光伏发电系统MPPT改进方法研究
第２９卷第４期２０１３年４月
电网与清洁能源
Power System and Clean Energy
Vol.29No.4
Apr.2013
文章编号：１６７４－３８１４（２０１３）０４－００９１－０５中图分类号：ＴＭ６１５文献标志码：A 光伏发电系统ＭＰＰＴ改进方法研究
党克1，杨维湘1，严干贵1，马聪2
（1.东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012；2.宝安供电局，广东深圳518101）An Improved MPPT Method in PV Power System
DANG Ke1，YANG Wei-xiang1，YAN Gan-gui1，MA Cong2
（1.School of Electrical Engineering，Northeast Dianli University，Jilin132012，Jilin，China；2.Baoan Electric Power Supply
Bureau，Shenzhen518101，Guangdong，China）
ABSTRACT：Aiming at the vibrating and misjudging problem of the classic P&O method and taking the irregular slop rate as well as uni-modality in the workspace of the PV array into consideration，this paper presents a new variable-step and improved P&O method appropriate for MPPT.With the impr-ovement made to the MPPT，it can deal with the nonlinear and time-varying of the PV array effectively to boost the capacity of the system.According to the result of the simulation，this method improves the speed and stability of the system，and obtains a favorable curve via the simulation of the single-phase PV grid system by PSCAD，and boosts the efficiency for solar energy utilization.
KEY WORDS：PV；three-phase grid connected；MPPT；P&O；variable-step
摘要：研究了适合最大功率跟踪算法的新型变步长和改进型扰动观察法，以及将目标点扩展为一个区域的概念。改进最大功率跟踪方法，可有效应对光伏阵列的非线性和时变性，提高系统的有效产能，针对经典扰动观察法存在的振荡、误判问题，考虑到光伏阵列输出曲线最大功率点两侧斜率变化不一致和P-V曲线在工作区间内单峰性的特点。仿真结果表明，该方法提高了系统的稳定性和跟踪速度，在PSCAD环境下建立的三相并网系统中也得到了良好的仿真曲线，提高了光伏并网系统对光能的利用率，对并网电能质量方面的问题产生了积极作用。
关键词：光伏；三相并网；最大功率点跟踪；扰动观察法；变步长
近年，全球光伏产业迅猛发展，太阳能能源将逐
渐由补充能源向替代能源过渡[1]，并网发电是必然趋势。在光伏发电系统中，如何提高太阳能电池工作效率，以及在复杂环境下，提高整个系统工作的稳定性[2]，减小部分遮挡带来的影响，减小功率波动，是目前存在的一些问题。为降低整个系统的造价并提高能源利用率，可以对最大功率点跟踪对最大功率点的跟踪过程，是一个寻找最优解的过程。扰动观察法（P&O）是目前应用较多的方法之一。但经典算法流程中的判定环节存在振荡与误判的问题，以上2个问题会导致控制信号有效瞬时值相对其目标位置产生短期的积累性变化，对系统平稳运行不利，也使扰动法在面对复杂天气环境时，效果不理想。
目前，存在变步长与扰动观察法结合的方法，即根据跟踪点与目标点的距离变换步长——
—若跟踪点与目标点距离较大，则使用大步长提高运算速度，距离较小时，改换小步长以提高跟踪精度。这种方法可以减少迭代次数，提高运算速度，但针对振荡与误判的问题，效果并不明显，由于目标两侧的斜率变化率极不对称，传统变步长甚至会加剧系统的功率波动，所以变步长与P&O的结合度不是很高，仍有提升的空间。
针对上述问题，本文提出一种改进方案。通过分析跟踪点振荡与误判时产生抖动的外界条件、内部原因，论述了改进方案及其合理性。
1仿真电路与建模
1.1光伏阵列的模型
计及照度与温度等因素的数学模型：
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—
基金项目：国家自然科学基金项目（51277024）。
Natural Science Foundation Project（51277024）.
