光伏发电综述
摘要：人类对能源安全的担忧和环境恶化的焦虑，使得充分利用可再生能源已经成为全球共识。以
半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术，能满足人类的需要。太阳能光伏发电作为一种即清洁
又环保的绿色能源，是急需的能源补充，又是未来能源结构的基础。本文介绍了太阳能光伏发电的
原理、光伏发电系统的运行方式及大规模光伏发电对电力系统影响。
关键词：光伏发电；光伏系统；电力系统；综述
Summarization of PV Generation
HONG Jia-rong
College of energy resources, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
Abstract:The human concern for energy security and environmental deterioration, anxiety, makes full use of renewable energy has become a global consensus. Photovoltaic power generation technology to the photovoltaic effect as the foundation, can satisfy human needs. Solar photovoltaic power generation as a clean and environmentally friendly green energy, is in urgent need of energy supplement, is the basis of energy structure of the future. This paper introduces the influence of operation mode and principle, photovoltaic system of solar photovoltaic power generation and generation of large-scale photovoltaic power system.
Key words: Photovoltaic power generation; Photovoltaic system; Power system; Review
人类对化石能源枯竭、能源安全和环境恶化的担忧导致对清洁、可再生能源的需求增大，许多国家已经做出大规模开发利用太阳能发电、风力发电的决策和规划，一个以新能源发电为标志的电力系统新时代正在到来。
研究和实践表明，太阳能是资源最丰富的可再生能源，它分布广泛，可再生，不污染环境，是国际公认的理想替代能源。在长期能源战略中，太阳能光伏发电将成为人类社会未来能源的基石，世界能源舞台的主角。它在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中具有更重要的地位。现在世界上许多国家都加大了对太阳能光伏发电技术的研究，并制定了相关的政策鼓励太阳能产业的发展。近几年，世界太阳能电池组件的年平均增长率为33 %，光伏产业已成为当今发展最迅速的高新技术产业之一。
1 全球的能源局势
据国际能源权威年鉴《BP世界能源统计2005》6月发布的数据显示，2004年世界一次能源消耗量为1 . 02×1010t石油当量。到2005年底，世界石油可采量为45年，天然气可采量为61年，煤炭可采量为230年。图1为我国与世界主要常规能源储量预测图。
从图1可以看出，全球常规能源可开采量已屈指可数。中国的常规能源远远低于世界平均水平，约为世界总储量的10%。从长远来看，太阳能将是未来人类主要的能源来源，可以无限期使用，因此世界上许多发达国家和部分发展中国家都十分重视太阳能在
未来能源供应中的重要作用。太阳能光伏发电与传统发电方式相比具有下列优点：
（1）数量巨大。每年到达地球表面的太阳辐射能约为1 . 8×1014t标准煤，即约为目前全世界所消费的各种能量总和的1 × 104倍。
（2）清洁干净。太阳能安全卫生，对环境无污染，不损害生态环境，是当之无愧的“清洁能源”。
（3）获取方便。太阳能分布广泛，既不需开采和挖掘，又不用运输，对解决边远山区以及交通不便的乡村、海岛的能源供应具有很大的优越性。
（4）时间长久。只要有太阳，就有太阳辐射能因此是取之不尽，用之不竭的能源。据权威机构预计，2020年光伏发电在世界电力生产中所占比例将达1%左右，2050年约占25%。
可以断言，光伏发电正在快速进入电力能源结构，并且将逐步成为其重要的组成部分。谁掌握了可再生能源和太阳能发电技术，谁就掌握了未来发展的主动权。
2 太阳能光伏发电原理
太阳能光伏发电的原理主要是利用半导体的光生伏打效应。太阳能电池实际上是由若干个p-n结构成。当太阳光照射到p-n结时，一部分被反射，其余部分被p-n结吸收，被吸收的辐射能有一部分变成热，另一部分以光子的形式与组成p-n结的原子价电子碰撞，产生电子空穴对，在p-n结势垒区内建电场的作用下，将电子驱向n区，空穴驱向p区，从而使得n 区有过剩的电子，p区有过剩的空穴。这样在p-n结附近就形成与内建电场方向相反的光生电场。光生电场除一部分抵消内建电场外，还使p型层带正电，n 型层带负电，在n区和p区之间的薄层产生光生电动势，这种现象称为光生伏打效应。若分别在p型层和n型层焊上金属引线，接通负载，在持续光照下，外电路就有电流通过，如此形成一个电池元件，经过串并联，就能产生一定的电压和电流，输出电能，从而实现光电转换。
太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
（1）光—热——动—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—动再转换成电最终转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。
（2）光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。
4 太阳能光伏发电系统的运行方式
太阳能光伏发电系统的运行方式主要分为离网运行和联网运行两大类。
离网运行系统：未与公共电网相联接，又称为独立太阳能光伏发电系统。主要应用于远离公共电网的无电地区和一些特殊场所，如为公共电网难以覆盖的边远农村、海岛、通信中继站、边防哨所等场合提供电源。
联网运行系统：与公共电网相联接，共同承担供电任务。它是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段，成为电力工业组成部分之一的重要方向，也是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。联网太阳能光伏发电系统具有许多独特的优越性：
