光伏發(fā)電畢業(yè)論文--光伏發(fā)電系統(tǒng)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計</b></p><p>　　題 目 光伏發(fā)電系統(tǒng) </p><p>　　專 業(yè) 光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù) </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　進入21世紀的人類社會正面臨著化

2、石燃料短缺和生態(tài)環(huán)境嚴重污染的局面。廉價的石油時代已經(jīng)結(jié)束，逐步改變能源的消費結(jié)構(gòu)，大力發(fā) 太陽能是一種非常理想的清潔能源，根據(jù)其特點和實際應(yīng)用需要，目前太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電兩種，通常所說的太陽能發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)展可再生能源，走可持續(xù)發(fā)展的道路，已經(jīng)成為世界各國政府的共識。光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體的將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:能源、太陽能、光伏發(fā)電、半導(dǎo)體、光生

3、伏特效應(yīng)。 </p><p>　　Abstract </p><p>　　In the alst century,human society is faciny a shortage of fossil fuels,seriour environmental pollution and ecological situation,Era of cheap oil is over

4、,and gradually change the energy consumption structure,vigorously develop renewable energy,sustainable development.Governments around the world has become the consensus,solar energy is an ideal clean energy,according to

5、their characteristics and needs of practical application,the current generation of solar power into solar thermal and photovolta</p><p>　　Keyword:energy、solar、photovolatic power generation、semiconductor、phot

6、ovoltaic effect. </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　第一章 太陽電池及太陽電池方陣 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 </p><p>　　1

7、.1 太陽電池及其分類 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2</p><p>　　1.2 理想太陽電池 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

8、</p><p>　　1.3 太陽電池的特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2</p><p>　　1.4 太陽電池的工作原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9、 . . . . . . . . 4</p><p>　　1.5 太陽電池方陣 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4</p><p>　　第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行方式及應(yīng)用前景 . . . . . . . . . . . . . . 4</p&g

10、t;<p>　　2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行方式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4</p><p>　　2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5</p>&

11、lt;p>　　第三章 光伏發(fā)電系統(tǒng) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6</p><p>　　3.1 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6</p>

12、<p>　　3.1.1獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6</p><p>　　3.1.2 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6</p><p>　　3.1.3 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 . . .

13、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7</p><p>　　3.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8</p><p>　　3.2.1 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理 . . . . . .

14、. . . . . . . . . . . . . . . 9</p><p>　　3.2.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10</p><p>　　3.2.3 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10&l

15、t;/p><p>　　3.2.4并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)越性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10</p><p>　　3.2.5并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的保護裝置及“孤島效應(yīng)”防護手段 . . . 10</p><p>　　第四章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用 . . . . . . . . . . . . . . . . .

16、 . . . . . . . 11</p><p>　　4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11</p><p>　　4.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)在國外的應(yīng)用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12</p><p>　　

17、4.3 世界光伏發(fā)電發(fā)展的目標和發(fā)展前景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13</p><p>　　結(jié)束語 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14</p><p>　　致謝 .

18、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15</p><p>　　參考文獻 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16</p&g

19、t;<p><b>　　前言</b></p><p>　　能源是人類生存和社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，而年人均能耗是評價一個國家貧富的重要標志。</p><p>　　太陽能從整體上來看，是“取之不盡，用之不竭”的可再生能源，同時又是唯一滿足宇宙空間中衛(wèi)星和航空器所需要的能源。隨著能源需求量的不斷增加，原有的傳統(tǒng)能源（如煤、石油和天然氣等礦物化石燃料）不但對環(huán)境已

20、產(chǎn)生極其嚴重的污染，而且在不遠的將來就會耗盡。因此，我們必須研究和發(fā)展可再生能源，特別是必須研究和發(fā)展太陽能。</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有沒有轉(zhuǎn)動部件，不產(chǎn)生噪聲；沒有空氣污染；不排放廢水；沒有燃燒過程，不需要燃料；維修保養(yǎng)簡單，維修費用低；運行可靠性、穩(wěn)定性好的特點；作為關(guān)鍵部件的太陽電池使用壽命長，晶體硅太陽電池壽命可達25年以上。因此，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是太陽能最重要利用形式之一，本文介紹了