I =I sc （1-C 1（exp
（V -d V C 2V oc
）-1））+d I （1）d I =αR /R ref d T +（R /R ref -1）I sc
（2）d V =-βd T -R s d I （3）d T =T c -T ref （4）R s =N s N p R s ·ref （5）C 1=（1-I m /I sc ）exp
-V m
C 2V oc
（6）C 2=（V m /V oc -1）/ln
（1-I m /I sc ）（7）
式中，R ref 为照度的参考值，W/m 2；T ref 为电池温度的参
考值，℃；R 是实际照度，W/m 2；T c 是环境温度，℃；α、β是电流和电压变化的温度系数（A/℃和V/℃）；V oc 是阵列的开路电压，V ；I sc 是短路电流，A ；R s 是模块的串联电阻，Ω，它受到串并联数影响，但是一般只有几欧；N 、N p 为阵列模块串联数、并联数；R s ·ref 是单个模块参考电阻，Ω。在PSCAD 中建立光伏阵列模型并进行仿真，仿真曲线如图1所示，在相同温度、不同照度（600W/m 2，
800W/m 2，
1000W/m 2）的情况下，阵列的P-V 、I-V 曲线都分别表现出其输出具有很强的非线性[3]。
1.2三相光伏发电系统的结构
三相光伏发电系统的结构图如图2所示。主要
组成部分为：DC-DC 变换器、DC-AC 逆变器和滤波电路。DC-DC 变换器为CUK 电路，用于提高复杂天
气下系统的灵活性，辅助MPPT 模块工作，保证较高的转化效率；DC-AC 为全桥逆变电路[4-5]。
2
经典方法
2.1
变步长法
变步长这种经典的方法适用范围很广，可以对
很多算法的收敛速度进行优化。但是如前言中所述，经典变步长法与P&O 结合度不高，原因如下。图3为图1（a ）中1000W/m 2时P-V 曲线的斜率，
O 点为斜率为零的点，K 表示斜率，
横轴为时间轴。纵坐标的数量级较大，横坐标相对较小，但O 点左侧并非水平线，并且其斜率为正（可参照图1（a ））。
如图3，在O 点左侧斜率变化相对缓慢，而在其
右侧变化速率极快。引入变步长时，若只根据目标点与跟踪点间的距离改变步长，那么势必会引起目
标点附近出现不规律跟踪。
由于在K =0点附近，相对左侧较小的步长也可能引起右侧较大的距离变化，
所以按照距离变换步长并不符合阵列的输出特性。2.2
扰动观察法
扰动观察法通过周期性扰动阵列的工作电压，
再比较其扰动前后的功率变化，调整跟踪电压，使输出功率趋于最大[6-8]。流程图见图4。
其中，V （k ）、I （k ）和P （k ）分别是k 时刻的阵列电压、电流采样数据和计算出的功率，V （k -1）、I （k -1）和P （k -1）则是前一个时刻对应的数据，ΔV 是调整步长。
从图4可以看出，在第一个判定环节P （k ）-P （k -1）=0，仅当两采样点功率恰好相等或在硬件精度盲区内，才会判定为真。又因为对最大功率的跟踪具有往复性的特点———跟踪不会一次完成，很可能要在目标点两侧反复逼近，这个环节可能使追踪点振荡，导致控制信号的抖动，进而影响输出电压的稳定性，影响系统整体的平稳运行。
图3P-V 曲线的斜率
Fig.3
The slope of the P-V curve
图2三相光伏发电系统结构图
Fig.2
The frame of the PV power system
图1不同照度下的阵列I-V 和P-V 曲线
Fig.1
The I-V and P-V curves in different illuminations
党克，等：光伏发电系统ＭＰＰＴ改进方法研究Vol.29
No.4
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第２９卷第４期电网与清洁能源
3改进方案
3.1新型变步长法
为了兼顾跟踪与控制精度，在对图3分析的基
础上，引入以下改进方案。
引入斜率K：
K=d P/d V（8）
ΔV=
0.01K，K＞0
0.1
min
，K≤
≤
≤
≤
≤≤
≤
≤
≤
≤≤
≤
（9）
式中，K、K min为斜率和斜率的开区间的下界。
若跟踪点接近最大功率点，则斜率值的绝对值变小（见图3），迭代步长ΔV随之变小，从而减少功率振荡。从图3可以看出，最大功率点两侧，斜率的变化情况有所不同，据此公式（9）给出了两种情况，跟踪点位于目标点左侧时，K变化相对平滑缓慢，右侧时，K为负且呈现一个类抛物线的变化，如果根据K的变化，调节ΔV，可使步长的变化更加适合跟踪需要。
3.2改进扰动观察法
如图1（a）所示，由于光伏阵列的输出功率在工作区间内具有单峰性，又因为功率电压曲线与X轴围成一个闭合凸曲面，所以，存在很多对功率相等而电压不同的点（例如图1（a）中O与X标记）。如果由于环境因素变化使阵列输出发生变化，使阵列的输出从其中一个标记点附近跃变到另一个附近，那么图4中第一个跟踪判定环节就会发生误判，认为已经跟踪到了最大功率点。
如图1（b），标记的两点有相同的电压值，但是由于光照不同输出电流不相同。如出现阵列部分遮挡等干扰，使输出从X标记点跃变到O标记点，那么图4中的二级和三级判定环节就会误判或者进入死循环，可能导致电压波动甚至崩溃。
考虑到经典扰动法震荡的问题以及光伏阵列本身较强的非线性，给算法中加入一个限制参数，将目标点扩展为一个区域，D是其半径，当功率跟踪点达到目标域，就视为追踪完成（算法返回），这样既避免了追踪点的震荡情况，也减少了一部分运算。
