中文摘要：

光伏一体化建筑是生态建筑设计的一种新概念，也是世界范围内倡导的绿色能效理念的一个重要组成部分。不过由于不规则的建筑形态或者安置倾角、方位角的差异会导致光伏组件实际运行出现失配现象并导致功率损失。本申请拟以极端气象与极端场地条件为研究背景，基于实际量测多辐射数据，借鉴电力系统辨识及状态估计分析方法，建立不同气象条件下的太阳辐射模型；进一步基于地球科学和大气理论，在统一的时间空间框架下建立极端场景下的太阳能发电能力量化评估体系，重点考察实际光伏失配运行特征，并针对性地提出极端情况下太阳能失配运行补偿解决方案。本申请的研究旨在提高极端情况下太阳能实际发电能力预测精度，促进智能电力调度，从而增强电力系统抗击打能力。具体地，一方面可以填补国内在复杂气象条件下太阳辐射模型研究上的部分空白，为太阳能发电能力的准确量化评估提供依据；另一方面可以掌握拥有独立知识产权的极端场景下太阳能运行失配补偿的关键技术。

结论摘要：

在全球化石燃料短缺和生态环境严重恶化双重压力下，能源消费结构逐步改变，大力发展可再生能源，走可持续发展道路，已成为世界各国政府的共识。光伏发电作为可再生能源利用的重要部分，得到了广泛的推广和应用。因此，光伏发电相关技术的研究具有重要的理论意义和实践价值。本项目围绕光伏发电的相关实际问题展开研究，并取得了以下成果 1）基于两种国际通用的模型，建立了三点法实用模型。项目重点讨论了太阳辐射强度峰值问题，验证了三点法模型的精确性。仿真结果表明，三点法模型可满足工程和科学研究的需要。 2）为了满足光伏电站设计的工程应用，提出了一种用于光伏电站设计的地区太阳能资源丰富程度评估系统。项目重点阐述了代表性气象年月法理论，并以我国西部某城市为例，对规划区域进行了评估，评估结果合理，能够满足实际工程应用。 3）针对非典型场地的光伏阵列规划问题，建立了以最大化产能效益为目标的数学优化模型，同时探讨了不同型号的光伏电池对光伏电站产能的影响。 4）针对典型的光伏运行失配场景，确定了仿真分析算法以及研究思路。基于牛顿-拉夫逊方法开展了失配机理的数值仿真。研究了光伏阵列不同排布方式、不同阴影遮蔽情况下的运行情况。最后，深入探讨了光伏运行失配现象中局部多辐射强度分布的“门槛效应”。 5）项目从规划及运行两个层面提出了补偿策略。规划层面主要从光伏阵列结构优化方面着手，探讨了抗阴影影响的匹配结构；运行层面主要从适应多辐射强度分布的改进全局最大功率跟踪方法及光伏直流模块级联电路的优化控制策略两方面开展。仿真结果表明，本项目提出的规划及运行补偿策略是行之有效的。 6）项目在建立带并联电容的光伏模组等效电路的微分方程模型基础上，分析并联模组的工作特性和电压功率变化特性。定义最佳工作区间和维持时间的概念，提出得到超级电容与维持时间的匹配关系的方法。