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光伏发电系统介绍光伏发电系统由光伏电池组件、支架、逆变器和电网连接组成。
光伏电池组件是最核心的部分，它由多个光伏电池板组成。
光伏电池板是由硅材料制成的，它可以将太阳光转换为直流电能。
光伏电池板一般安装在支架上，以便将其固定在太阳光直射的地方。
逆变器则起到将直流电转换为交流电的作用。
最后，交流电被接入电网，供电给用户。
光伏发电系统有很多优点。
首先，它是一种清洁的能源，不会产生二氧化碳等有害气体。
这有助于减少大气污染和气候变化。
其次，光伏发电系统可以在任何地方使用，只要有阳光就可以发电。
这对于偏远地区和缺电的地方非常有益。
再次，光伏发电系统的维护成本较低。
一旦安装好，它几乎不需要维护，只需定期清洁和检查。
最后，光伏发电系统可以降低电费。
用户可以将多余的电能出售给电网，从而获得回报。
不过，光伏发电系统也存在一些挑战和限制。
首先，它的效率仍然有限。
目前最高效的光伏电池板的转换效率约为20-25%。
其次，光伏发电系统对太阳光的依赖性较强。
在阴雨天气或夜间，系统的发电效果会大大降低。
再次，光伏发电系统在建设和安装时需要一定的投资。
尽管随着技术的发展，光伏电池板的成本不断降低，但对于一些贫困地区来说，仍然存在经济上的困难。
为了克服这些问题，科研人员和工程师们一直在努力改善光伏发电技术。
他们致力于提高光伏电池板的效率和稳定性，以便更好地利用太阳能资源。
此外，他们还研究如何将光伏发电系统与储能技术结合，以便在夜间或阴雨天气仍然能够供电。
此外，在政策层面，一些国家已经出台了鼓励和支持光伏发电的措施，包括补贴和优惠价格。
这些政策有助于推动光伏发电的发展。
总之，光伏发电系统是一种利用太阳能转换为电能的可再生能源技术。
它具有许多优点，如环保、适用范围广、低维护成本和降低电费。
但是，它仍然面临一些挑战和限制，包括效率低、天气依赖性强和高初投资等。
为了克服这些问题，科研人员和工程师们正在努力改善技术，并且政府也出台了相关政策来推动光伏发电的发展。
在能源危机和环境污染的双重压力下，研究开发新能源以解决未来人类对能源的需求已迫在眉睫。
新能源主要包括风能、太阳能、海洋能、地热能等。
太阳能发电包括太阳热发电和太阳能光伏发电，其中太阳能光伏发电因为其具有独特优势被全社会公认为当前世界最有发展潜力和前景的新能源技术。
光伏发电与传统能源和其他新能源相比，其独特优势如下：太阳能资源十分丰富，储藏量巨大，取之不尽、用之不歇，而且不需要运输；光伏发电原理为光生伏特效应，不涉及机械能转化到电磁能过程，无噪声，不会影响周围居民日常生活；太阳能发电干净、清洁、环保、无污染；光伏组件使用寿命较长，工作稳定、可靠性高；维护成本较低等。
综合上述的优点，太阳能发电将会成为当今乃至未来的一种较为理想的发电形式。
光伏发电系统是利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型发电系统。
光伏发电系统按照运行方式，主要可分为独立型、并网型和混合型光伏发电系统。
其中，并网型光伏发电系统，根据光伏发电系统拓扑结构的不同，可以分为单级式、双级式和多级式光伏并网发电系统。
1、独立性光伏发电系统未与电力系统进行并网连接的光伏发电系统称为独立型光伏发电系统。
独立型光伏发电系统由光伏电池、DC/DC控制器、DC/AC逆变器和蓄电池等构成，其结构框图如图所示，该系统主要应用于偏远山区、岛屿、基站等地方，下面对各部分的功能做一个简单的介绍。
光伏电池光伏电池的作用是将太阳辐射能直接转换成电能,供负载使用或存贮于蓄电池内备用。
太阳能光伏电池按其发展可以分为三代，目前正从第一代基于硅片技术的晶体硅电池向基于半导体薄膜电池技术的第二代薄膜电池过渡，第三代太阳能电池尚处于研发阶段，目标是提高转化效率，降低生产成本。
晶体硅太阳能电池可以分为单晶硅和多晶硅太阳能电池，特点是转化效率高、寿命长和稳定好，但是在生产过程中会产生对有环境污染的物质，同时成本也比较高；薄膜电池具有工艺简单、成本低，但是这种电池稳定性差、寿命短、效率低、发展较慢。
光伏发电原理及发电系统简介光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。