(1)可以对电网调峰，提高电网末端的电压稳定性，改善电网的功率因数，有效地消除电网杂波。
(2)所发电能回馈电网，以电网为储能装置，省掉蓄电池。与独立太阳能光伏系统相比可减少建设投资35 ~ 45，发电成本大大降低。
(3)光伏电池与建筑完美结合既可发电又可作为建筑材料和装饰材料，使资源充分利用，发挥多种功能。
(4)出入电网灵活，既有利于改善电力系统的负荷平衡，又可降低线路损耗。
光伏电池与建筑相结合的联网屋顶太阳能光伏发电系统是众多发达国家竞相发展的热点，发展迅速，市场广阔，前景诱人。联网太阳能光伏发电系统在我国还处于实验示范的起步阶段，远远落后于美国、欧洲、日本等发达国家。1990年德国首先开始实施由政府投资支持、被电力公司承认的“1000屋顶划”，继而扩展为“2000屋顶计划”，又于1998年提出“10万屋顶计划”，到2004年底，累计建设10万套，光伏组件总装机容量达300 MPa。我国太阳能电池多数是用于独立光伏发电系统，到2010年以前这种现象不会有很大改变，仍然是以独立发电系统为主。从2011年到2020年，中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。
4 大规模光伏发电对电力系统影响
4.1 对有功频率特性的影响
光伏发电具有以下特性：1）外出力的随机波动性；2）电源是无旋转的静止元件，通过换流器并网，无转动惯量；3）低电压穿越期间不同的有功/无功动态特性；4）考虑电力电子等设备元件的安全，电源抗扰动和过负荷能力相对较差，易发生脱网；5）通过逆变器并网，具备四象限控制及有功/无功解耦控制的能力。光伏系统的这些特性，使得大规模光伏接入后系统的稳态/暂态特性发生变化，进而影响到系统的运行与规划。
光伏电力大幅、频繁的随机波动性对系统有功平衡造成了冲击，进而影响到系统的一次、二次调频以及有功经济调度等运行特性，频率质量越限等风险加大；系统备用优化策略等将因光伏接入而发生变化，对与常规机组等其它多类型电源的有功频率协调控制以及调频参数整定等也提出了适应性需求；同时，由于光伏电源是非旋转的静止元件，随着接入规模的增大并替换常规电源，系统等效转动惯量降低，恶化了系统应对功率缺额和功率波动的能力，极端工况甚至会发生频率急剧变化，频率跌落速率及深度可能触发低频减载、高频切机等安控、保护动作的严重运问题。
4.2 对无功电压特性的影响
大规模光伏集中接入更多是在戈壁、荒漠地区，当地负荷水平较低，接入的地区电网短路容量相对较小，大量光伏电力需通过高压输电网远距离外送，随机波动的有功出力穿越近区电网以及长输电通道，影响到电网无功平衡特性，进而造成沿途的母线电压大幅波动。同时，目前实际并网运行的光伏电源无功电压支撑能力较弱，发生电压质量越限甚至电压失稳的风险加大；对于规模化光伏分散接入配电网而言，光伏接入改变了电网既有的辐射状网架结构，单电源结构变成了双电源或多电源，电网潮流分布大小、方向等复杂多变，潮流变得更加难控，进而影响到配电网的电压质量，影响程度与光伏接入位置、接入规模以及出力等关系较大。
4.3 对有功频率特性的影响
光伏电源是静止元件，本身不参与功角振荡，不存在功角稳定问题，但由于其随机波动以及无转动惯量等特性，大规模光伏接入后改变了电网原有潮流分布、通道传输功率，减小了系统的等效惯量；同时，计及故障穿越期间光伏具有与常规机组不同的动态支撑性能，因此光伏接入后电网功角稳定性会发生变化，变化情况取决于电网拓扑结构、电网运行方式及所采用的光伏电源控制技术、光伏并网位置及规模。光伏接入既有可能改善、也可能恶化电网的功角稳定性，这必须结合具体场景通过仿真分析才能确定。光伏并网还可能因故障穿越能力不足引发脱网，尤其是集中化、规模化后，脱网给系统稳定性带来的冲击将更加强烈，应结合实际并网情况，评估大规模光伏的脱网风险。我国第一个百万千瓦级青海光伏基地的集中接入改变了通道潮流分布的均匀性，且光伏电源表现出弱动振荡型失稳是功角失稳的一种。波动的光伏出力改变了系统运行点，同时并网逆变器与常规机组相比具有不同的控制策略，这些都会改变系统的阻尼，不但对系统原有的机电振荡模式产生影响，也会带来新频段范围的振荡。但一般而言，光伏接入对原振荡稳定的影响也是依接入位置、穿透率大小等情况而定。
4.4 对电能质量的影响
随着大规模光伏的接入，电力电子广泛应用使得大量非线性负载也加入到系统中，对电力系统造成污染，出现电能质量问题。逆变器开关速度延缓，导致输出失真，产生谐波；在太阳光急剧变化、输出功率过低、变化过于剧烈的情况下，产生谐波会很大；也会出现大规模光伏集中并网时电流谐波叠加的问题等。国内外若干大型光伏电站的运行经验表明：即使单台并网逆变器的输出电流谐波较小，多台并网逆变器并联后输出电流的谐波也有可能超标。
4.5 对配电系统保护的影响
光伏电源接入配电网后使配网故障特征发生了变化，对继电保护和自动装置产生若干影响：1）网架结构由单电源辐射状网络变为双电源、多电源的复杂拓扑结构，从而故障电流大小、方向及持续时间均发生变化，原有馈线保护都将受到影响，保护装置会发生误动或拒动；2）根据变压器连接方式的不同，与变压器相连的逆变器会额外形成接地回路，影响零序电流或在单相接地故障时加大未短路相的对地电压，也将改变继电保护的动作特性；3）对扰动较为敏感的并网光伏变换器增加了必要的保护内容，包括低电压穿越、输出谐波超标、输出直流分量超标和三相不平衡保护等；4）当PV 系统反孤岛保护功能时间不能与自动重合闸等装置协调配合时，会引起非同期合闸；5）对配电系统中的线路三相一次重合闸以及变电站(开闭所)的备用电源自投装置应用产生一定的影响。为防止出现非同期合闸，对于接有经逆变器并网的线路或母线，其三相一次重合闸起动时间或须备用电源自投断路器的动作时间均要大于逆变器反孤岛保护最大动作时间。
参考文献：
