【正文】 度 （ K） ； T ref 為參考溫度（ 一般取 298 K） ； S 為實際太陽光輻 2 － 29 照度（ W / m ） ； C T 為溫度系數(shù)（ A / K） ； q = 1． 6 10 C； k = 1． 38 10 － 23 J / K； n，D0 分別為二極管排放系數(shù)、 I 反向電 流； E g 為表征半導(dǎo)體禁帶寬度的常量（ V） 。 實用中， 為了滿足負載需要的電壓、 電流， 需將多個容 并聯(lián)成數(shù)瓦到數(shù)百瓦的光伏模 量較小的單體光伏電池串、 塊（ 其輸出電壓一般在十幾 ～ 幾十 V） ， 進一步可將多個 并聯(lián)成光伏陣列。圖 3 為在環(huán)境溫度 25 ℃ 光伏模塊串、 2 （ T = 298 K） ， 太陽光輻照度 S = 1 000 W / m 條件下某光 1］ 伏模塊（ 其解析模型參數(shù)參見文獻［ ） 的仿真輸出特性。 2 2． 1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理 離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng) 離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)亦稱為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)， 4 圖 為其典型結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4 離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng) 圖 4 中的蓄電池是離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中必不可少 圖3 光伏電池輸出特性 的儲能器件， 光伏陣列受太陽光照發(fā)出的電能通過控制 DC 器、 / DC 變換器對蓄電池進行高效、 快速充電； 而蓄電 池儲存的電能可通過放電器向直流負載饋電或經(jīng) DC / AC 187 Machine Building A utomation，A pr 2010， 4） ： 186 ～ 189 39（ 技術(shù)講座 王宏華光伏發(fā)電原理及發(fā)展現(xiàn)狀 1 2007 年則增至 3 733 MW［ － 2］。近年 年產(chǎn)量為 163． 3 MW， 來， 世界光伏產(chǎn)業(yè)以每年超過 30% 的速度遞增， 成為發(fā)展 變換向交流負載供電?？刂破鞲鶕?jù)當前工況通過對 DC / DC 變換 器 控 制 調(diào) 整 光 伏 陣 列 等 效 負 載 的 大 小， 現(xiàn) 實 MPPT； 另一方面， 控制器采用正弦波調(diào)制 （ SPWM） 或空 間矢量脈寬調(diào)制（ SVPWM） 技術(shù)對電壓源型 DC / AC 逆變 器進行控制以輸出總諧波畸變率低、 穩(wěn)定可靠的交流電。 防反充二極管可防止蓄電池對光伏陣列放電， 以避免反向 電流損壞光伏陣列。 電地區(qū) 系統(tǒng) 離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)主要應(yīng)用于遠離公共電網(wǎng)的無 ［ 2］ 或容量較小 （ 一般不超過幾百瓦） 的戶用光伏 ［ 1］ 速度最快的行業(yè)之一。到 2009 年底， 全球光伏發(fā)電裝機容 ［ 6］ 當年新增裝機約為 700 萬千瓦 。 量累計達 2 300 萬千瓦， 近年來， 并網(wǎng)光伏發(fā)電的應(yīng)用比例快速增長， 已成為 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)比例僅為 光伏發(fā)電的主導(dǎo)市場。1996 年， 7． 9% ， 2007 年則增加至 80% 左右。目前， 而 光伏與建筑 相結(jié)合的分布式并網(wǎng)系統(tǒng)市場份額遠大于大型聯(lián)網(wǎng)光伏 電站； 而大型聯(lián)網(wǎng)光伏電站是可再生能源發(fā)電的重要發(fā)展 方向， 其容量可達 MW 或 GW 級， 所發(fā)電能可直接并入高 13］ 。據(jù)國際能源組織（ IEA） 預(yù)測 ［ ： 2020 年世 2040 年則占總發(fā) 界光伏發(fā)電的發(fā)電量占總發(fā)電量的 1% ， 。 2． 2 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng) 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)相聯(lián)接， 其典型結(jié)構(gòu) 壓電網(wǎng) ［ 11］ 7， 電量的 20% 。 我國對光伏電池的研究始于 1958 年。20 世紀 80 年 代以前， 光伏電池年產(chǎn)量一直低于 10 kW。進入 21 世紀 2000 年光伏電 以來， 我國光伏產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)能力快速擴大， 3 MW； 2007 年， 成為世界最大的光伏電 池年產(chǎn)量猛增至 池生產(chǎn)國， 占世界總產(chǎn)量的 27． 2% ； 2008 年產(chǎn)量達 2 000 ［ 15］ MWP， 仍居世界第一 。2007 年， 無錫尚德位居世界光 伏電池生產(chǎn)廠產(chǎn)量第 3。