计开发一款并网光伏发电系统辅助设计软件，在AutoCAD 软件启动的时候可以自动加载自定义菜单，工程设计人员点击“并网光伏发电系统设计”菜单中的相应的菜单项就可以进入相应的操作界面进行并网光伏发电系统设计。加载在 AutoCAD 菜单栏中“并网光伏发电系统设计”菜单包括三个菜单项：系统计算、绘制光伏组件、设计结果查询、修改与输出。工程设计人员点击“系统设计”菜单项就可以进入相应的设计界面进行并网光伏发电系统的设计。得到设计的结果后，工程设计人员点击“绘制光伏组件”菜单项后，点击【绘制光伏组件】对话框中的【绘制光伏组件】按钮就可以自动在 AutoCAD软件绘图区域自动绘制出光伏组件的平面图，使其可以方便初中级工程设计人员在进行电气设计的同时，完成并网光伏发电系统的设计任务，大大的缩短了并网光伏发电系统设计的时间，同时大幅度提高了太阳能光伏发电系统设计的稳定性和可靠性，克服人为设计的主观性和局限性，实现快速设计出稳定可靠的太阳能光伏发电系统的目的。“设计结果查询、修改与删除”菜单项具有对保存在数据库表中的设计结果进行查询、修改与输出的功能，方便工程设计人员查看以前设计的项目信息。
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第二章 光伏发电系统的研究
2.1 光伏发电系统综述
它的主要组成部件是太阳能电池、控制器、蓄电池，当其为交流负载供电时，还需要配置交流逆变器。并网光伏发电系统是将光电组件发出的直流电通过逆变器变换变为交流电后，直接并入低压输电网中的发电系统。相对独立光伏发电系统，并网光伏发电系统的优越性显而易见：
（1）光伏组件所发出的剩余电能可以馈入电网，可以不需要蓄电池作为储能装置，从而降低系统投资成本并减少蓄电池的使用所带来的环境污染；
（2）并网光伏发电系统可起调峰作用。混合系统是由太阳能光伏系统与其他系统（如风力、集热器、燃料电池等）组成。混合系统一般用于太阳电池出力不稳定等情况，因为光伏组件的能量输出是变化、不稳定的，所以利用其他发电方式的混合系统可以综合各种发电技术的优点，提高系统的供电可靠性，将会大大降低负载缺点率。本文研究的对象是并网光伏发电系统。
2.2 并网光伏发电系统
根据是否可以将多余的电能送入电网，光伏系统可分为无逆流和有逆流两种形式。无逆流并网系统如图2-1所示，太阳电池的出力供给负载，即使有剩余电能，但剩余电能并不流向电网，此系统称为无逆流并网系统。当太阳电池的出力不能满足负载的需要时，则从电力系统得到电能。有逆流并网系统如图2-2所示，太阳电池的出力供给负载后，若有剩余电能且剩余电能流向电网的系统，我们称之为有逆流并网系统 。对于有逆流并网系统来说，由于太阳电池产生的剩余电能可以供给其他的负载使用，因此可以发挥太阳能电池的发电能力，使电能得到充分利用。当太阳电池的出力不能满足负载的需要时，则从电力系统得到电能。这种系统可用于家庭的电源、工业用电电源等场合。
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第三章 并网光伏发电系统各模块的数学模型....................... 16
3.1 太阳能光伏方阵最佳倾角的确定模型 ...................... 17
3.2 光伏方阵最小允许间距计算模型 ..................... 21
3.3 并网光伏系统容量计算模型 ............................. 23
3.4 光伏组件和逆变器的参数匹配 .................... 23
3.5 建筑物防雷类别确定模型 ........................ 23
3.6 经济效益分析模型 ................................... 26
3.7 环保效益分析模型.................................. 28
3.8 并网光伏发电系统年、月发电量估算模型................... 28
3.9 本章小结 ................................. 29
第四章 并网光伏发电系统计算机辅助设计软件的设计与实现............. 30
4.1 系统开发的软件平台及工具................... 30
4.2 系统的需求分析与总体设计..................... 32
4.3 数据库设计 ............................... 34
4.4 功能模块的设计........................... 39
4.5 该系统计算机辅助设计软件应用举例.................... 64
4.6 本章小结 ............................... 73
第四章 并网光伏发电系统计算机辅助设计软件的设计与实现
4.1 系统开发的软件平台及工具
4.1.1 CAD 软件
现在高端的 CAD 软件主要有法国 Dassault Systemes 公司的 CATIA，美国的EDS/Unigraphics 公司的 UG 及 I-DEAS。中端的软件主要有 Solidedge、Solidworks 以及 Autodesk 的 MDT 和 Inventor。介于高端、中端的 CAD 软件有 PTC 公司的 Pro/Engineer。Bentley Systems 公司的 Microstantion、AutoDesk 公司的AutoCAD 是低端的 CAD 软件[16]。CAD 具有可视化的特点，通过工具按钮和菜单选项等多种方式可以实现它的大部分命令和操作可以。同时 CAD 具有丰富的绘图和绘图辅助功能，如实体绘制、标注等，它的图形打开预览、工具栏、对话框、信息交换、菜单设计、文本编辑、图形的输出预览和图像处理可以方便用户绘图。CAD 软件具有更加成熟的二维绘图处理功能和更加完善的三维功能，为用户进行建模和渲染带来方便。
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第五章 结论与展望
5.1 结论
本文以并网光伏发电系统作为研究对象，根据国内外光伏发电技术的相关资料和大量工程实际，同时从工程设计人员、投资方和社会角度考虑，总结了民用建筑并网光伏发电系统工程设计的几个有用的数学模型，最后完成了基于AutoCAD 的民用建筑并网光伏发电系统计算机辅助设计软件开发。具体的工作成果如下：
（1）根据国内外光伏发电技术的相关资料和大量工程实际，总结了民用建筑并网光伏发电系统工程设计的几个有用的数学模型：太阳能电池方阵面辐射量计算模型、太阳能电池方阵安装倾角计算模型、光伏方阵最小允许间距计算模型、并网光伏系统装机量计算模型、建筑物防雷类别确定模型、环保效益分析模型。
（2）通过 AutoCAD 软件平台使用 VBA 二次开发工具并结合 Access 数据库技术来实现并网光伏发电系统计算机辅助设计软件的开发。
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参考文献（略）