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龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/178579039.html, 分布式光伏发电系统综述 作者：任惠赵杰 来源：《科技创新与应用》2015年第09期 摘要：介绍了国内对分布式光伏并网的一般性规范要求；分析了分布式光伏电站的分类 以及系统结构；总结了现有分布式光伏电站存在的系统方式、太阳能电池板、逆变器、并网方式，为以后分布式光伏电站的设计提供理论支持。 关键词：光伏发电；逆变器；光伏并网；太阳能电池板 引言 近年来，受化石能源短缺、人类生态环境压力的影响，大力发展绿色无污染的、可再生能源已显得尤为重要[1]。太阳能光伏发电是一种新型的可再生能源发电方式，是一种绿色发电 方式，不需要煤等燃料，对环境友好，没有转动式组件，维护简单，模块化设计，决定了其规模可大可小，可根据场地的要求调整系统容量等突出优点。 随着光伏产业的快速发展，已有许多研究着对太阳能发电系统进行了研究。文献[2-3]介绍了太阳能发电的工作原理、构成以及分类。逆变器是太阳能发电的核心部件，文献[2-6]对逆变器的结构、工作原理以及市售产品进行了详细的介绍。文献[7-8]介绍了分布式光伏发电的发展趋势以及在国内的应用，但未能提供对该分布式系统实现的支撑。文献[9-10]中介绍了光伏发电系统的设计方法。文献[11]提出了一种家用小型分布式光伏发电系统结构设计。文献[12-18]介绍了分布式光伏发电系统的应用实例。文献[19]对金太阳示范工程和光电建筑项目总结了经验教训，并分析了随着光伏产业发展，我国出台的一系列补助政策。 我国近三年来分布式光伏发电发展迅速，自从2009年开始了实施“金太阳”工程和光电建筑示范项目，截至到2011年年底，国家已公布的光电建筑示范项目规模约为30万千瓦，“金太阳”工程已公布的规模约为117万千瓦。国家公布的相关规划提出，2015年分布式光伏发电要达到1000万千瓦。同时，明确提出鼓励在中东部地区建设与建筑结合的分布式光伏发电系统。因此，分布式光伏发电是未来的重要发展方向。在此背景下，文章先后介绍了光伏发电系统的分类、系统方案、主要组件结构以及并网方式。 1 系统分类 分布式发电系统主要是自产自用，必须接入公共电网，与公共电网一起为附近的负荷供电。如果没有公共电网支撑，分布式系统就无法保证用户的可靠性和质量。根据接入公共电网的电压等级可将光伏发电系统分为可分为小型、中型、大型光伏发电系统，分布式发电系统一般建在负荷侧，是中小型光伏发电系统。根据是否配备储能环节，可将分布式光伏发电系统分为不可调度发电系统和可调度发电系统。
太阳能光电应用技术专业人才培养方案论证报告第一部分：人才培养方案制订的基本过程和依据 一、依据 根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》、《山东省人民政府关于加快建设适应经济社会发展的现代职业教育体系的意见》（鲁政发〔2012〕49号）、《山东省高等教育内涵提升计划(2011-2015年)》等文件精神，依据教育部职业教育与成人教育司制定的《高等职业学校专业教学标准（试行）》，结合我校省级特色名校建设方案，秉承“以教师为主导，以学生为主体，以德育为先导，以能力为本位，以校企合作为平台，以工学结合为切入点，以实现理论实践一体化教学为方向，以培养高素质的技术技能人才为目标”的人才培养理念，通过专业调研，依据专业人才的社会需求和岗位需求，优化专业人才培养方案，实现“专业与产业对接，课程内容与职业标准对接，教学过程与生产过程对接，学历证书与职业资格证书对接，职业教育与终生教育对接”。 二、基本过程 （一）专业调研 2014年4月至2014年6月，太阳能光电应用技术专业教师先后到德州市科技局、新能源产业办公室、大海新能源有限公司、山东力诺太阳能电力集团、山东禹城汉能光伏有限公司、山东旭光太阳能光电有限公司、东营职业技术学院等企事业单位和兄弟院校深入调研，了解了企业对专业人才的需求现状，听取了企业对专业人才的培养意见及建议。 通过调研，确定了本专业学生的就业面向： 太阳电池、光伏组件生产企业、LED产品生产企业、光伏发电系统工程建设企业、大中小型光伏发电运营企业的设备操作、现场工艺和技术管理、系统软件电路SCH、PCB 设计、单片机及PLC光伏发电系统软硬件应用、器件检测、系统调试、安装、使用等岗位技术工作和管理工作。 初始工作岗位： 生产设备运行（太阳电池、组件生产设备操作；光伏发电系统运行；电气元件检测；太阳电池及LED生产线质量检验等岗位）。 光伏发电系统设备安装与调试（光伏发电系统设备安装、调试岗位）。 光伏发电系统设备检测与维修（太阳电池、蓄电池、LED、存储逆变控制器、电路、
光伏发电综述 摘要：人类对能源安全的担忧和环境恶化的焦虑，使得充分利用可再生能源已经成为全球共识。以 半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术，能满足人类的需要。太阳能光伏发电作为一种即清洁 又环保的绿色能源，是急需的能源补充，又是未来能源结构的基础。本文介绍了太阳能光伏发电的 原理、光伏发电系统的运行方式及大规模光伏发电对电力系统影响。 关键词：光伏发电；光伏系统；电力系统；综述 Summarization of PV Generation HONG Jia-rong College of energy resources, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China Abstract:The human concern for energy security and environmental deterioration, anxiety, makes full use of renewable energy has become a global consensus. Photovoltaic power generation technology to the photovoltaic effect as the foundation, can satisfy human needs. Solar photovoltaic power generation as a clean and environmentally friendly green energy, is in urgent need of energy supplement, is the basis of energy structure of the future. This paper introduces the influence of operation mode and principle, photovoltaic system of solar photovoltaic power generation and generation of large-scale photovoltaic power system. Key words: Photovoltaic power generation; Photovoltaic system; Power system; Review 人类对化石能源枯竭、能源安全和环境恶化的担忧导致对清洁、可再生能源的需求增大，许多国家已经做出大规模开发利用太阳能发电、风力发电的决策和规划，一个以新能源发电为标志的电力系统新时代正在到来。 研究和实践表明，太阳能是资源最丰富的可再生能源，它分布广泛，可再生，不污染环境，是国际公认的理想替代能源。在长期能源战略中，太阳能光伏发电将成为人类社会未来能源的基石，世界能源舞台的主角。