21、太陽電池及太陽電池方陣，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行方式及應(yīng)用前景、獨立與并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、中國光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用實例。</p><p>　　第一章 太陽電池及太陽電池方陣</p><p>　　1.1 太陽電池的分類</p><p>　　太陽電池種類繁多，其分類方法大致如下:</p><p>　　從材料來分，有硅太陽電池、砷化鎵太陽電池、銦鎵磷太

22、陽電池、銅銦鎵硒太陽電池和碲化鎘太陽電池等。</p><p>　　從內(nèi)部材料體型來分，有大塊晶片太陽電池和薄膜太陽電池。</p><p>　　從材料的晶體結(jié)構(gòu)來分，有單晶太陽電池、多晶太陽電池和非晶太陽電池。</p><p>　　從內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)來分，有普通太陽電池、聚光型太陽電池和級聯(lián)太陽電池等。</p><p>　　從內(nèi)部結(jié)構(gòu)的p-n結(jié)多

23、少或薄層多少來分，有單結(jié)太陽電池、多結(jié)或多層太陽電池。</p><p>　　從技術(shù)方法來分，有網(wǎng)板電極太陽電池和激光刻槽電極太陽電池。</p><p>　　從p-n結(jié)結(jié)構(gòu)來分，有同質(zhì)結(jié)太陽電池和異質(zhì)結(jié)太陽電池。</p><p>　　除了上面的固體太陽電池之外，還有液體太陽電池，如電解液、染料太陽電池等。</p><p>　　1.2 理想太陽電

24、池</p><p>　　沒有光照時，太陽電池就是一個普通的p-n結(jié)二極管。熱平衡態(tài)下，由于沒有光照，太陽電池兩端沒有電壓，外接電路也沒有電流。在內(nèi)部的帶電粒子：電子和空穴以漂移方式和擴散方式跨過p-n結(jié)，在內(nèi)部達到平衡。</p><p>　　有光照時，太陽電池p-n結(jié)兩側(cè)產(chǎn)生大量電子-空穴對。為了使太陽電池產(chǎn)生電力，必須把光生電子-空穴對的少數(shù)載流子提取。為了使太陽電池光-電轉(zhuǎn)換效率高，必

25、須具有以下條件；</p><p>　　高電池：光生載流子的收集率要高；</p><p>　　高電壓：光生電池的收集應(yīng)在盡可能高的電壓下出現(xiàn)；</p><p>　　低寄生電阻：盡可能使低的寄生串聯(lián)電阻高的寄生并聯(lián)電阻出現(xiàn)。</p><p>　　1.3 太陽電池的特性</p><p>　　I-V特性，可表示為</p&

26、gt;<p>　　I=Ip-Io[exp(qV/nkT)-1]</p><p>　　Ip:短路時的光電流；V=0.4~0.7v</p><p><b>　　2）開路電壓</b></p><p>　　開路電壓Uoc：即將太陽電池置于100mW/cm2的光源照射下，在兩端開路時，太陽電池的輸出電壓值。即電流為0時的最大電壓。Voc與得

27、到的光強成對數(shù)地增大，這個特性使太陽電池非常適用于普通使用的電池的充電。</p><p><b>　　3）短路電流</b></p><p>　　短路電流Isc：就是將太陽電池置于標準光源的照射下，在輸出端短路時，流過太陽電池兩端的電流。即電壓為0時的最大電流。理想情況下，V=0,Isc=Ip。短路電流Isc與得到的光強成正比。</p><p>

28、<b>　　4）最大輸出功率</b></p><p>　　太陽電池的工作電壓和電流是隨負載電阻而變化的，將不同阻值所對應(yīng)的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽電池的伏安特性曲線。如果選擇的負載阻值能使輸出電壓和電流的乘積最大，即可獲得最大輸出功率，用符號Pm表示。此時的工作電壓和電流稱為最佳工作電壓和最佳工作電流，分別用符號Um和Im表示。</p><p><b&