针对之前提到的误判问题，加入一条判据，依次对相邻2个功率跟踪点、电压跟踪点进行比较，若比较环节的返回值为逻辑1，则进行下一次循环，否则说明可能出现了误判，要进入电压比较环节进行确认，然后再继续进行迭代。图5为结合了上一小节新型变步长方法的改进扰动观察法流程图。
4仿真实验
根据图2搭建系统仿真图[9-15]，得到曲线如图6所示，图5（a）为改进前后2种跟踪方法下得到的DC-DC变换器电压输出曲线；图5（b）、（c）分别为并网电压
、电流曲线。
图5改进后的扰动观察法流程图
Fig.5The improved P＆O
图4扰动观察法控制流程图
Fig.4A control flow of P＆O
93
从图5中可以看到，改进方案较经典方案的稳定性与跟踪速度有了一定提高（图5（a ））———超调量减小，振荡与误判问题基本解决，更快的进入稳定
状态（经典方法在0.075s 和0.100s 之间、0.125s 时仍然有小幅波动），可以得到比较理想的并网电压与电流（图5（b ）、（c ））。
5结论
合理有效的跟踪方法可以提高对能源的利用
率，而且可以减少效率波动，保证系统稳定运行。本文在总结经典跟踪方法的基础上，分析了光伏阵列的特性，提出了适合最大功率跟踪算法的新型变步长和改进型扰动观察法，在对经典跟踪方法的改进中，将目标点扩展为一个区域，有利于系统稳定运行、减少功率振荡。通过仿真，该证明方法可行。
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图6仿真曲线
Fig.6
The simulation
curve
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第２９卷第４期电网与清洁能源
（上接第90页）
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收稿日期：2012-10-12。
作者简介：
曹娜（1971—），女，副教授，博士，研究方向：新能源发电技术；
于群（1970—），男，副教授，博士，研究方向：电力系统及其自动化；
戴慧珠（1937—），女，教授，博士生导师，研究方向：新能源发电技术。
（编辑徐花荣）
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收稿日期：2012-12-18。
作者简介：
党克（1960—），男，学士，研究员，硕士生导师，研究方向为新能源发电、电力系统电能质量及分布式发电；
杨维湘（1986—），男，硕士研究生，研究方向为光伏发电技术。
（编辑徐花荣）
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(完整版)@国内外光伏发电发展现状及前景
国内外光伏发电发展现状及前景 《邓州市鑫园光伏电力开发有限公司》与国内知名专家对世界光伏产业现状及发展趋势的调查： 自1839年发现“光生伏打效应”和1954年第一块实用的光伏电池问世以来，太阳能光伏发电取得了长足的进步，但是它的发展仍然比计算机和光纤通讯要慢得多。1973年的石油危机和20世纪90年代的环境污染问题大大促进了太阳能光伏发电的发展。随着人们对能源和环境问题认识的不断提高，光伏发电越来越受到各国政府的重视，科研投入不断加大，鼓励和支持光伏产业发展的政策也不断出台。以1997年美国总统克林顿的“百万太阳能光伏屋顶计划”为标志，日本还有欧洲的德国、丹麦、意大利、英国、西班牙等国也纷纷开始制定本国的可再生能源法案，刺激了光伏产业的高速发展。 2000年以来，全球光伏产业连续6年以30%~~60%以上的速度增长，2002年全球光伏电池产量为560MW/a，到2003年已高达750MW/a,增长了34%。2004年开始，德国对可再生能源法进行了修订，新的补贴法案促成了德国光伏市场随后的爆发，随之而来的是发达国家间新一轮的政策热潮和全球光伏市场的更高速膨胀。2004年世界光伏电池年产量达到1256MW，年增长率高达68%，2005年产量达1818MW，增长率仍有45%（图1-2），2006年，美国加州州长施瓦辛格提出了要在加州实施“百万个太阳能屋顶计划”，在未来10
年内建设3000MW光伏发电系统的提案，这象征着美国光伏政策的新纪元的到来。正是由于欧洲、日本和美国强有力的政策推动，全球太阳能光伏发电系统市场才呈现出今天欣欣向荣的景象，太阳能光伏发电的前景无限光明（图1--3~~图1--7）。
人才培养方案论证报告
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、
光伏发电的基本原理及应用前景