它在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中具有更重要的地位。现在世界上许多国家都加大了对太阳能光伏发电技术的研究，并制定了相关的政策鼓励太阳能产业的发展。近几年，世界太阳能电池组件的年平均增长率为33 %，光伏产业已成为当今发展最迅速的高新技术产业之一。 1 全球的能源局势 据国际能源权威年鉴《BP世界能源统计2005》6月发布的数据显示，2004年世界一次能源消耗量为1 . 02×1010t石油当量。到2005年底，世界石油可采量为45年，天然气可采量为61年，煤炭可采量为230年。图1为我国与世界主要常规能源储量预测图。 从图1可以看出，全球常规能源可开采量已屈指可数。中国的常规能源远远低于世界平均水平，约为世界总储量的10%。从长远来看，太阳能将是未来人类主要的能源来源，可以无限期使用，因此世界上许多发达国家和部分发展中国家都十分重视太阳能在 未来能源供应中的重要作用。太阳能光伏发电与传统发电方式相比具有下列优点： （1）数量巨大。每年到达地球表面的太阳辐射能约为1 . 8×1014t标准煤，即约为目前全世界所消费的各种能量总和的1 × 104倍。 （2）清洁干净。太阳能安全卫生，对环境无污染，不损害生态环境，是当之无愧的“清洁能源”。 （3）获取方便。太阳能分布广泛，既不需开采和挖掘，又不用运输，对解决边远山区以及交通不便的乡村、海岛的能源供应具有很大的优越性。
人教版物理高二选修3-1 2.2电动势同步检测卷C卷（考试） 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共20题；共42分) 1. （3分）(2016·吉林模拟) 如图所示,动圈式话筒能将声音信号转化为电流信号（交变电流）,产生的电流信号再经过阻抗变压器后输出到扩音机,阻抗变压器除可进行阻抗匹配外,还可以减少信号沿导线传输过程中的电能损失,关于话筒内的这只阻抗变压器,下列说法中正确的是（） 【考点】 2. （2分）两个小灯泡的标识分别是L1“6 V,6 W”，L2“6 V,9 W”，把它们串联后接在同一直流电源上(电源内阻可忽略不计)，L1消耗的功率恰好为6 W，则L2消耗的功率为（） A . 6 W B . 9 W C . 4 W D . 条件不足，不能确定 【考点】 3. （2分）夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图所示，此空调器运转1 h用电（）
A . 1.0度 B . 1.5度 C . 2.0度 D . 2.5度 【考点】 4. （2分） (2018高二上·黑龙江月考) 如图所示，R1和R2都是4W、100Ω的电阻，R3是1W、100Ω的电阻，A、B两端允许消耗的最大电功率是（） A . 1.5W B . 3W C . 9W D . W 【考点】 5. （2分）从安全用电的角度出发，下列做法存在安全隐患的有 A . 用电器金属外壳应该有接地线
B . 不要在同一插座上同时使用几个大功率用电器 C . 洗衣机、洗碗机等易潮湿用电器不用接地线 D . 要定期检查用电器插头，特别是大功率用电器插头 【考点】 6. （3分） (2018高二上·杭锦后旗月考) 关于电功和焦耳热，下列说法正确的是（） A . 在纯电阻电路中，计算电功可用公式W=I2Rt B . 在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W= I2Rt C . 在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q= I2Rt D . 在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q=UIt 【考点】 7. （2分） (2020高二下·宁波期中) 能源问题是当今社会重要的一个难题。关于节约能源已经深入到我们的家庭生活中。现有两盏节能灯A和B，其额定功率相同，额定电压A灯大于B灯，则（） A . 两灯正常发光时，IA > IB B . 两灯电阻RA < RB C . 将两灯串联后接入电路中，灯的功率PA > PB D . 将两灯并联后接入电路中，灯的功率 【考点】 8. （2分） (2020高二上·贵阳期末) 一定值电阻两端加上某一稳定直流电压，某段时间内通过该电阻的电荷量为0.2C，消耗的电能为0.6J。若相同时间内通过该电阻的电荷量为0.4C，则该电阻两端所加的电压和消耗的
第26卷第5期2008年10月 可再生能源 RenewableEnergyResources Vol.26No.5Oct.2008 太阳能光伏发电材料的发展现状 殷志刚 （辽宁太阳能研究应用有限公司，辽宁沈阳 摘 110034） 要：对太阳能光伏材料的研究进展做了简要综述。介绍了硅太阳能电池材料、铜铟硒（CIS）薄膜太阳能电 池材料的研究现状及其存在的问题；还介绍了与纳米技术相结合的纳米晶太阳能电池材料以及在现有基础上的进一步技术创新。 关键词：晶体硅；铜铟硒薄膜；纳米晶太阳能电池中图分类号：TN304；TM914 文献标志码：A 文章编号：1671-5292（2008）05-0017-04 ResearchstatusofsolarPVgeneratepowermaterials YINZhi-gang （LiaoningSolarEnergyR&DCO.LTD,Shenyang110034，China） Abstract：Inthispaper,wesummarizedtheresearchprogressandtheproblemsofsolarPVsili-conmaterialsatpresent.TheresearchprogressofCISthinfilmmaterialandnanocrystallinesola rcellmaterialswereintroducedrespectively.Thelatestinnovationsoftheoriginaltechnologies werealsoelaboratedinashortsummary. Keywords：crystalsilicon;CuInSe2film;nanocrystalsolarcell0 引言 家认为，到2010年太阳能光伏发电成本将降低到可与常规能源竞争的程度。 制作太阳电池的材料要满足如下要求：①半导体材料的禁带不能太宽；②要有较高的光电转换效率；③材料本身对环境不造成污染；④便于工业化生产且性能稳定。符合以上条件的太阳能光伏材料被不断地开发和应用。 1839年，法国科学家贝克雷尔发现，光照能 使半导体材料的不同部位之间产生电位差，这种现象后来被称为“光生伏打效应”。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳能电池，从此太阳能转换为电能的实用光伏发电技术诞生[1]。如今太阳能电池的种类不断增加，应用范围日益广阔，市场规模逐步扩大，太阳能电池的研究在欧洲，美洲，亚洲大规模展开。近几年，全世界太阳能电池的生产量平均每年
