【正文】 摘 要 太陽(yáng)能是一種不會(huì)枯竭的綠色能源，在能源匱乏的今天受到很多國(guó)家的重 視 ， 但是對(duì)于太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用全人類(lèi)還做的不夠 。 目前對(duì)太陽(yáng)能的利用主要在 于光伏系統(tǒng) ， 而光伏陣列則是光伏系統(tǒng)的核心 ， 是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能到電能轉(zhuǎn)換的重要 部分 。 但是由于光伏陣列的研究成本高 、 效率很低 、 占地面積大 ， 這給科學(xué)研究 帶來(lái)了很大的困難 。 本文介紹直流微電網(wǎng)與光伏模擬器的發(fā)展現(xiàn)狀及前景 ， 了解 直流微電網(wǎng)與光伏陣列的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，介紹一種數(shù)字式的直流微電網(wǎng)光伏模擬 器 ， 了解這種模擬器的基本原理及結(jié)構(gòu) ， 說(shuō)明對(duì)于這種模擬器研究的必要性與經(jīng) 濟(jì)性。 關(guān)鍵詞： 直流微電網(wǎng)；光伏模擬器；微電網(wǎng)；光伏陣列 ABSTRACT Solar energy is a green energy that can not be depleted .lacking of energy is in the attention of many countries today,but humanity has not done enough for the development and utilization of solar use of solar energy mainly in photovoltaic systems,while the PV array is the core of the PV system and is an important part of the realization of solar energy to electrical energy , due to the high research costs of the PV array,low efficiency,large area,which gives science t great article describes the current situation and prospects of the development of the DC microgrid PV simulator to understand the structure and characteristics of the DC microgrid photo voltaic arrays,introduced a digital DC microgrid photo voltaic simulator,to understand the basic principles and structure of this simulator, indicating the necessity for this simulator studies and economics. Keywords:Micro DCGrid； Solar Simulator； MicroGrid ； PV Array 目 錄 1 緒論 ...................................................................................................................... 1 課題的背景及意義 .......................................................................................... 1 直流微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀 .................................................................................. 2 直流微電網(wǎng)的研究前景 .................................................................................. 3 光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀 ...................................................................................... 3 光伏發(fā) 電的研究前景 ...................................................................................... 4 本文的主要工作 .............................................................................................. 4 2 直流微電網(wǎng) .......................................................................................................... 5 直流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu) .......................................................................................... 5 直流微電網(wǎng)的特點(diǎn) .......................................................................................... 6 直流微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的研究 .......................................................................... 7 直流微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題 .................................................................. 8 直流微電網(wǎng)的并網(wǎng)方式及控制方法 .............................................................. 8 微電網(wǎng)的使用 .................................................................................................. 8 3 光伏模擬器 ............................................................................................................ 11 光伏電池 ........................................................................................................ 