这种技术的关键元件是太阳能电池。
太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
一、光伏效应如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子-空穴对。
界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。
电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。
通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。
此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。
对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5~0.6V。
通过光照在界面层产生的电子-空穴对越多，电流越大。
界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。
二、原理太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。
这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
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-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-电转换过程，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伏效应，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。
安徽工业大学光伏发电系统及其MPPT的概述课程名称：电气工程新技术专业：电气工程（专硕）姓名：陈亚东学号：1320190259光伏发电系统及其MPPT的概述摘要：以太阳能光伏发电系统为研究对象，整体介绍了太阳能光伏发电系统的类型及其构成，讨论了光伏系统的最大功率点跟踪（MPPT）技术的意义。
以最大限度利用太阳能为主要目标，介绍了太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法，并讨论了各个方法的优缺点。
关键词：太阳能；光伏发电系统；MPPT；控制方法1 引言在世界各国竞相发展绿色可再生能源的今天，太阳能作为一种新兴的可再生能源，以其永不枯竭、无污染、不受地域限制等优点，受到了一致青睐，正得到迅速的推广应用[6]。
在太阳能的各种应用中，光伏应用倍受关注。
随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡[9]。
太阳能发电是将太阳光能直接转化成电能的发电方式，包括光伏发电、光化学发电、光感应发电等。
光伏发电是指利用光伏电池板将太阳光辐射能量转化为电能的直接发电方式，光伏发电系统是由光伏阵列、控制器和电能存储和变换环节构成的发电与电能变换系统。
光伏电池阵列产生的电能经过电缆、控制器、储能等环节予以存储和转换，转换为负载所能使用的电能。
而光伏系统的一大缺点就是光伏电池的光电转换效率太低,使其不能以最大效率转化为电能输出；而且在工作过程中受环境的影响也很大，会损失很多能量。
因此为了使其输出的电能达到最大化,除了要研制价格低廉且能量转换效率高的光电材料外,还要在控制上实现光伏电池的大功率输出。
这些控制方法包括光伏自动跟踪控制和最大功率点跟踪控制。
最大功率点跟踪(MPPT)控制方法是光伏发电系统中提高系统效率的重要手段。
本文讨论了光伏发电系统的构成以及提出了光伏系统的最大功率点跟踪技术的意义，并介绍了最大功率点跟踪的方法和原理及常见MPPT控制方法。
2 太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统[8]在偏远农村电气化、荒漠、军事、通信及野外检测等领域得到广泛应用，并且随着技术的发展，其应用领域还在不断地延伸和发展。