光伏发电的基本原理及应用前景 发表时间：2018-06-06T11:45:28.773Z 来源：《知识-力量》2018年4月下作者：孙伟鹏覃雪清黄坚坚 [导读] 随着太阳能发电技术的逐渐成熟，光伏发电也逐渐成为国家电力供应的重要部分，未来光伏行业受益于国家战略发展，前景广阔、潜力巨大。 （广西大学电气工程学院，广西南宁 530004） 摘要：随着太阳能发电技术的逐渐成熟，光伏发电也逐渐成为国家电力供应的重要部分，未来光伏行业受益于国家战略发展，前景广阔、潜力巨大。本文阐述了光伏发电的基本原理，并对光伏电站的跟踪监控和运行数据进行了分析与评估，展望了光伏发电技术的应用前景。关键词：光伏发电；基本原理；跟踪监控；运行数据；应用前景 光能发电是当今世界的尖端科技，将为全人类彻底解决“能源危机”“环境污染”和“可持续发展”等三大世界难题，将做出历史性、跨世代的伟大贡献，将为人类利用新能源、新技术方面进入一个崭新的时代。 一、光伏发电的基本原理 1、太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是： 光伏电池：光电转换。 控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。 蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。 交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。 2、太阳能光伏电池板 太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的p-n结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动p-n结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响p-n结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热（*）。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，也就是光伏电池效率大约是单晶硅13%-15%，多晶硅11%-13%.目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。 3、太阳能光伏发电系统的分类 目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。a）离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。b）光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。c）a，b两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。 二、光伏电站的跟踪监控和运行数据分析与评估 光伏发电系统还属于新生事物，还没有达到推广应用的规模化。目前存在距离遥远、当地技术水平低、独立电网容量有限等不利条件，增加了管理好光伏电站的难度。因此，实施对电站的运行监控，通过对系统运行的数据进行科学分析，找出内在规律，为系统优化设计提供可靠依据，为更大规模的推广独立光伏发电系统作出贡献。 1、电站监控内容 （1）当地的光照和风力资源：每天各时段阳光辐射强度和光照时间，每天各时段风速和风向。（2）天气情况（温度、雷击、沙尘、冰雹、雨雪、云雾等）。（3）系统各发电子系统在各时段的发电功率和发电量。（4）充电控制器在各时段的工作状态。（5）蓄电池组在各时段的工作状态。（6）系统负载在各时段的工作状态。（7）系统故障统计。 2、监控手段和方法 （1）对于没有安装自动数据采集装置的电站，采用人工读数的方法记录数据。为了保证数据的真实（可靠、准确，电站工作人员在参加培训时必须学会、浓懂如何正确读表、测量和填写工作日记的表格。业主公司的专业技术人员定期校对、核实各电站的工作日记。电站的工作日记必须存档备案，不得遗失和损坏。人工记录工作日记是自始至终每天必做的工作。 （2）对于安装了自动数据采集装置的电站，由专业技术人员定期读取记录，或由当她电站工作人员经专门培训定期更换数据记录磁盘，邮寄给专业数据收集人。 （3）在具各通信条件的电站，可以建立远程监控系统，由专业技术人员进行实时监控，远程自动采集数据。 3、电站运行数据分析与评价 在获取完整数据的基础上，应分析并完成下述评估内容。（1）每月、每年光伏电站提供的电量。（2）每月、每日全村的用电需求量和各负载的耗电量。（3）每月24小时能量流图。（4）系统各主要设各的工作性能和潜力。（5）供电余量分析。（6）负载发展预测。（7）故障分析及预防措施建议。做好光伏电站的跟踪监控和评估工作，有助于改进管理制度，进一步完善光伏电站，充分发挥系统的潜能，使系统在最佳状态下运行，获得最好的经济效益和社会效益。 三、光伏发电技术的应用前景展望 我国光伏产业正以每年30%的速度增长，最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8%以上。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算，至2030年全球光伏发电装机容量将达到300gw（届时整个产业的产值有可能突破3000亿美元），至
太阳能光伏发电系统研究