29、gt;　　5）填充因子</b></p><p>　　太陽電池的另一個重要參數(shù)是填充因子FF，它是最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比。</p><p>　　FF是衡量太陽電池輸出特性的重要指標，是代表太陽電池在帶最佳負載時，能輸出的最大功率的特性，其值越大表示太陽電池的輸出功率越大。FF的值始終小于1。實際上，由于受串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻的影響，實際太陽電池填充因子的值要低于上

30、式所給出的理想值。串、并聯(lián)電阻對填充因子有較大影響。串聯(lián)電阻越大，短路電流下降越多，填充因子也隨之減少的越多；并聯(lián)電阻越小，這部分電流就越大，開路電壓就下降的越多，填充因子隨之也下降的越多。</p><p><b>　　6）光-電轉(zhuǎn)換效率</b></p><p>　　太陽電池的轉(zhuǎn)換效率指在外部回路上連接最佳負載電阻時的最大能量轉(zhuǎn)換效率，等于太陽電池的輸出功率與入射到太

31、陽電池表面的能量之比。太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率是衡量電池質(zhì)量和技術(shù)水平的重要參數(shù)，它與電池的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)性、材料性質(zhì)、工作溫度、放射性粒子輻射損傷和環(huán)境變化等有關(guān)。影響其效率的主要因素有：①光譜的影響；②晶格缺陷和復(fù)合中心的影響；③電池表面對光的反射的影響；④環(huán)境的溫度的影響；⑤負載情況的影響。</p><p>　　而提高電池效率的方法，近年來所開發(fā)的技術(shù)主要有：①激光刻槽埋藏柵線技術(shù)；②埋層電極、表面鈍化等；③單雙

32、層減反射膜；④背表面場的形成；⑤發(fā)射區(qū)形成和磷吸收。</p><p>　　1.4 太陽電池的工作原理</p><p>　　太陽能是一種輻射能，它必須借助于能量轉(zhuǎn)換器才能變換成為電能。這個把光能轉(zhuǎn)換成電能的能量轉(zhuǎn)換器，就是太陽電池。</p><p>　　太陽電池工作原理的基礎(chǔ)，是半導(dǎo)體p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng)。所謂光生伏特效應(yīng)，簡言之，就是當物體受到光照時，物體內(nèi)的電荷

33、分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應(yīng)，叫做光生電壓。這種現(xiàn)象，就是著名的光生伏特效應(yīng)。時p-n結(jié)短路，就會產(chǎn)生電壓流。</p><p>　　1.5太陽電池方陣（solar cell array)</p><p>　　太陽電池方陣是由若干個太陽能電池組件或太陽能電池板在機械和電氣上按一定方式組裝在一起并且有固定的支撐結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的直流發(fā)電單元。</p><p>

34、　　太陽電池方陣可分為平板式和聚光式兩大類。平板式方陣，只需把一定數(shù)量的太陽電池組件按照電性能的要求串、并聯(lián)起來即可，不需加裝匯聚陽光是裝置，結(jié)構(gòu)簡單，多用于固定安裝的場合。聚光式方陣，加有匯聚陽光的收集器，通常采用平面反光鏡，拋物面反射鏡或菲涅爾透鏡等裝置來聚光，以提高入射光譜輻照度。聚光式方陣，可比相同功率輸出的平板式方陣少用一些單體電池，使成本下降；但通常需要裝設(shè)向日跟蹤裝置，有了轉(zhuǎn)動部件，從而降低了可靠性。</p>

35、<p>　　太陽電池方陣安裝前應(yīng)做好充足的準備。安裝前應(yīng)對每個太陽電池參數(shù)進行檢查測試；挑選工作參數(shù)相近的組件裝在同一個子方陣內(nèi)；挑選額定工作電流相等或相近的組件進行串聯(lián)；組件接線盒上穿線孔應(yīng)加工完畢。</p><p>　　組件在安裝時應(yīng)輕拿輕放，安裝位置和排列方式應(yīng)符合施工設(shè)計規(guī)定，固定面與機架表面要相吻合，組件與機架的連接螺絲擰緊，且與機架上的位置應(yīng)平直，機架上組件間的風(fēng)道間隙、機架間空隙應(yīng)不小于

36、8mm。</p><p>　　第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行方及應(yīng)用前景</p><p>　　2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行方式</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：</p><p>　　1）獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器