光伏发电系统资料pptxx年xx月xx日•光伏发电系统概述•光伏电池及组件•光伏发电系统的设计•光伏发电系统的安装与调试目•光伏发电系统的维护与优化•光伏发电系统的发展趋势与挑战录01光伏发电系统概述光伏发电系统是指利用太阳能电池板将太阳能转化为直流电，再通过逆变器转化为交流电的发电系统。
定义光伏发电系统具有无噪音、无污染、能量转换效率高、应用范围广泛等优点，是绿色、可持续发展的能源。
特点光伏发电系统的定义与特点组成光伏发电系统主要由太阳能电池板、控制器、逆变器、蓄电池等组成。
工作原理太阳能电池板通过吸收太阳光能，产生直流电，控制器对直流电进行调节和保护，逆变器将直流电转化为交流电，最后输出给负载。
光伏发电系统的组成与工作原理住宅用电光伏发电系统可以作为家庭用电的补充，提供可靠的电力支持，同时减少对环境的污染。
公共设施可以利用光伏发电系统来提供照明、交通信号、公园用电等多种用途。
大型工业企业可以利用光伏发电系统来降低电力成本，提高能源利用效率。
光伏发电系统可以与农业设施相结合，提供电力支持，促进农业现代化发展。
光伏发电系统可以应用于电动汽车、船舶等领域，提供清洁、可持续的能源动力。
光伏发电系统的应用领域公共设施农业应用移动能源工业用电02光伏电池及组件1光伏电池的种类与特性23包括单晶硅电池和多晶硅电池，转换效率高，可靠性好，适合大规模生产。
晶体硅电池包括铜铟镓硒和碲化镉等，制造成本低，可弯曲，但效率相对较低。
薄膜光伏电池能量密度高，可快速充电，但需要使用贵金属催化剂。
质子交换膜电池03质子交换膜组件由阳极、阴极、质子交换膜、电解质等组成，通过电化学反应实现光电转换。
光伏组件的构造与原理01晶体硅组件由晶体硅电池、玻璃、EVA、背板等组成，通过封装形成发电单元。
02薄膜光伏组件由导电基板、光敏材料、电路等组成，通过层叠和封装实现发电功能。
光伏组件的生产流程晶体硅组件生产流程切片、清洗、制绒、扩散、刻蚀、镀膜、丝网印刷等。
光伏发电系统及其M的概述安徽工业大学光伏发电系统及其MPPT的概述课程名称：电气工程新技术专业：电气工程（专硕）姓名：陈亚东学号：1320190259光伏发电系统及其MPPT的概述摘要：以太阳能光伏发电系统为研究对象，整体介绍了太阳能光伏发电系统的类型及其构成，讨论了光伏系统的最大功率点跟踪（MPPT）技术的意义。
以最大限度利用太阳能为主要目标，介绍了太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法，并讨论了各个方法的优缺点。
关键词：太阳能；光伏发电系统；MPPT；控制方法1 引言在世界各国竞相发展绿色可再生能源的今天，太阳能作为一种新兴的可再生能源，以其永不枯竭、无污染、不受地域限制等优点，受到了一致青睐，正得到迅速的推广应用[6]。
在太阳能的各种应用中，光伏应用倍受关注。
随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡[9]。
太阳能发电是将太阳光能直接转化成电能的发电方式，包括光伏发电、光化学发电、光感应发电等。
光伏发电是指利用光伏电池板将太阳光辐射能量转化为电能的直接发电方式，光伏发电系统是由光伏阵列、控制器和电能存储和变换环节构成的发电与电能变换系统。
光伏电池阵列产生的电能经过电缆、控制器、储能等环节予以存储和转换，转换为负载所能使用的电能。
而光伏系统的一大缺点就是光伏电池的光电转换效率太低,使其不能以最大效率转化为电能输出；而且在工作过程中受环境的影响也很大，会损失很多能量。
因此为了使其输出的电能达到最大化,除了要研制价格低廉且能量转换效率高的光电材料外,还要在控制上实现光伏电池的大功率输出。
这些控制方法包括光伏自动跟踪控制和最大功率点跟踪控制。
最大功率点跟踪(MPPT)控制方法是光伏发电系统中提高系统效率的重要手段。
本文讨论了光伏发电系统的构成以及提出了光伏系统的最大功率点跟踪技术的意义，并介绍了最大功率点跟踪的方法和原理及常见MPPT控制方法。
2 太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统[8]在偏远农村电气化、荒漠、军事、通信及野外检测等领域得到广泛应用，并且随着技术的发展，其应用领域还在不断地延伸和发展。