1.太阳能及其应用 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和维护性、资源的充足性及潜在的经济 性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位并且得到广泛的应用。 1.1太阳能的含义 一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。 1.2太阳能的发展历史 据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。 1.3我国太阳能资源 我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4 kWh/㎡以上，西藏最高达7kWh/㎡。 1.4太阳能的应用 就目前来说，人类直接利用太阳能还处于初级阶段，主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。 1.4.1太阳能集热器 太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式
家用光伏发电系统的现状及发展前景 -最终
家用太阳能光伏发电系统的现状及发展前景 李龙 (华北电力大学能源与动力工程学院北京 102206) 摘要：众所周知，我国是一个发展中的大国，同时是一个资源消耗大国，而人均资源储量又偏低。因此快速的工业化进程和巨大的消费性需求使我国对资源对外具有很强的依赖性。环境污染和能源短缺已经直接威胁我国的可持续发展。与此同时，我国很多居住在偏远地区的人们还没有用上电。这些客观条件迫使我们更加努力的寻找和开发新能源，而太阳能光伏发电就是其中之一。本文将集中讨论家用太阳能光伏发电的现状及发展前景。 关键词：家用太阳能；光伏发电系统 一、家用太阳能光伏发电系统的基本构成及分类 （一）家用太阳能光伏发电系统的组成家用太阳能光伏发电系统主要由光伏电池组件，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器构成，其中的核心元件是光伏电池组件。各部件在系统中的作用是：光伏电池组件：将太阳的光能直接转化为电能。按基本材料主要分为：晶体硅太阳能电池，非晶体硅太阳能电池，化合物太阳能电池和有机半导体太阳能电池[1]。交直流逆变器：用于将直流电转换为交流电的装置。此外，逆变器还具有自动稳压功能，可改善光伏发电系统的供电质量[2]。蓄电池：用于存储从光伏电池转换来的电力，按照需要随时释放出来使用。太阳能光伏系统中采用的是铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池[2]。充放电控制器：具有自动防止太阳能光伏电源系统的储能蓄电池组过充电和过放电的设备，它是光伏发电系统的核心部件之一。 （二）家用太阳能光伏发电系统的分类目前家用太阳能光伏发电系统大致可分为三类[5]，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。 1、离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式，在国内外应用已有若干年，系统比较简单，而且适应性广，适用于人口分布稀疏地区，如：游牧牧民。 2、光伏并网发电系统。当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。适用于人口分布稠密地区，如城市。
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)
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
试分析我国光伏发电的现状和未来前景
试分析我国光伏发电的现状和未来前景 摘要：当今时代，人们的日常生产生活离不开电力的支持。而电力的来源目前 大多是依靠煤炭等资源进行火力发电，随着人们思想认识的层次逐渐升高，人们 开始认为通过这些不可再生能源进行发电已不是长久之计，不仅会消耗大量的地 球资源，也会产生巨大的环境破坏效果，所以运用太阳能等新型清洁资源就成为 了未来电力发展的主要依靠手段。目前的太阳能光伏发电站正在不断地发展壮大，光伏并网发电必定在未来的电力发展中占据主导位置。本文主要针对太阳能如何 进行光伏发电进行了说明，并且讨论了现阶段我国以及世界的光伏电站工作状态，最后根据光伏发电站的发展趋势对未来进行了展望。希望太阳能光伏发电系统将 为世界带来更大的福祉。 关键词：电力；太阳能；光伏发电； 相对来说，太阳是一个热量大、寿命长，对于地球有着重要影响的星体。光 伏电站正是利用了太阳传递到地球的光辐射而收集太阳能，进而转变为电能，主 要优点包括资源储量庞大、资源易获取、污染小、施工简单、光伏发电系统比较 稳定等。作为一种可再生的清洁能源，太阳能发电将会随着科学技术的发展变得 越来越普及，可以缓解巨大的能源短缺问题，改变社会的能源结构，为整个人类 社会甚至自然环境带来更加积极地变化，实现社会的可持续发展。 1太阳能光伏电站的工作方式 光伏发电是通过各种元器件的相互作用而形成的能量转化系统。其中太阳能 光伏发电主要的工作元件就是太阳能电池板，通过接收辐射到地球表面的太阳光，经过太阳能电池板半导体界面的光生伏特效应进而把太阳能转化为电能。通常情 况下，只要可以接收到太阳的光辐射就可以源源不断地产生电压和电流。此外， 相对于一些传统的发电方式，光伏电站不需要机械传动部件，可以直接实现太阳 能到电能的转换，并且太阳能电池更加便于安装和运输，为光伏电站的建立提供 了很强的灵活性。