2007 年， 我國光伏發(fā)電裝機容量 累計達 10 萬千瓦； 2008 年約為 15 萬千瓦； 2009 年則增為 31 萬千瓦。目前， 我國光伏發(fā)電系統(tǒng)主要為離網(wǎng)型， 今后 將逐步向并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)方向發(fā)展。據(jù)《可再生能 ， 源中長期規(guī)劃》 到 2020 年全國建成 2 萬個屋頂光伏發(fā)電 項目， 總?cè)萘?100 萬千瓦 ［ 2］ 示意圖如圖 5 所示。 圖5 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)（ 兩級式） 圖 5 中， 實現(xiàn) MPPT 的前級 DC / DC 變換控制與實現(xiàn) 并網(wǎng)控制的后級 DC / AC PWM 控制獨立， 降低了后 逆變、 在提 級逆變器并網(wǎng)工作與光伏陣列輸出功率的相互影響， 高太陽能利用率的同時， 提高并網(wǎng)電流品質(zhì) ［ 12］ 。 。 綜觀世界光伏發(fā)電技術(shù)幾十年來的發(fā)展歷程， 呈現(xiàn)出 ［ 2， 17］ 1 13： 晶體硅光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率和生 如下發(fā)展趨勢 產(chǎn)技術(shù)水平持續(xù)提高； 隨著晶體硅光伏電池的硅片厚度不 硅材料消耗不斷減小， 光伏電池生產(chǎn)成本大幅降 斷降低， CIS 非晶硅、 等薄膜光伏電池已逐步進入市場， 隨 低； CdTe、 著薄膜光伏電池技術(shù)不斷進步， 薄膜光伏電池的市場份額 將快速增長； 多晶硅薄膜光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率不斷接 成本遠低于晶體硅光伏電池， 發(fā)展前景 近晶體硅光伏電池， 廣闊； 疊層、 量子點、 多能帶、 熱光伏、 多載流子光伏電池等 方興未艾的新一代光伏電池將克服第一代硅光伏電池成本 第二代非晶硅等薄膜光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率低的局限， 高、 且有原材料豐富、 無毒等優(yōu)點； 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)專用設(shè)備和儀 光伏電池生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)能力快速 器制造技術(shù)不斷進步， 增長， 光伏模塊價格大幅降低； 并網(wǎng)型光伏發(fā)電的應(yīng)用比例 不斷增加， 逐步成為光伏發(fā)電的主流，光伏系統(tǒng)與建筑相 結(jié)合的太陽能建筑逐步進入商品化生產(chǎn)時期。 盡管與傳統(tǒng)發(fā)電方式相比， 目前光伏發(fā)電的成本仍偏 高， 尚不具備大規(guī)模商業(yè)開發(fā)的條件， 但以太陽能為主體 可以預(yù)測 的新能源將成為 21 世紀世界能源供應(yīng)的主體， 隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展， 光伏發(fā)電的成本將不斷下降并 逐步逼近傳統(tǒng)發(fā)電成本的水平， 從而成為具備競爭能力的 ［ 13］ 可再生能源 。 參考文獻： ［ 1］趙爭鳴， M］ 劉建政， 孫曉瑛， 太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用［ ． 等． 1 版． 北京： 科學(xué)出版社， 2005． Email： ZZHD@ chainajournal． net． 《機械制造與自動化》 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)具有太陽能利用率高、 可省略蓄 電池儲能環(huán)節(jié)、 發(fā)電成本較獨立型光伏發(fā)電顯著降低等優(yōu) 點 ［ 10］ ， 其是光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的趨勢， 主要有大型聯(lián)網(wǎng)光 伏電站和住宅聯(lián)網(wǎng)型光伏系統(tǒng)兩大類， 其中， 光伏系統(tǒng)與 建筑相結(jié)合（ BAPV） 的住宅屋頂聯(lián)網(wǎng)型光伏系統(tǒng)已成為 光伏產(chǎn)業(yè)的一個熱點 ［ 4］ 2， 。 并網(wǎng)型 光 伏 發(fā) 電 系 統(tǒng) 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 包 括 光 伏 陣 列 MPPT、 變、并 網(wǎng) 控 制、并 網(wǎng) 保 護 及 孤 島 效 應(yīng) 檢 逆 測等 ［ 111， 12］ 。 3 光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢 “光伏效應(yīng)” 光伏發(fā)電技術(shù)研究始于 1839 年 的發(fā)現(xiàn)。 1954 年，G． Pearson 等開發(fā)出光電轉(zhuǎn)換效率為 6% 的單晶 硅光伏電池， 其為現(xiàn)代晶體硅光伏電池的雛形。目前， 高 效晶體硅光伏電池和各類薄膜光伏電池是世界光伏產(chǎn)業(yè) 的熱點之一 ［ 3］ 1 。 在光伏