光伏材料的发展及应用 摘要：太阳能光伏发电技术是集半导体材料、电力电子技术、现代控制技术、蓄电池技术及电力工程技术于一体的综合性技术是当今新能源发电领域的一个研究热点。本文介绍了光伏发电技术的相关概念，综述了该领域的主要研究内容和应用现状，并对光伏发电产业的未来发展趋势进行分析。 关键词：太阳能电池材料；光伏发电材料 0 引言 随着全球经济的迅速发展和人口的不断增加，以石油、天然气和煤炭等为主的化石能源正逐步消耗，能源危机成为世界各国共同面临的课题。与此同时，化石能源造成的环境污染和生态失衡等一系列问题也成为制约社会经济发展甚至威胁人类生存的严重障碍。新能源应用正成为全球的热点。太阳能资源是最丰富的可再生能源之一，它分布广泛，可再生，不污染环境，是国际上公认的理想替代能源。光伏发电是太阳能直接应用的一种形式。作为一种环境友好并能有效提高生活标准的新型发电方式，光伏发电技术正在全球范围内逐步得到应用。 1太阳能光伏发电原理及运用材料 1.1太阳能光伏发电的工作原理 “光伏发电”是将太阳光能直接转换为电能的一种发电形式。1839年，法国科学家贝克勒尔(A．E．Becqure1)首先发现了“光生伏打效应(Photovoltaic Effect)”。然而，第一个实用单晶硅光伏电池(Solar Cel1)直到一个多世纪后的1954年才在美国贝尔实验室研制成功。20世纪70年代中后期开始，光伏电池技术不断完善，成本不断降低，带动了光伏产业的蓬勃发展。光伏发电原理如图1所示。PN结两侧因多数载流子(N 区中的电子和P区中的空穴)向对方的扩散而形宽度很窄的空间电荷区w，建立自建电场E i。它对两边多数载流子是势垒，阻挡其继续向对方扩散；但它对两边的少数载流子(N 区中的空穴和P区中的电子)却有牵引作用，能把它们迅速拉到对方区域。稳定平衡时，少数载流子极少，难以构成电流和输出电能。但是，如图la、b所示，光伏电池受到太阳光子的冲击，在光伏电池内部产生大量处于非平衡状态的电子一空穴对，其中的光生非平衡少数载流子(即N 区中的非平衡空穴和P区中的非平衡电子)可以被内建电场E i牵引到对方区域，然后在光伏电池中的PN 结中产生光生电场E PV一当接通外电路时，即可流出电流，输出电能。当把众多这样小的太
太阳能发电预测综述 在煤矿，石油开采量日益见底和生态环境急速恶化的严峻形势下，太阳能作为一种自然能源，以其储量丰富且清洁无污染性显示了其独特的优势，已被国际公认为未来最具竞争性的能源之一。 从太阳能获得电力，需通过太阳电池将光能转化为电能。它同以往其他电源发电原理完全不同。要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同的电网联网。 1.太阳能发电的分类 目前太阳能发电主要有以下两种形式： 1.太阳能光发电 太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光 伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能级半导 体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今 太阳光发电的主流。在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池，目前得到实际应用的是光伏电池。[1] 2.太阳能热发电 通过水或其他工质和装置将太阳辐射能转换为电能的发电方式,称为太阳能热发电。 先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式：一种是将太阳 热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热 电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等；另一种方式是将太阳热能通过
热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来 自燃料，而是来自太阳能。太阳能热发电有多种类型，主要有以下五种：塔式系统、 槽式系统、盘式系统、太阳池和太阳能塔热气流发电。前三种是聚光型太阳能热 发电系统，后两种是非聚光型。一些发达国家将太阳能热发电技术作为国家研发 重点，制造了数十台各种类型的太阳能热发电示范电站，已达到并网发电的实际应 用水平。[2] 2.太阳能光伏发电影响因素 太阳能光伏发电成为目前太阳能利用的主要方式之一。光伏发电分为离网和并网两种形式，随着光伏并网技术的成熟与发展，并网光伏发电已成为主流趋势。由于大规模集中并网光伏发电系统容量的急速增加，并网光伏发电系统输出功率固有的间歇性和不可控等缺点对电网的冲击成为制约并网光伏发电的重要元素。太阳能光伏发电系统发电量受当地太阳辐射量、温度、太阳能电池板性能等方面因素的影响。 （1）光照强度对光伏发电量的影响：光照强度是指在单位时间和单位面积内，在地球表面上接收到的垂直投射的太阳辐射能量。光伏发电系统产生电能所需的能量完全来自、于太阳的辐照，因此光照强度对光伏发电系统的发电量具有决定性的作用，二者之间呈正相关性，即光照强度越强，光伏发电量越多。 （2）季节类型对光伏发电量的影响：由于在不同的季节，太阳入射角的大小以及方向、日照时间的长短、光照强度的强弱存在明显的差异，到达地表的太阳辐照度经过吸收、散射，辐射等各种减弱作用后也会不同，光伏发电系统的发电量的多少也在变化。这种差异性即为不同的季节类型对光伏发电量的影响。 （3）天气类型对光伏发电量的影响：将天气类型的时间范围确定在24 小时之内。由于晴
文献综述二零一二年六月