只要光伏电站的施工符合科学标准，也可以延长蓄电池和晶体 硅太阳能的使用寿命，为整个光伏电站的长久稳定提供了必要条件。 1.1太阳能光伏发电站基本组成部分 光伏电站的发电系统一般是由几个部分元器件组成的，其中主要包括： ①太阳能电池方阵：太阳能电池是光伏发电系统基本构成单位，通过收集太 阳光辐射在太阳能电池的两端分别产生异号电荷，从而产生电动势，获得电压， 实现了太阳能到电能的转化。通过太阳能电池的群组方阵可以产生足够量的电能，进而传递到蓄电池部分储存电能，以供发电站完成日常工作。 ②蓄电池组：蓄电池组存在的目的在于储存太阳能电池产生的电能，通常情 况下，蓄电池组要在光伏发电站需要的情况下随时供给电能。 ③太阳能控制设备：作为光伏电站发电系统的核心控制枢纽，需要对蓄电池 接收太阳能电池组的充电以及蓄电池对于逆变器的供电进行实时监控。 ④逆变器：主要是将太阳能电池转化的直流电再次转变为人们生产生活可用 的交流电。 1.2当前太阳能光伏发电不同的供电方式 随着太阳能光伏发电系统的进步，现今阶段大致可以将其分为独立光伏系统 和并网光伏系统。 通常情况下，对于独立光伏系统来说，应用在不能进行并网光伏发电的区域
太阳能制冷文献综述
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
太阳能光伏发电的现状与前景
太阳能光伏发电的现状与前景.txt心脏是一座有两间卧室的房子，一间住着痛苦，一间住着快乐。人不能笑得太响，否则会吵醒隔壁的痛苦。本文由haitaohuahua贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 太阳能光伏发电研究现状与发展前景探讨 可再生能源,包括太阳能、风能、生物质能、水能、地热能、海洋能等,是取之不尽、用之不竭、清洁环保、免费使用的能源,也是世界上最终可依赖的初级 [1] 能源。太阳能是一种清洁的可再生能源。太阳能开发利用的巨大潜力推动着太阳能光伏发电技术不断向前发展。 1893 年,法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应” , 即“光伏效应”。1930 年,朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳能电池”,使太阳能变成电能。1954 年,恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶太阳能电池。同年,韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镉薄膜,制成了第 1 块薄膜太阳能电池。随着世界经济的不断发展,全球能源短缺、环境污染等问题日益严重,可再生能源的应用受到了各国的普遍关注。太阳能光伏发电作为可再生能源利用的重要组成部分,得到了众多国家政府的大力扶持。20 世纪 70 年代以来,美国、德国、日本等国政府陆续出台相关政策,加大太阳能光伏发电产业的发展力度,使得世界光伏发电产业高速发展。 1997—2007 年,太阳能电池的产量由 125.8MW(该功率为峰值功率,下同)增加到 4 000. 05MW,年平均增长率高达 41.3%。根据欧盟联合研究中心的预测,到 2030 年太阳能光伏发电在世界总电力供应中将达到 10%以上, 到 2040 年这一比例将达到 20%以上,在不远的未来将成为世界能源供应的主体。 [2] 1 太阳能光伏产业的发展现状 在技术进步和相关鼓励政策的双重推动下,太阳能光伏产业自 20 世纪 90 年代后期进入了快速发展时期。截止 2007 年底,世界累计生产了 12. 64GW 太阳能 [3] 电池,由此推断,光伏发电的实际总装机应该接近 12GW 。欧洲光伏市场是世界最大的光伏市场,而且在持续增长。其中,德国光伏市场份额全球最大, 2006 年占 51. 0%, 2007 年占 46. 99%。亚洲光伏市场近几年有所萎缩(主要由于亚洲拥有最大光伏市场的日本结束了光伏补贴政策,导致市场发展滞后),我国光伏市场份额更小。2006 年、2007 年亚洲太阳能电池产量约占世界电池产量的 65%。由此可见,亚洲是太阳能电池的主要生产和输出地区。亚洲的太阳电池生产主要集中在中国大陆、中国台湾和日本。2007 年中国大陆太阳能电池产量达到 1 088MW,占全世界太阳能电池产量的 27. 2%。从产量看,我国已经成为太阳能电池的第一生产国。 2 太阳能光伏发电的原理 光伏发电的基本原理如图 l 所示。半导体材料组成的 PN 结两侧因多数载流子(N 区中的电子和 P 区中的空穴)向对方的扩散而形成宽度很窄的空间电荷区 w, 建立自建电场 Ei。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, 当太阳光照射到 PN 结时,如图 l(a)、(b)所示,以光子的形式与组成 PN 结的原子价电子碰撞,产生大量处于非平衡状态的电子-空穴对,其中的光生非平衡少数载流子在内建电场Ei 的作用下,将 P 区中的非平衡电子驱向 N 区,N 区中的非平衡空穴驱向 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 PN 结附近就形成与内建电场方向相反的光生电场 Eph。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。当接通外部电路时,就会产生电流,输出电能。当把众多这样小的太阳能光伏电池单元通过串并联的方式组合在一起构成光伏阵列,就会在太阳能作用下输出足够 [4] 大的电能。 3 太阳能光伏发电的几个关键问题