根据不同场合的需要，太阳能光伏发电系统一般分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统和混合光伏发电系统[10]。
2.1 独立光伏发电系统独立光伏发电系统是指不与电网相连的光伏发电系统。
独立供电的光伏发电系统主要用于电网覆盖不到的边远山区或者是太阳光照不足，不能满足与电网互通需要的地区，主要用于满足单个用户的一天工作，生活用电，必须带有储能环节，满足黑夜或者光照不足的阴雨天的用电需要，这种供电方式设备复杂，蓄电池受环境和使用方法的影响，寿命一般不长，而且当有多余的电能或者是电能不足的情况下就会产生浪费或者影响工作和生活。
独立运行光伏发电系统组成与负载有关，直流负载和交流负载都包含光伏阵列、蓄电池组、控制电路。
独立光伏系统的负载如果是直流负载不含逆变回路，可直接与蓄电池相连，对蓄电池的输出电压进行升（降）压后提供给负载。
这类系统结构简单，成本低廉。
由于负载直流电压的不同，很难实现系统的标准化和兼容性，特别是生活用电，负载主要为交流，而且直流系统也很难实现并网运行。
因此，交流光伏逆变电源正在逐渐取代直流光伏电源。
交流光伏逆变电源系统与直流光伏电源系统的主要差别是在负载和蓄电池之间加入了逆变器，逆变器承担了将直流电压转化为交流电压的功能。
图1.1为典型的独立光伏系统的结构图。
光伏阵列安装在户外接受太阳能，通过充电控制器给蓄电池充电，逆变电路将直流电转化为负载所需要的三相或单相交流电。
图1.1 独立光伏发电系统结构图2.2 并网光伏发电系统光伏并网发电[7][14]是太阳能发电的发展方向，把太阳能发电系统与电网联系起来，这样当电能多余的时候，可以把多余的电能输送到电网；当电能不足时可以从电网获得电能补偿，满足工作和生活的需要，另外，并网发电系统不需要储能环节，这就大大节省了设备成本和维修率。
并网光伏发电系统如图1.2所示，光伏发电系统直接与电网连接，其中逆变器起很重要的作用，要求具有与电网连接的功能。
目前常用的并网光伏发电系统具有两种结构形式，其不同之处在于是否带有蓄电池作为储能环节。
带有蓄电池环节的并网光伏发电系统称为可调度式并网光伏发电系统，由于此系统中逆变器配有主开关和重要负载开关，使得系统具有不间断电源的作用，这对于一些重要负荷甚至某些家庭用户来说具有重要意义；此外，该系统还可以充当功率调节器的作用，稳定电网电压、抵消有害的高次谐波分量从而提高电能质量。
不带有蓄电池环节的并网光伏发电系统称为不可调度式并网光伏发电系统，在此系统中，并网逆变器将太阳能电池板产生的直流电能转化为和电网电压同频、同相的交流电能，当主电网断电时，系统自动停止向电网供电。
当有日照照射、光伏系统所产生的交流电能超过负载所需时，多余的部分将送往电网；夜间当负载所需电能超过光伏系统产生的交流电能时，电网自动向负载补充电能。
图1.2 并网光伏发电系统结构图2.3 混合光伏发电系统图1.3为混合型光伏发电系统，它区别于以上两个系统之处是增加了一台备用发电机组，当光伏阵列发电不足或蓄电池储量不足时，可以启动备用发电机组，它既可以直接给交流负载供电，又可以经整流器后给蓄电池充电，所以称为混合型光伏发电系统[1]。
图1.3 混合型光伏发电系统结构图3 光伏发电系统最大功率点跟踪（MPPT）控制光伏发电存在的问题是光伏阵列的输出特性受外界环境影响大，电池表面温度和日照强度的变化都可以导致输出特性发生较大的变化。
并且，由于目前光伏阵列的成本高、转换效率低，价格昂贵，初期投入较大。
并且其输出功率易受日照强度、环境温度等因素的影响，为了提高光伏发电系统的效率，充分利用光伏阵列所产生的能量是光伏发电系统的基本要求，在现在的光伏发电系统中，通常要求光伏阵列的输出功率始终保持最大，即系统要能实时地跟踪光伏阵列的最大功率点。
因此，要解决此问题可在光伏阵列与负载间加入最大功率点跟踪装置，使光伏阵列始终能够输出其最大功率，以提高太阳能的利用率。
3.1光伏系统最大功率点跟踪的原理光伏阵列输出特性具有非线性特征，并且其输出受日照强度、环境温度和负载情况影响。
在一定的日照强度和环境温度下，光伏阵列可以工作在不同的输出电压，但是只有在某一输出电压值时，光伏阵列的输出功率才能达到最大值，这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点(maximum power point, MPP)。