文献综述 太阳能制冷系统研究现状及其进展 引言： 在完成太阳能制冷系统研究现状及其进展的论文过程中，我参考了诸多文献，引用了它们的思想或者结论，现将其中一些比较主要的文献作为完成本文的研究依据做一个综述。 1.太阳能吸收式空调及供热综合系统 太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机两部分构成。吸收式制冷的基本原理是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。这两种物质在同一压强下有不同的沸点, 其中高沸点的组分称为吸收剂, 低沸点的组分称为制冷剂。常用的吸收剂) 制冷剂组合有两种: 一种是溴化锂—水, 通常适用于大型中央空调; 另一种是水—氨, 通常适用于小型空调。 在夏季, 被集热器加热的热水首先进入储水箱, 当热水温度达到一定值时, 由储水箱向制冷机提供热媒水; 从制冷机流出并已降温的热水流回储水箱, 再由集热器加热成高温热水; 制冷机产生的冷媒水通向空调箱, 以达到制冷空调的目的。当太阳能不足以提供高温热媒水时, 可由辅助锅炉补充热量。在冬季, 同样先将集热器加热的热水进入储水箱,当热水温度达到一定值时, 由储水箱直接向空调箱提供热水, 以达到供热采暖的目的。当太阳能不能够满足要求时, 也可由辅助锅炉补充热量。在非空调采暖季节, 只要将集热器加热的热水直接通向生活用储水箱中的热交换器, 就可将储水箱中的冷水逐渐加热以供使用。二空调及供热综合示范系统。 2.热管式真空管集热器的热性能研究 热管式真空管集热器是一种新型的太阳能集热装置。由于运用了真空技术，大幅度地降低了集热器的热损失，因而使其在高工质温度或低环境温度的运行条件下仍具有良好的热性能。同时，由于运用了热管技术，被加热工质不直接流经真空管，因而跟普通真空管集热器比较，热管式真空管集热器还具有许多其它优点：热容量小，在瞬变的太阳辐照条件下可提高集热器输出能量；热二极管效应．当太阳辐照较低时可减少被加热工质向周围环境散热；防冻，在冬季夜间一20％时真空管本身不会冻裂；另外，系统承压高，易于安装、维修等等。 3.新型高效太阳能制冷技术 对传统太阳能制冷技术进行分类总结,指出其热力学局限性,提出一种太阳能制冷新模式。对光纤小碟太阳能聚光集热系统进行介绍,并对其性能进行初步评价,指出利用光纤小碟太阳能聚光集热系统同时驱动气体透平机发电制冷和两级吸收式制冷机,实现太阳能的梯级利用,是获得高效太阳能制冷的新途径。对一
. 光伏并网发电防逆流 自动控制技术方案和实施方案 保定特创电力科技有限公司
1工程概况 光伏电源并网供电系统，与其公众电网配电系统（380V低压侧供电）一起并网供电。鉴于对于负荷变化控制有特殊要求，一方面需要供电部门保证用户的供电质量和可靠性，同时使光伏电源能正常工作，充分发挥光伏能源经济效益和试验与示范作用。另一方面，光伏电源的运行不应影响配电系统的安全，不允许光伏电源通过低压配电380V 网络向电力系统倒送电，同时最科学合理使用光伏电源供电，减少用户用电成本。因此，需要对光伏电源进行安全控制。 本装置的任务是对配电变压器的低压侧380V侧进行实时监测；对光伏电源进行必要的控制。采用专门为其设计的微机装置和控制电路，这样可以保证保护动作快速性和控制的准确性。 2 工程配置原则 1、可靠性：提供成熟技术和可靠方案，保证电网运行安全。 2、先进性：工程施工不影响正常供电。 3、拓展性：工程方案易于拓展，有利于将来的升级改造。 4、智能性：先进的逻辑分析和控制手段，合理有效地提供清洁能源。 3 方案概述 光伏电源工程供电系统的运行方式： 光伏电源并网供电由光伏逆变器经过主变低压380V侧后，并网于供电局主进线线路。图纸见附图。 根据以上运行方式，这时的逆功率监控装置控制要求如下： 电流测量点为变压器的低压侧(或系统主进线)380V电力局总入口电流：IA,IB,IC。（由CT来） 电压测量点为变压器的低压侧380V并网电压：UAB、UBC。（电压直接采集来）
1、两个CT互感器的倍率为 A/5A；根据现场配置，精度0.5级 2、电压回路接线,为直接采集式.直接接在并网380V侧即可. 3、每个并网点需要控制的逆变器为3-6台，15KW. 20KW. 4、控制逆变器的方式为通过交流接触器分,合闸逆变器的交流侧方式。 3.1解决方案 基于以上分析，我们提出以下解决方案： 在每个并网点的低压侧电力局公网入口处安装一台TC-3065逆功率监控装置。实时监测380V低压线路的电流电压和功率方向、幅值，同时TC-3065逆功率监控装置控制多路接触器,控制逆变器的交流输出，TC-3065逆功率监控装置的外围设备（如电流互感器、空开、通讯线缆），用户需根据图纸设计自行安装在现场的低压交流配电柜或者低压侧计量柜内，户内柜体嵌入式安装方式。 3.2 系统自动控制过程与功能设置 光伏电源工程供电系统的正常运行方式：一台10kV/400V的配电变压器正常供电，同时清洁电源并网供电，此时的控制要求如下： （1）若测量点出现电压过高、或者电压过低、电流过高（通过设置参数整定），则TC-3065逆功率监控装置在液晶显示上发报警信息，可通过通讯把报 警信息上传。 （2）检测交流电网（AC380V，50Hz）供电回路三相电压、电流（测量点），判断功率流向和功率大小。如果电网供电回路出现逆功率现象，防逆流装 置立即逐级断开清洁电源并网系统中4个模组，直到逆功率现象消失。 防逆流装置控制清洁电源并网系统中4个模组断开逐级累加时间为不大 于600S（可设置）。 （3）逆功率恢复的控制：当防逆流装置检测到逆功率，切断清洁电源供电回路后，若测量点逆功率消失，并且检测到负荷功率（测量点的正向功率）大 于某一门槛值（可设定，单位W二次功率值）时，经过不大于600S延 时（可设置）后，防逆流装置把清洁电源并网系统中接入点合上（控制点）。
光伏发电系统模型综述 摘要：为了对含光伏电源的电力系统进行各种仿真研究，必须建立准确的光伏发电系统数学模型。全面综述了包括光伏组件、逆变器及其控制系统的光伏系统数学模型，对整个光伏发电系统模型的研究现状进行了论述，总结了利用各元件模型建立系统模型的方法以及孤岛保护的研究现状及其建模方法，并对光伏发电系统模型的研究前景进行了展望。 关键词：光伏阵列；逆变器控制；最大功率点追踪；光伏发电系统；孤岛保护；光伏系统模型 0引言 准确的元件模型是进行电力系统仿真分析的基础。随着光伏电源接入系统比例的不断增加，光伏发电对电力系统的影响日益显现。因此，研究光伏发电对电力系统的影响日益迫切，建立能够准确反映并网光伏电源动态响应的模型是开展相关研究的基础。 并网光伏发电系统主要由光伏阵列、逆变器及其他并网环节组成，见图1。光伏阵列由光伏电池串并联组成，产生的电能通过逆变器和相应的滤波器输送到电网，在此过程中需要对逆变器和电能变换环节进行最大功率点追踪控制(maximum powerpoint tracking，MPPT)和逆变控制。MPPT控制的作用是保证光伏阵列始终工作在输出功率最大的状态，而逆变控制的目的是保证逆变器输出与电网电压同相的电流并尽量减小谐波输出。并网光伏发电系统出现孤岛状态时，即出现脱离了电网但仍可以向周围负载供电的状态，电网需令孤岛中的光伏发电系统退出运行，这就需要能够准确检测孤岛状态的保护系统。 本文分别对光伏阵列、MPPT控制、孤岛保护、逆变器控制以及整个光伏发电系统的模型进行分析，并对光伏发电系统模型研究进行展望。 1光伏阵列的建模 1.1光伏电池U-I特性模型 光伏电池的发电原理是光生伏打效应，一个光伏电池具有类似于二极管PN 结的结构。当光照射在电池上，PN结两端就会有电压产生，单独的光伏电池功率很小，所以光伏发电系统要将大量的光伏电池串并联，以构成光伏阵列。