太阳能光伏电池论文中英文资料对照外文翻译文献综述
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
参考文献
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光伏发电原理及发电系统简介
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。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、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。 三、系统组成 光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。 1、电池方阵
户用太阳能光伏发电系统的研究
分类号：____________ 密 级：______________ ＵＤＣ：____________ 单位代码：______________ 安徽工业大学 硕士学位论文 论文题目：户用太阳能光伏发电系统的研究 学 号：_________________________ 作 者：_________________________ 专 业 名 称：_________________________ 2010年06 月10日 电力电子与电力传动 20070043 张高玉
安徽工业大学硕士学位论文 论文题目： Research on Residential Photovoltaic System 作 者： 学院： 指 导 教 师： 单位： 协助指导教师： 单位： 单位： 论文提交日期：2010年 06月 10日 学位授予单位：安 徽 工 业 大 学 安徽马鞍山243002 户用太阳能光伏发电系统的研究 张高玉 电气信息学院 郑诗程 安徽工业大学 安徽工业大学 安徽工业大学 汪小平 武卫华
独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安徽工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 签名日期：____________ 关于论文使用授权的说明 本人完全了解安徽工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,保密的论文在解密后应遵循此规定。 签名导师签名日期：____________
国内外光伏发电发展现状及前景
研究光伏发电发展现状及前景 摘要 2000年以来，全球光伏产业连续6年以30%~~60%以上的速度增长，2002年全球光伏电池产量为560MW/a，到2003年已高达750MW/a,增长了34%。2004年开始，德国对可再生能源法进行了修订，新的补贴法案促成了德国光伏市场随后的爆发，随之而来的是发达国家间新一轮的政策热潮和全球光伏市场的更高速膨胀。随着全球经济化和世界人口的发展要求更多的能源来满足经济和人口发展的需要。但石油、煤炭等不可再生能源储量的不断减少，新能源还在探索阶段，同时对太阳能电池板生产工艺和太阳能组件的加工流程进行描述，并对未来我国太阳能发电进行了展望。 关键词：能源危机，光伏发电，单晶硅，太阳能电池板 英文题目
The current situation and the future photovoltaic power generation Every revolution in the world are closely related with energy. As the global economic and the world population development requires more energy to meet the needs of the development of economy and population. But oil, coal and other non-renewable energy reserves, new energy is dwindling in exploration stage, plus fossil energy exploitation improper, will cause the energy crisis. This paper summarizes the current status quo, the global energy for power and solar power, and in recent years the ease of solar photovoltaic power generation of state strongly support, showed the importance of photovoltaic power generation with good prospect, introduces in detail the