因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个重要的途径就是实时调整光伏阵列的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这一过程就称之为最大功率点跟踪（maximum power point tracking, MPPT）[2][12][13]。
为便于说明，现将光伏阵列的输出特性绘制如图2.1所示。
假定图中曲线1和曲线2为两个不同日照强度下光伏阵列的输出特性曲线，A 点和B 点分别为相应的最大功率输出点；并假定某一时刻，系统运行在A 点。
当日照强度发生变化，即光伏阵列的输出特性由曲线1上升为曲线2。
此时如果保持负载1不变，系统将运行在A ′点，这样就偏离了相应日照强度下的最大功率点。
为了继续跟踪最大功率点，应当将系统的负载特性由负载1变化至负载2，以保证系统运行在新的最大功率点B 。
同样，如果日照强度变化使得光伏阵列的输出特性由曲线2减至曲线1，则相应的工作点由B 点变化到B ′点，应当相应的减小负载2至负载1以保证系统在日照强度减小的情况下仍然运行在最大功率点A 。
3.2 几种常用MPPT 技术及比较目前，光伏阵列最大功率点跟踪(MPPT)控制技术，在国内外均有一定程度的研究，也有很多控制方法，常用的有恒电压跟踪方法(CVT)、干扰观察法(Perturbation And Observation, P&O)、增量电导法(Incremental Conductance)等[3]。
下面将对这几种主要的MPPT 控制方法[11]的特点加以介绍。
2.2.1恒电压跟踪恒电压跟踪方法从严格的意义上来说并不是一种真正意义上的最大功率跟踪方式，它属于一种曲线拟合方式[4]，其工作原理如图2.2所示。
忽略温度效应时，光伏阵列在不同日照强度下的最大功率输出点a ′、b ′、c ′、d ′和e ′总是近似在某一个恒定的电压值«Skip Record If...»附近。
假如曲线«Skip Record If...»为负U载特性曲线，a 、b 、c 、d 和e 为相应关照强度下直接匹配时的工作点。
显然，如果采用直接匹配，其阵列的输出功率比较小。
为了弥补阻抗失配带来的功率损失，可以采用恒定电压跟踪（CVT ）方法，在光伏阵列和负载之间通过一定的阻抗变换，使得系统实现稳压器的功能，使阵列的工作点始终稳定在«Skip Record If...»附近。
这样不但简化了整个控制系统，还可以保证它的输出功率接近最大输出功率。
采用恒定电压跟踪（CVT ）控制与直接匹配的功率差值在图中可以视为曲线L 与曲线«Skip Record If...»之间的面积。
因而在一定的条件下，恒定电压跟踪（CVT ）方法不但可以得到比直接匹配更高的功率输出，还可以用来简化和近似最大功率点跟踪（MPPT ）控制。
CVT 方式具有控制简单，可靠性高，稳定性好，易于实现等优点，比一般光伏系统可望多获得20%的电能，较之不带CVT 的直接耦合要有利得多。
但是这种跟踪方式忽略了温度对光伏阵列开路电压的影响，对于四季温差或日温差比较大的地区，CVT 方式并不能在所有的温度环境下完全地跟踪到光伏阵列的最大功率点。
采用CVT 以实现MPPT 控制，由于其良好的可靠性和稳定性，目前在光伏系统中仍被较多使用，但随着光伏系统数字信号处理技术的应用，该方法正在逐步被新方法所替代。
3.2.2干扰观察法m I图2.2 忽略温度效应时的光伏阵列输出特性与负载匹配曲线干扰观察法目前经常被采用的MPPT方法之一。
其原理是每隔一定的时间增加或者减少光伏阵列输出电压，并观测之后其输出功率变化方向，来决定下一步的控制信号。
这种控制算法一般采用功率反馈方式，通过两个传感器对光伏阵列输出电压及电流分别进行采样，并计算获得其输出功率。
该方法虽然算法简单，且易于硬件实现，但是响应速度较慢，只适用于那些日照强度变化比较缓慢的场合：稳态情况下，这种算法会导致光伏阵列的实际工作点在最大功率点附近小幅振荡，因此会造成一定的功率损失；而日照发生快速变化时，跟踪算法可能会失效，判断得到错误的跟踪方向。