光伏系统中蓄电池的充电保护IC电路设计 1.引言 太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的能源越来越受到重视。太阳能发电已经在很多国家和地区开始普及，太阳能照明也已经在我国很多城市开始投入使用。作为太阳能照明的一个关键部分，蓄电池的充电以及保护显得尤为重要。由于密封免维护铅酸蓄电池具有密封好、无泄漏、无污染、免维护、价格低廉、供电可靠，在电池的整个寿命期间电压稳定且不需要维护等优点，所以在各类需要不间断供电的电子设备和便携式仪器仪表中有着广泛的应用。采用适当的浮充电压，在正常使用(防止过放、过充、过流)时，免维护铅酸蓄电池的浮充寿命可达12~16年，如果浮充电压偏差5%则使用寿命缩短1/2。由此可见，充电方式对这类电池的使用寿命有着重大的影响。由于在光伏发电中，蓄电池无需经常维护，因此采用正确的充电方式并采用合理的保护方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。传统的充电和保护IC是分立的，占用而积大并且外围电路复杂。目前，市场上还没有真正的将充电与保护功能集成于单一芯片。针对这个问题，设计一种集蓄电池充电和保护功能于一身的IC是十分必要的。 2.系统设计与考虑 系统主要包括两大部分:蓄电池充电模块和保护模块。这对于将蓄电池作为备用电源使用的场合具有重要意义，它既可以保证外部电源给蓄电池供电，又可以在蓄电池过充、过流以及外部电源断开蓄电池处于过放状态时提供保护，将充电和保护功能集于一身使得电路简化，并且减少宝贵的而积资源浪费。图1是此Ic在光伏发电系统中的具体应用，也是此设计的来源。 免维护铅酸蓄电池的寿命通常为循环寿命和浮充寿命，影响蓄电池寿命的因
素有充电速率、放电速率和浮充电压。某些厂家称如果有过充保护电路，充电率可以达到甚至超过2C(C为蓄电池的额定容量)，但是电池厂商推荐的充电率是C/20~C/3。电池的电压与温度有关，温度每升高1℃，单格电池电压下降4 mV，也就是说电池的浮充电压有负的温度系数-4 mV/℃。普通充电器在25℃处为最佳工作状态；在环境温度为0℃时充电不足；在45℃时可能因严重过充电缩短电池的使用寿命。要使得蓄电池延长工作寿命，对蓄电池的工作状态要有一定的了解和分析，从而实现对蓄电池进行保护的目的。蓄电池有四种工作状态:通常状态、过电流状态、过充电状态、过放电状态。但是由于不同的过放电电流对蓄电池的容量和寿命所产生的影响不尽相同，所以对蓄电池的过放电电流检测也要分别对待。当电池处于过充电状态的时间较长，则会严重降低电池的容量，缩短电池的寿命。当电池处于过放电状态的时间超过规定时间，则电池由于电池电压过低可能无法再充电使用，从而使得电池寿命降低。 根据以上所述，充电方式对免维护铅酸蓄电池的寿命有很大影响，同时为了使电池始终处于良好的工作状态，蓄电池保护电路必须能够对电池的非正常工作状态进行检测，并作出动作以使电池能够从不正常的工作状态回到通常工作状态，从而实现对电池的保护。 3.单元模块设计 3.1充电模块 芯片的充电模块框图如图2所示。该电路包括限流比较器、电流取样比较器、基准电压源、欠压检测电路、电压取样电路和逻辑控制电路。 该模块内含有独立的限流放大器和电压控制电路，它可以控制芯片外驱动器，驱动器提供的输出电流为20~30 mA，可直接驱动外部串联的调整管，从
光伏电站技术方案 1.系统概况 1.1项目背景及意义 系统由室外太阳电池组件阵列系统、室外太阳能电池组件汇流系统、室内控制储能系统、逆变配电装置与布线系统、室内光伏发电综合测试系统组成。用于研究不同材料电池组件的光伏阵列，采取跟踪模式和固定模式时发电的情况，以及5种相同功率不同方式的太阳能电发电的对比。本系统建成后可以作为学校光伏科研方向的重点实验室，为学校学科建设、科技创新、人才培养发挥重要作用。 1.2光伏发电系统的要求 系统是一个教学实习兼科研项目，根据要求设计一个5kWp的小型光伏电站系统，包含3kWp的并网光伏系统，2kWp的离网光伏系统，共计平均每天发电约9.5kWh,可供一个1kW的负载工作9小时左右。 2.项目概况 2.1光伏系统方案的确定 根据现场资源和环境条件，系统设计采用独立型离网光伏系统和离散型并网光伏系统方案。 太阳能光伏并网发电系统主要组成如下： （1）太阳能电池组件及其专用固定支架； （2）光伏阵列汇流箱； （3）光伏并网逆变器； （4）系统的通讯监控装置；
（5）系统的防雷及接地装置； （6）土建、配电房等基础设施； （7）系统的连接电缆及防护材料； 太阳能光伏离网发电系统主要组成如下： （1）太阳能电池组件及其双轴跟踪逐日支架； （2）光伏阵列汇流箱； （3）光伏控制器； （4）光伏离网逆变器； （5）系统的通讯监控装置； （6）系统的防雷及接地装置； （7）土建、配电房等基础设施； （8）系统的连接电缆及防护材料； 3.设计方案 3.1方案介绍 将系统分成并网和离网两个部份。并网和离网系统中用到的太阳能电池组件有3种，一是175Wp单晶硅太阳能电池板，其工作电压为35.9V,开路电压为43.6V，经过计算，6块此类电池板串联，构成1个1KW的光伏阵列。二是175Wp多晶硅太阳能电池板，其工作电压为33.7V,开路电压为42.5V, 经过计算，6块此类电池板串
实用文档之"综述" 光伏发电的时代背景 在人类发展的前5000年，对能源的要求远远没有最近的三百年来得迫切。十八世纪，英国率先开始的工业革命，大大推动了人类社会生产力的发展，以机器生产为标志的生产力远远高于传统手工业生产，人类进入了现代文明时代，对此，人类急切的需求更多的能源以促进生产力的发展。 然而，自然界的一次能源储量有限，能源危机迫在眉睫，根据对石油储量的综合估算可支配的传统能源从全球来看，已探明的石油储量只能用到20-40 年，天然气也只能延续50-60 年左右，即使是储量最丰富的煤炭最多也只能够维持二三百年。就连近代才发展起来的核能发电的原料铀的储量也是有限的，而且还存在安全和污染的难题，同样不能解决世电力的长期稳定供应问题。因此，如不尽早设法解决常规能源的替代能源，人类迟早将面临燃料枯竭的危险局面。 同时，化石能源在开采、运输和使用过程中都会对空气和人类生存环境造成严重的污染。根据相关资料显示，目前，人类使用化学燃料己经为人类生存环境带来了严重的后果，由于大量使用化石能源，全世界每年产生约1亿吨温室效应气体，已经造成极为严重的大气污染，同时使得地球表面气温逐年升高，近二千年来，全球二氧化碳排放量迅速增长，如果不加以控制，温室效应将使南、北两极的冰山融化，这可能会使海平面上升几米，四分之一的人类生活空间将由此受到极大威胁。此外，由于环境恶化造成的“黑洞”己经使人类即将面临太阳紫外线的直接照射。 光伏发电的优点 太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，与其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。特别是近几十年来，随着科学技术的不断进步，太阳能及其相关产业成为世界发展最快的行业之一。因为它具有以下的特点： ①储量巨大：太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用量巨大。太阳放射的总辐射能量约是 3.75x kW，是极其巨大的。其中到达