11 太陽(yáng)能電池光伏陣列輸出的主要參數(shù) ....................................................... 11 太陽(yáng)能電池光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤 ........................................................ 12 光伏電池的仿真 ............................................................................................ 13 太陽(yáng)能電池光伏陣列模擬器的組成 ............................................................ 15 太陽(yáng)能電池光伏陣列模擬器設(shè)計(jì)要求 ....................................................... 17 太陽(yáng)能電池光伏陣列模擬器的原理 ........................................................... 17 一種數(shù)字式光伏模擬器 ............................................................................... 19 太陽(yáng)能電池光伏陣列模擬器的作用 ........................................................... 21 4 光伏發(fā)電系統(tǒng) ........................................................................................................ 23 光伏發(fā)電的特點(diǎn) ............................................................................................ 23 光伏發(fā)電系統(tǒng)的幾種結(jié)構(gòu) ............................................................................ 23 直流微電網(wǎng)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用 ........................................................ 25 總 結(jié) ...................................................................................................................... 27 致 謝 ...................................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 29 1 1 緒 論 課題的背景及意義 在當(dāng)今世界上 ， 各個(gè)國(guó)家都將經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作為主要任務(wù) ， 故 而 ， 對(duì)能源的需 求也是日益增大 ， 可以說(shuō)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)離不開(kāi)能源的開(kāi)發(fā)利用 。 目前世界范圍內(nèi)的國(guó) 家都已煤 、 石油 、 天然氣等化石能源為主 。 但這些化石能源都是不可再生且及其 有限的能源 。 據(jù)聯(lián)合國(guó)能源署的報(bào)告稱(chēng) ， 以目前地球上各國(guó)開(kāi)采化石能源的速度 和地球化石能源的存儲(chǔ)量來(lái)計(jì)算，煤炭資源可供開(kāi)采 30 年，石油資源可供開(kāi)采 30 年，天然氣資源可供開(kāi)采 50 年?？梢哉f(shuō)未來(lái)五十年，人類(lèi)將把地球上幾億年 儲(chǔ)存的化石能源消耗殆盡 。 而且開(kāi)采能源也會(huì)引發(fā)一系列的環(huán)境問(wèn)題 。 可以說(shuō)人 類(lèi)面臨的不僅僅是能源的匱乏，還有生存環(huán)境的挑戰(zhàn)。 人類(lèi)對(duì)化石能源的使用排放了大量的二氧化碳 [1]，這就造成全球氣候變暖， 南北極冰川融化 ， 陸地的干旱 、 沙漠化逐年加重 。 可以說(shuō)未來(lái)如果人類(lèi)還是如此 依賴(lài)化石能源必將造成十分嚴(yán)重的環(huán)境 、 氣候問(wèn)題 。 解決能源問(wèn) 題 、 保護(hù)生態(tài)環(huán) 境是人類(lèi)急需解決的兩件大事 ， 各國(guó)也在積極開(kāi)發(fā)新能源 。 目前對(duì)一些可再生的 能源如水力 、 風(fēng)能 、 潮汐 、 地?zé)崮艿鹊拈_(kāi)發(fā)利用受到了廣泛的關(guān)注 。 但是這些能 源的利用很容易受到天氣 、 地域的影響 ， 嚴(yán)重時(shí)甚至對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成影響。 而還有一種比較特別的能源核能也受到廣泛的研究 ， 但是隨著前蘇聯(lián)切爾諾貝利 核泄漏事件和 2021 年日本地震引起的核泄漏事情給社會(huì)造成了極大的危害，人 們對(duì)核能利用的副作用更加關(guān)注 ， 這就要求對(duì)核能的利用的技術(shù)必須更加成熟過(guò) 關(guān) 。 根據(jù)這些情況 ， 為了解決能源和環(huán)境壓力 ， 人類(lèi)必須開(kāi)發(fā)出一種清潔可靠的 可再生能源 [2]，如此方能滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)能源的需求已經(jīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。 目前來(lái)說(shuō)，最為清潔可靠的可再生能源當(dāng)屬太陽(yáng)能。太陽(yáng)能獲取簡(jiǎn)單方便， 人類(lèi)取之不盡。據(jù)相關(guān)計(jì)算，太陽(yáng)每一秒鐘發(fā)出的能量相當(dāng)于地球上 億億噸 煤燃燒產(chǎn)生的熱量，而其中照射到地球表面的約為全球發(fā)電力總和的 20 萬(wàn)倍。 更為關(guān)鍵的是太陽(yáng)能發(fā)電沒(méi)有廢物排放，清潔綠色，利于人類(lèi)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)， 而其發(fā)電形式多種多樣 ， 不會(huì)受到空間地域的影響 。 從上個(gè)世紀(jì)開(kāi) 始 ， 各國(guó)已經(jīng) 開(kāi)始了對(duì)太陽(yáng)能的研究利用 。 上世紀(jì) 90 年代許多國(guó)家開(kāi)始實(shí)行光伏屋頂計(jì)劃 [3]， 讓光伏發(fā)電伴隨建筑物。光伏屋頂是指將光伏電池陣列安裝在屋頂或者墻壁 ， 就 2 地發(fā)電用電 。 這樣可以節(jié)省電網(wǎng)的許多架線(xiàn)送點(diǎn)設(shè)施 ， 安全高效 。 這種發(fā)電用電 方式安裝簡(jiǎn)單利于推廣 ，