monocrystalline silicon solar energy cell production process and production process, discusses the nanometric simultaneously on the solar panels production process and solar energy components processing flow description, and the future was prospected in solar power. KEY WORDS:The energy crisis, photovoltaic energy, monocrystalline silicon, solar panels 目录 一、国内能源危机……………………………………………… 二、光伏发电对能源的缓解……………………………………. 三、国内太阳能的发展……………………………………….. 四、世界光伏发电的高速发展主要表现………………………
光伏最大功率点跟踪系统MPPT的设计【文献综述】
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。
光伏电源系统的组成和原理
光伏电源系统的原理及组成 首先太阳能电池发电系统是利用以光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。它由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分组成，其系统组成如图所示。 1．太阳能电池方阵： 太阳能电池单体是光电转换的最小单元，尺寸一般为4cm 2 到100cm 2 不等。太阳 能电池单体的工作电压约为0.5V, 工作电流约为20－25mA/cm 2 , 一般不能单独作为 电源使用。将太阳能电池单体进行串并联封装后，就成为太阳能电池组件，其功率一般为几瓦至几十瓦，是可以单独作为电源使用的最小单元。太阳能电池组件再经过串并联组合安装在支架上，就构成了太阳能电池方阵，可以满足负载所要求的输出功率(见图1－2)。 （1）硅太阳能电池单体 常用的太阳能电池主要是硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池由一个晶体硅片组成，在晶体硅片的上表面紧密排列着金属栅线，下表面是金属层。硅片本身是P型硅，表面扩散层是N区，在这两个区的连接处就是所谓的PN结。PN结形成一个电场。太阳能电池的顶部被一层抗反射膜所覆盖，以便减少太阳能的反射损失。 太阳能电池的工作原理如下： 光是由光子组成，而光子是包含有一定能量的微粒，能量的大小由光的波长决定，光被晶体硅吸收后，在PN结中产生一对对正负电荷，由于在PN结 区域的正负电荷被分离，因而可以产生一个外电流场，电流从晶体硅片电池的底端经过负载流至电池的顶端。这就是“光生伏打效应”。
将一个负载连接在太阳能电池的上下两表面间时，将有电流流过该负载，于是太阳能电池就产生了电流；太阳能电池吸收的光子越多，产生的电流也就越大。光子的能量由波长决定，低于基能能量的光子不能产生自由电子，一个高于基能能量的光子将仅产生一个自由电子，多余的能量将使电池发热，伴随电能损失的影响将使太阳能电池的效率下降。 （2）硅太阳能电池种类 目前世界上有3种已经商品化的硅太阳能电池：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。对于单晶硅太阳能电池，由于所使用的单晶硅材料与半导体工业所使用的材料具有相同的品质，使单晶硅的使用成本比较昂贵。多晶硅太阳能电池的晶体方向的无规则性，意味着正负电荷对并不能全部被PN结电场所分离，因为电荷对在晶体与晶体之间的边界上可能由于晶体的不规则而损失，所以多晶硅太阳能电池的效率一般要比单晶硅太阳能电池低。多晶硅太阳能电池用铸造的方法生产，所以它的成本比单晶硅太阳能电池低。非晶硅太阳能电池属于薄膜电池，造价低廉，但光电转换效率比较低，稳定性也不如晶体硅太阳能电池，目前多数用于弱光性电源，如手表、计算器等。 一般产品化单晶硅太阳电池的光电转换效率为13――15 % 产品化多晶硅太阳电池的光电转换效率为11――13 % 产品化非晶硅太阳电池的光电转换效率为5――8 % （3）太阳能电池组件 一个太阳能电池只能产生大约0.5V电压，远低于实际应用所需要的电压。为了满足实际应用的需要，需把太阳能电池连接成组件。太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。一个组件上，太阳能电池的标准数量是36片（10cm×10cm），这意味着一个太阳能电池组件大约能产生17V的电压，正好能为一个额定电压为12V的蓄电池进行有效充电。 通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨等的能力，广泛应用于各个领域和系统。当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。 太阳能电池的可靠性在很大程度上取决于其防腐、防风、防雹、防雨等的能力。其潜在的质量问题是边沿的密封以及组件背面的接线盒。 这种组件的前面是玻璃板，背面是一层合金薄片。合金薄片的主要功能是防