37、。</p><p>　　2）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電這后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng)光伏電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大，發(fā)展難度較大。而分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大

38、等優(yōu)點，是并網(wǎng)光伏發(fā)電的主流。 </p><p>　　隨著技術(shù)發(fā)展和世界經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要，越來越多的國家開始有計劃地推廣城市光伏并網(wǎng)發(fā)電，其中太陽電池與建筑相結(jié)合的并網(wǎng)屋頂太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)--光伏建筑一體化（BIPV）是眾多發(fā)達國家競相發(fā)展的熱點，發(fā)展迅速，市場廣闊，前景誘人。</p><p>　　2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景</p><p>　　近年來，隨

39、著環(huán)境問題日益突出，綠色發(fā)展理念逐漸深入人心，全球經(jīng)濟的發(fā)展方向和導(dǎo)航標已然轉(zhuǎn)向低碳經(jīng)濟，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)受到世界各國的重視。國家“十二五”規(guī)劃綱要提出，要大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保、新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，新能源產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展太陽能熱利用和光伏光熱發(fā)電、生物質(zhì)能等。</p><p>　　得益于近年來各方面對太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重視，目前我國已經(jīng)形成了完整的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈。據(jù)了解，隨著國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用及快速發(fā)展

40、，其上游的多晶硅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)已日趨成熟，尤其是從國內(nèi)及全球現(xiàn)有生產(chǎn)工藝水平看，已可實現(xiàn)整個多晶硅生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈和系統(tǒng)內(nèi)部的封閉運行，從而接近零排放水平。</p><p>　　隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)競爭的不斷加劇，大型光伏發(fā)電企業(yè)間并購整合與資本運作日趨頻繁，國內(nèi)優(yōu)秀的光伏發(fā)電企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的研究，特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此，一大批國內(nèi)優(yōu)秀的光伏發(fā)電企業(yè)迅速崛起，逐漸

41、成為光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中的翹楚！</p><p>　　我們堅信，隨著我國政府對光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展在政策扶持方面力度的不斷加大，光伏發(fā)電市場的發(fā)展前景將是一片廣闊。</p><p>　　第三章 光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　3.1 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　3.1.1 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　

42、獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)（如圖3.1）利用太陽電池板在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，通過太陽能充放電控制器給負載供電，同時給蓄電池充電；在陰天氣或者無光照時，通過太陽能充放電控制器由蓄電池組給直流負載供電，同時蓄電池還要直接給獨立逆變器供電，通過獨立逆變器逆變成交流電，給交流負載供電。</p><p>　　圖3.1 獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成</p><p>　　3.1.2獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的

43、類型</p><p>　　獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為以下4種類型:</p><p>　　1）無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點是用電負載是直流負載，對負載使用時間沒有要求，負載主要在白天使用。太陽能電池與用電負載直接連接，有陽光時就發(fā)電供負載工作，無陽光時就停止工作。系統(tǒng)不需要使用控制器，也沒有蓄電池儲能裝置。無蓄電池的直流

44、光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點是省去了能量通過控制器及在蓄電池的存儲和釋放過程中造成的損失，提高了太陽能利用效率。這種系統(tǒng)最典型的應(yīng)用是太陽能光伏水泵。</p><p>　　2）有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池、充放電控制器、蓄電池以及直流負載等組成。有陽光進，太陽能電池將光能轉(zhuǎn)換為電能供負載使用，并同時向蓄電池存儲電能。夜間或陰雨天時，則由蓄電池

45、向負載供電。這種系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，小到太陽能草坪燈、庭院燈，大到遠離電網(wǎng)的移動通信基站、微波中轉(zhuǎn)站，邊遠地區(qū)農(nóng)村供電等。當系統(tǒng)容量和負載功率較大時，就需要配備太陽能電池方陣和蓄電池組了。</p><p>　　3）交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)與直流光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，交流光伏發(fā)電系統(tǒng)多了一個交流逆變器，用以把直流電轉(zhuǎn)換成交流電，為交流負載提供電