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我国太阳能光伏发电发展 现状 Ting Bao was revised on January 6, 20021
百千瓦级的大型光伏发电系统的商业化安装等。德国的累计装机容量首次超过日本。如果考虑离网应用，2005年全球光伏装机总量达到了540万千瓦，比2004年增加万千瓦。 图11-6 1990～2005年世界太阳能光伏总量 资料来源：21世纪可再生能源政策网（） 三、我国太阳能投资现状 2005年以来，新能源概念受到众多热捧。12月中旬，无锡尚德太阳能电力有限公司更是开创了内地民营企业直接登陆纽约证券交易所的先河。就太阳能领域而言，具有其概念的天威保变、新疆特变等上市公司2005年以来股价一路上升。很多企业正在投资光电项目。根据海外研究机构的数据，全球光伏电池行业去年收入增长率为38%，2006年预计为35%。2006~2010年，光伏电池行业收入的复合增长率约为20~25%/年。目前光伏电池销售火爆，订单饱满，主要光伏电池厂商的销售收入增长迅速，成长性好。在大中华区光伏电池主要厂商中，目前，天威英利的产能是50MW电池片/年，茂迪是80MW电池片，尚德是120MW。2006年，英利产能维持不变，茂迪增至120~140MW，尚德可达240MW。 四、太阳能投资风险 国内新能源规模小，并且价格高，光伏发电才7万千瓦，占整个电量的%，显得微不足道。太阳能发电成本大约是生物质发电(沼气发电)的7～12倍，风能发电的6～10倍，更是传统煤电方式的11～18倍，如此昂贵的价格让太阳能光伏产业在中国的发展举步维艰。中国的光伏市场严重落后于光伏产业。所以2007年之后，我国光伏产业面临市场减小的巨大挑战，企业对此要有充分认识。2006年，硅料价格的上涨仍是光伏投资的风险之一。如果全球主要的硅料厂没有加大投资力度的计划，多晶硅原材料难以在2008年之前达到供需平衡。
毕业设计开题报告 电气工程及其自动化 光伏最大功率点跟踪系统MPPT的设计 1前言部分 随着社会生产的日益发展，人们对能源的需求每天都在增加，全世界对能源的消耗在1970年约为83亿吨标准煤，而在1995年，这种消耗达到了140亿吨标准煤，25年间增长了69.7%，到2020年，全世界对能源的消耗预计将达到195亿吨标准煤。如果人类对能源的需求以目前的速度增长，根据公式计算，全世界的石油将在40年后被消耗殆尽，天然气和煤业最多能维持60年和200年左右。由此可见，研究和开发新能源的需求十分迫切，采用新能源和可再生能源不仅能解决能源短缺的问题，还能保护生态环境，减少污染，是走经济社会可持续发展的重大措施。太阳能资源丰富、分布广发、可再生、无污染，是当今国际社会公认的理想能源替代品[1]。能源危机迫在眉睫。根据对石油储量的综合估算，可支配的传统能源的极限大约为1180到1510亿吨，以1995年世界石油的年开采量33.2亿吨计算，石油储量大约在2040左右年宣告枯竭;天然气储备估计在131800到152900兆立方米，年开采量维持在2300兆立方米，将在60年内枯蝎;煤的储量约为5600亿吨，1995年煤炭开采量为33亿吨，可以供应169年;铀的年开采量目前为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期;核聚变到2050年还没有实现的希望。传统能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，最终将葬送现代市场经济[2]。事实上，近10年来，中东及海湾地区与非洲的战争都是由传统能源的重新配置与分配而引发。总之，能源危机随时会爆发，它的爆发将具有爆炸性[3]! 当今世界太阳能光伏技术的利用，特别是在非洲、美洲、澳洲、亚洲各国，其增长幅度相当大，只要原因是近几年来太阳能电池、电力电子及微电子技术的快速发展，以及人们环保意识的不断增强[4]。太阳能发电与其他发电系统相比具有许多优点： 1.太阳能取之不尽，用之不竭，每天照射到地球上的太阳能是人类消耗的能量 的6000倍。
光伏发电系统概述 根据不同的应用场合，太阳能光伏发电系统一般分为并网发电系统、离网发电系统、并离网储能系统、并网储能系统和多种能源混合微网系统等五种。1、并网发电系统 光伏并网系统由组件，并网逆变器，光伏电表，负载，双向电表，并网柜和电网组成，太阳能电池板发出的直流电，经逆变器转换成交流电送入电网。目前主要有大型地面电站、中型工商业电站，小型家用电站三种形式。 由于并网光伏发电系统不需要使用蓄电池，节省了成本。国家发布的并网新政策已经明确表示，家庭光伏电站免费入网，分布式发电光伏发电，一度电国家补贴0.42元，自己用电不花钱，多余的电还可以卖给电力公司。从投资的长远角度，按家庭光伏电站25年的使用寿命计算，6-10年左右可以回收成本，剩下的十几年就是纯收益。 图1并网发电系统示意图 分布式光伏并网系统，负载优先使用太阳能，当负载用不完后，多余的电送入电网，当光伏电量不足时，电网和光伏可以同时给负载供电，并网逆变器依赖于电网，当电网断电时，逆变器就会启动孤岛保护功能，逆变器停止运行，太阳能不能发电，负载也不能工作。 2、离网发电系统 离网型光伏发电系统，不依赖电网而独立运行，广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等应用场所。系统一般由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能控制器，逆变器、蓄电池组、负载等构成。光伏方阵在有光照的情
况下将太阳能转换为电能，通过太阳能控制逆变一体机给负载供电，同时给蓄电池组充电；在无光照时，由蓄电池通过逆变器给交流负载供电。 这种系统由于必须配备蓄电池，且占据了发电系统30－50%的成本。而且铅酸蓄电池的使用寿命一般都在3－5年，过后又得更换，这更是增加了使用成本。而经济性来说，很难得到大范围的推广使用，因此不适合用电方便的地方使用。 图2 离网发电系统示意图 对于无电网地区或经常停电地区家庭来说，离网系统具有很强的实用性。特别是单纯为了解决停电时的照明问题，可以采用直流节能灯，非常实用。因此，离网发电系统是专门针对无电网地区或经常停电地区场所使用的。 3、并离网储能系统 并离网型光伏发电系统广泛应用于经常停电，或者光伏自发自用不能余量上网、自用电价比上网电价贵很多、波峰电价比波谷电价贵很多等应用场所。 图3 并离网发电系统示意图