46、能。交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)即能為直流負載供電，也能為交流負載供電。</p><p>　　4）市電互補型光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　市電互補型光伏發(fā)電系統(tǒng)，就是在獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中以太陽能光伏發(fā)電為主，以普通220V交流電補充電能為輔。這樣光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池和蓄電池的容量都可以設(shè)計得小一些，基本上是當天有陽光，當天就用太陽能發(fā)的電，遇到陰雨天時就用市電能量進行補充。我國大部分地

47、區(qū)多年都有2/3以上的晴好天氣，這樣形式即減小了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一次性投資，又有顯著的節(jié)能減排效果，是太陽能光伏發(fā)電在現(xiàn)階段推廣和普及過程中的一個過度性的好辦法。 3.1.3獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成</p><p>　　獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能充放電控制器、蓄電池組、離網(wǎng)型逆變器、直流負載和交流負載等構(gòu)成。</p><p><b>　

48、　太陽電池組件</b></p><p>　　太陽電池組件是太陽能供電系統(tǒng)中的主要部分，也是太陽能供電系統(tǒng)中價值最高的部件，其作用是將太陽的輻射能量轉(zhuǎn)換為直流電能；</p><p><b>　　太陽能充放電控制器</b></p><p>　　太陽能充放電控制器也稱“光伏控制器”，其作用是對太陽能電池組件所發(fā)的電能進行調(diào)節(jié)和控制，最大限

49、度地對蓄電池進行充電，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，光伏控制器應(yīng)具備溫度補償?shù)墓δ堋?lt;/p><p><b>　　蓄電池組</b></p><p>　　蓄電池組其主要任務(wù)是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負載用電。</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)對所用蓄電池組的基本要求如下：</p><p

50、><b>　　自放電率低；</b></p><p><b>　　使用壽命長；</b></p><p><b>　　充電效率高；</b></p><p><b>　　少維護或免維護；</b></p><p><b>　　工作溫度范圍寬；<

51、;/b></p><p><b>　　價格低廉。</b></p><p><b>　　4) 逆變器</b></p><p>　　獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器是獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，負責(zé)把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負荷使用。</p><p>　　對逆變器的基本技術(shù)要求如下：&

52、lt;/p><p>　　能輸出一個電壓穩(wěn)定的交流電；</p><p>　　能輸出一個頻率穩(wěn)定的交流電；</p><p>　　輸出的電壓及其頻率，在一定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)；</p><p>　　具有一定的過載能力，一般應(yīng)能過載125%~150%；</p><p>　　輸出電壓波形含諧波成分應(yīng)盡量小；</p><

53、;p>　　具有短路、過載、過熱、過電壓、欠電壓等保護功能和報警功能；</p><p>　　啟動平穩(wěn)，啟動電流小，運行穩(wěn)定可靠；</p><p>　　換流損失小，逆變效率高，一般應(yīng)在85%以上；</p><p>　　具有快速的動態(tài)響應(yīng)。</p><p>　　3.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　3.2.1并

54、網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)（如圖 3.2）就是光電組件發(fā)出的直流電通過逆變器變換為交流電后直接并入低壓輸電網(wǎng)中的發(fā)電系統(tǒng)。在有光的時候，逆變器將光伏系統(tǒng)所發(fā)的直流電逆變成正弦交流電，產(chǎn)生的交流電可直接供給交流負載，然后將剩余的電能輸入電網(wǎng)，或直接將產(chǎn)生的全部電能并入電網(wǎng)；在沒有陽光時，負載用電全部由電網(wǎng)供給。</p><p>　　圖3.2 并網(wǎng)太陽能光

55、伏發(fā)電系統(tǒng)的組成</p><p>　　3.2.1 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型</p><p>　　根據(jù)并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是否允許通過供電區(qū)變壓器向主電網(wǎng)饋電，分為逆流和非逆流并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)兩種。</p><p>　　有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　當太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時，可將剩余電能饋入公共電網(wǎng)，向電網(wǎng)供電（賣電

56、）；當太陽能光伏系統(tǒng)提供的電力不足時，由電能向負載供電（買電）。由于向電網(wǎng)供電時與電網(wǎng)供電的方向相反，所以稱為有逆流光伏發(fā)電系統(tǒng)。</p><p>　　無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)即使發(fā)電充裕也不向公共電網(wǎng)供電，但當太陽能光伏系統(tǒng)供電不足時，則由公共電網(wǎng)向負載供電。</p><p>　　并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理：當有陽光時，逆變器

57、將光伏系統(tǒng)所發(fā)的直流電逆變成正弦交流電，產(chǎn)生的交流電可以直接供給交流負載，然后將剩余的電能輸入電網(wǎng)，或者直接將產(chǎn)生的全部電能并入電網(wǎng)；在沒有陽光時，負載用電全部由電網(wǎng)供給。</p><p>　　3.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成</p><p>　　并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是由光伏陣列、國家電網(wǎng)、（并網(wǎng)）逆變器、負載、計量儀表和漏電保護構(gòu)成。這里與獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，最大的區(qū)別在于逆變器是并網(wǎng)逆變

58、器，它多了以下功能:</p><p><b>　　1）自動開關(guān)；</b></p><p>　　2）最大功率點跟蹤控制；</p><p><b>　　3）防止孤島效應(yīng)；</b></p><p><b>　　4）自動調(diào)整電壓。</b></p><p>　　3

59、.2.4 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)越性</p><p>　　與離網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)相比，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有下面最主要的3個優(yōu)點：</p><p>　　1）所發(fā)電能饋入電網(wǎng)，以電網(wǎng)為儲能裝置，省掉蓄電池，比獨立太陽能光伏系統(tǒng)的建設(shè)投資可減少達25%—45%，從而使發(fā)電成本大為降低。省掉蓄電池并可提高系統(tǒng)的平均無故障時間和蓄電池的二次污染。</p><p>　　2）進入和退出電

60、網(wǎng)靈活，既有利于增強電力系統(tǒng)抵御戰(zhàn)爭和災(zāi)害的能力，又有利于改善電力系統(tǒng)的負荷平衡，并可降低線路損耗。</p><p>　　3）可起調(diào)峰作用。聯(lián)網(wǎng)太陽能光伏系統(tǒng)是世界各發(fā)達國家在光伏應(yīng)用領(lǐng)域競相發(fā)展的熱點和重點，是世界太陽能光伏發(fā)電的主流發(fā)展趨勢，市場巨大，前景廣闊。</p><p>　　3.2.5 并網(wǎng)保護裝置及“孤島效應(yīng)”防護手段</p><p>　　并網(wǎng)保護裝置

61、主要實現(xiàn)以下保護功能：低電壓保護、過電壓保護、低頻率保護、國頻率保護、過電流保護以及孤島保護策略等內(nèi)容。通常大型光伏電站需要設(shè)置冗余保護裝置，保證系統(tǒng)故障時及時處理。</p><p>　　孤島效應(yīng)是指并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)斷電時，并網(wǎng)裝置仍然保持對失壓電網(wǎng)中的某一部分線路繼續(xù)供電的狀態(tài)。當電網(wǎng)的某一區(qū)域處于光伏發(fā)電的孤島狀態(tài)時電網(wǎng)將不再控制這個電力孤島的電壓和頻率。孤島效應(yīng)會對光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的重連接制造困難，同時可

62、能引起電氣元件以及人身安全危害，因此孤島效應(yīng)必須避免。目前常用的孤島效應(yīng)檢測方法主要有兩種，分別是被動檢測方法和主動式檢測方法。</p><p>　　1）被動式孤島檢測：</p><p>　　孤島的發(fā)生和電網(wǎng)脫離時的負載特性及與電網(wǎng)之間的有功和無功交換有很大的關(guān)系。電網(wǎng)脫離后有功的波動會引起光伏系統(tǒng)端口電壓的變化，無功的波動會引起光伏系統(tǒng)輸出頻率的變化。電網(wǎng)脫離后，如果有功或者無功的波動比

63、較明顯，通過監(jiān)測并網(wǎng)系統(tǒng)的端口電壓或者輸出頻率就可以檢測到孤島的發(fā)生，這就是被動式孤島檢測方法的原理。然而在電網(wǎng)脫離后，如果有功和無功的波動都很小，此時被動式檢測方法就存在檢測盲區(qū)。</p><p>　　2）主動式孤島檢測：</p><p>　　主動式孤島檢測方法中用的比較多的是主動頻移法（AFD ），其基本原理是在并網(wǎng)系統(tǒng)輸出中加入頻率擾動，在并網(wǎng)的情況下，其頻率擾動可以被大電網(wǎng)校正回來

64、，然而在孤島發(fā)生時，該頻率擾動可以使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，從而檢測到孤島的發(fā)生。這類方法也存在“檢測盲區(qū)”，在負載品質(zhì)因數(shù)比較高時，若電壓幅值或頻率變化范圍小于某一值，系統(tǒng)無法檢測到孤島狀態(tài)。另外，頻率擾動會引起輸出電流波形的畸變，同時分析發(fā)現(xiàn)，當需要進行電能質(zhì)量治理時，頻率的擾動會對諧波補償效果造成較嚴重的影響。智能電量管理及系統(tǒng)狀況監(jiān)控系統(tǒng)大型光伏電站由于地處偏遠地區(qū)，常常為無人值守電站。為了準確計量電站的電能輸出及系統(tǒng)運行狀況需要設(shè)立智

65、能電量管理及系統(tǒng)狀況監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)往往基于計算機數(shù)據(jù)處理平臺以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將分散的發(fā)電系統(tǒng)信息收集到集中控制中心進行數(shù)據(jù)分析處理工作，這部分的工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在本文中不在詳述。</p><p>　　第四章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用</p><p>　　2007年，中國光伏電池產(chǎn)量達到1000MW，成為僅次于日本的全球

66、第二大光伏制造基地，但國內(nèi)光伏系統(tǒng)安裝僅約20MW，光伏系統(tǒng)的累積裝機容量達100MW，相當于世界當年安裝量的0.5％和世界累積安裝量的0.88％。其中，農(nóng)村電氣化（包括道路照明）累積裝機容量41MW，通訊和工業(yè)應(yīng)用30MW，光伏產(chǎn)品（路燈、草坪燈、城市景觀、LED照明、交通信號等）22.7MW，并網(wǎng)光伏發(fā)電6.3MW。目前，我省已建成和在建、擬建的光伏并網(wǎng)項目包括省委大院10KW光伏照明系統(tǒng)工程、鎮(zhèn)江、丹陽的2個4KW的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)、

67、無錫國家工業(yè)設(shè)計園300KW光伏并網(wǎng)電站工程、無錫機場800KW、屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)工程、尚德光伏研發(fā)中心大樓1000KW光伏建筑一體化（BIPV）光伏并網(wǎng)電站、無錫五星花園小區(qū)屋頂300KW光伏并網(wǎng)系統(tǒng)、蘇州國檢屋頂光伏電站等，目前這些項目尚未取得國家太陽能光伏電站上網(wǎng)電價的批復(fù)。以下是一些典型的范例:</p><p>　　1）西藏措勤20kw獨立光伏電站</p><p>　　西藏措勤20

68、kw獨立光伏電站，位于西藏自治區(qū)阿里地區(qū)措勤縣縣政府所在地，在1994年12月正式建成發(fā)電，總投資290萬元，總功率20kw，年發(fā)電量可達43000kw·h。</p><p>　　2）5kw并網(wǎng)光伏發(fā)電試驗系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)是科技部安排的“九五”國家重點科技攻關(guān)計劃中的項目，建于北京市大興蘆城工業(yè)區(qū)天普莊園的公寓樓，與2000年12月通過驗收。</p>

69、<p>　　3）10kw并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)是北京市科委于2001年11月下達給北京市太陽能研究所的科技項目，該項目于2002年12月11日通過驗收。</p><p>　　4）浙江省慈溪市天和家園43kwp并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　該住宅小區(qū)占地面積64788㎡，計劃在天和家園20號樓屋頂裝設(shè)太陽電池板，建住宅小區(qū)太陽

70、能光伏發(fā)電示范電站。</p><p>　　4.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)在國外的應(yīng)用</p><p>　　在德國，1990年開始實施“1000屋頂計劃”，繼而擴展為“2000屋頂計劃”。1998年又提出“10萬屋頂計劃”，光伏組件總裝機容量300MWp。在美國，20世紀80年代初開始實施“PVUSA計劃”，1997年6月宣布“百萬太陽能屋頂計劃”。在日本，1994年1月開始實施“朝日七年計劃”，光伏

71、組件總裝機容量185MWp,1997年又宣布“7萬屋頂計劃”，到2001年底，已建光伏系統(tǒng)5.2萬套。</p><p>　　在瑞士，提出從1991~2000年的10年間為3029個村莊的居民安裝光伏屋頂系統(tǒng)。在意大利，1998年開始實施“太陽能屋頂計劃”，到2002年光伏組件總裝機容量達到50MWp。</p><p>　　4.3 世界光伏發(fā)展的目標和發(fā)展前景</p><

72、p>　　世界光伏發(fā)電市場的增長主要得意于德國、日本和美國的鼓勵政策。目前70％以上的光伏電池用于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。美國、日本和歐洲都制定了各自的光伏發(fā)展路線，表3.6列出了一些國家和地區(qū)的光伏發(fā)展路線和發(fā)展目標的比較。從表中可以看出，中國光伏發(fā)電市場的發(fā)展目標偏低。從長遠看，太陽光伏發(fā)電在不遠的將來會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且還將會成為世界能源供應(yīng)的主體。</p><p>　　表4

73、.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機容量的預(yù)測（GWp）</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　綜上所述，不論是從經(jīng)濟社會走可持續(xù)發(fā)展之路和保護人類賴以生存的地球的生態(tài)環(huán)境的高度來審視，還是從為世界上約20億無電人口和特殊用途解決現(xiàn)實的能源供應(yīng)出發(fā)，開發(fā)利用新能源和可再生能源都具有重大戰(zhàn)略意義。</p><p>　　而太陽能作為一種

74、能源，與煤炭、石油、天然氣、核能等比較，它具有普遍、無害、長久巨大等優(yōu)點，但也有分散、隨機、間歇的缺點，所以發(fā)展太陽能是刻不容緩的。</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電目前工程上應(yīng)用廣泛，預(yù)計21世紀中葉，太陽能光伏發(fā)電將發(fā)展為重要的發(fā)電方式，在世界可持續(xù)發(fā)展的能源結(jié)構(gòu)中占有一定的比例。到那時，無論是邊遠地區(qū)還是用電困難地區(qū)都能用上太陽能供電，擺脫用電問題，實現(xiàn)“陽光工程”、“光伏屋頂工程”。</p>

75、<p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過幾個月探討研究，使我對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有了進一步的了解，在探討中，我得到了老師的悉心指導(dǎo)、嚴格要求，嚴謹學(xué)風(fēng)都給我留下了深刻印象，將使我受用一生，在此對老師表示感謝，另外在探討中也得到了很多同學(xué)的幫助，在此感謝他們。</p><p>　　鑒于水平有限，難免存在一些錯誤和漏洞，望各位專家、學(xué)者不吝

76、賜教，在此向大家表示衷心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]羅運俊，何梓年，王長貴.太陽能利用技術(shù)化學(xué)工業(yè)出版社，2004,7.</p><p>　　[3]馮垛生．太陽能發(fā)電原理與應(yīng)用．北京：人民郵電出版社，2007，7．</p><p>　　[4]楊洪興，周偉.太陽能建筑一

77、體化技術(shù)與應(yīng)用，中國建筑工業(yè)出版社，2008,8.</p><p>　　[5]靳瑞敏.太陽電池原理與應(yīng)用，北京大學(xué)出版社，2011，3.</p><p>　　[6]張曉霞，侯競偉，殷攀攀，等．太陽能發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢．機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2007，(5)．</p><p>　　[7]王長貴．世界光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢．新能源，2000，22(1)．</

78、p><p>　　[8]沈輝，曾祖勤．太陽能光伏發(fā)電技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2005，9．</p><p>　　[9]羅玉峰，陳裕先，李玲.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)．江西高校出版社．2009,1．</p><p>　　[10]S.R. Wenham M.A. Green M.E. Watt R. Corkish.應(yīng)用光伏學(xué).上海交通大學(xué)出版社.72007，8.<