【正文】 料表明，近幾年世界光伏并網(wǎng)發(fā)電市場(chǎng)發(fā)展迅速，光伏并網(wǎng)發(fā)電 的裝機(jī)容量從 1996 年的 7MWp 已上升到 2021 年 14OMWp，光伏并網(wǎng)發(fā)電在光伏行業(yè)中的市場(chǎng)比例也從 1996 年的 1O%上升到 2021 年的 50%。試驗(yàn)結(jié)果在發(fā)展相應(yīng)的技術(shù)方面是成功的，但在經(jīng)濟(jì)性方面卻并不十分令人鼓舞，主要是由于太陽(yáng)電池成本過高，雖然具有明顯的減排等環(huán)境效益，但其發(fā)電成本卻很難讓電力公司接受。 光伏發(fā)電的這種迅猛發(fā)展是必然的，只有進(jìn)入電力系統(tǒng)的規(guī)模應(yīng)用，才能真正對(duì)于緩解能源緊張和抑制環(huán)境污染起到積極的作用。 光伏并網(wǎng)發(fā)電 并網(wǎng)發(fā)電是太陽(yáng)能光伏利用的發(fā)展趨勢(shì) 光伏發(fā)電有離網(wǎng)和并網(wǎng)兩種工作方式。據(jù)歐洲 JRC 預(yù)測(cè)，到未來的 2100 年時(shí)，太陽(yáng)能在整個(gè)能源結(jié)構(gòu)中將占 68%的份額。 另外，由于燃燒煤、石油等化工燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害物質(zhì)排向天空，使大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，同時(shí)由于大量排放二氧化碳等溫室氣體而使地球產(chǎn)生明顯的溫室效應(yīng)，引起全球氣候變化；水力發(fā)電受到水力資源的限制和季節(jié)的影響，并且有時(shí)會(huì)破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡；核電在正常情況下固然是干凈的，但萬一發(fā)生核泄漏，后果同樣十分嚴(yán)重，并且核廢料的處理直至今天仍然是一個(gè)全球性待解決的問題。 發(fā)展與展望 ........................................................ 18 全文總結(jié) .................................................................................................................................. 20 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 21 致 謝 ........................................................................................................................................ 22 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 1 第一章 太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)緒論 光伏發(fā)電的意義 太陽(yáng)能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對(duì)的 安全性、相對(duì)的廣泛性、確實(shí)的長(zhǎng)壽命和維護(hù)性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì) 性等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位并且得到廣泛的應(yīng)用。最后，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 論文首先介紹了太陽(yáng)能發(fā)電的意義以及光伏并網(wǎng)發(fā)電在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀。在綠色可再生能源中，太陽(yáng)能憑 借其存儲(chǔ)量無限、清潔安全以及易于獲取等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而受到了世界各國(guó)科研領(lǐng)域的普遍關(guān)注，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用更是普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。 所以，迫切需要對(duì)新的能源進(jìn)行開發(fā)和研究。其次，對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的特性和基本原理分別做了具體分析，并對(duì)系統(tǒng)各組成部分的功能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。并網(wǎng)光伏發(fā)電充分發(fā)揮了新能源的優(yōu)勢(shì)，可以緩解能源緊張問題，是太陽(yáng)能規(guī)?；l(fā)展的必然方向。 隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的經(jīng)濟(jì)及文化活動(dòng)需要大量的能源。因此，隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及人們對(duì)能源提出越來越高的要求，尋找新能源己經(jīng)是當(dāng)前人類面臨的迫切課題。 20 世紀(jì) 50 年代，太陽(yáng)能利用領(lǐng)域出現(xiàn)了兩項(xiàng)重大突破 :一是在光伏利用方面， 1954年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出效率為 6%的實(shí)用型單晶硅電池；二是在光熱利用方面， 1955年以色列的 Tabor 提出選擇性吸收面表概念和理論，并研制成功選擇性太陽(yáng)吸收涂層。過去，由于太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本居高不下，南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 2 光伏發(fā)電多數(shù)被用于偏遠(yuǎn)的無電地區(qū)，而且以戶用及村莊用的中小系統(tǒng)居多，都屬于離網(wǎng)型用戶。同時(shí)，光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)模發(fā)展還將 為社會(huì)提供可觀的社會(huì)就業(yè)機(jī)會(huì)。 90 年代以來，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家重新掀起了發(fā)展光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研發(fā)高潮，這次的重點(diǎn)并未放在建造大型并網(wǎng)光伏電站 方面，而是側(cè)重發(fā)展“屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)” .人們認(rèn)為，屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)不單獨(dú)占地，將太陽(yáng)電池安裝在現(xiàn)成的屋頂上，非常適應(yīng)太陽(yáng)能能量密度較低的特點(diǎn)，而且其靈活性和經(jīng)濟(jì)性都大大優(yōu)于大型并網(wǎng)光伏電站，有利于普及，有利于戰(zhàn)備和能源安全，所以受到了各國(guó)的重視。隨著光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)的不斷完善和經(jīng)濟(jì)性的提高，其市場(chǎng)占有率將始終保持在 50%左右。據(jù) 1998 年世界可再生能源企業(yè)年鑒報(bào)道，世界上能提供屋頂光伏并網(wǎng)服務(wù)的企業(yè)已經(jīng)超過 200 家 (我國(guó)和印度未有企業(yè)被列入 )，其中有如美國(guó)的 Trace、 SOlarex，荷蘭 ECN 和 Mastervolt，日本的 Kyoeera、 Fuji，澳大利亞的 AEG，德國(guó)的 Siemens，意大利的 Enel等，這些都明示著光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)是世界范圍內(nèi)一個(gè)蓬勃發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，它和光伏器件 (主要是太陽(yáng)電池 )同時(shí)并列為光伏產(chǎn)業(yè)的兩大支柱 . 在光伏并網(wǎng)發(fā)電的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，雖然現(xiàn)在還沒有 IEC(國(guó)際電工委員會(huì) )標(biāo)準(zhǔn)，但各國(guó)都頒 布了相應(yīng)的試行標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó) SANDIA 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)等。 我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用空間也非常廣闊。太陽(yáng)能發(fā)電無需架設(shè)輸電線路，且建設(shè)周期短，可以有效解決邊遠(yuǎn)地區(qū)用電的難題。這一系列法律、政策無疑有力的支持了我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，我國(guó)非多晶硅薄膜電池產(chǎn)業(yè)也展現(xiàn)出迅猛發(fā)展的勢(shì)頭，很多國(guó)內(nèi)公司通過與國(guó)外公司的合作已經(jīng)開始進(jìn)行或計(jì)劃進(jìn)行非多晶硅薄膜電池項(xiàng)目的投資。早在 1839 年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾意外地發(fā)現(xiàn)，用兩片金屬浸人溶液構(gòu)成的伏打電池，在受到陽(yáng)光照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生額外的伏打電勢(shì)，他把這種現(xiàn)象稱為光生伏打效應(yīng)。太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能光伏發(fā)電的核心組件。獨(dú)立系統(tǒng)是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的最基本的形式，又稱為太陽(yáng)能發(fā)電的原型系統(tǒng)。如果負(fù)荷是交流的，則還須將直流電通過逆變器變換為交流電。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)太陽(yáng)能電池陣列發(fā)出的電功率超過負(fù)荷需要時(shí)，可以通過自動(dòng)控制輸向交流市電電網(wǎng)，即向電力公司賣出電力。系統(tǒng)聯(lián)系系統(tǒng)的另一重要優(yōu)點(diǎn)是可以取消蓄電池，使成本降低，且加強(qiáng)了供電的穩(wěn)定性和可靠性。因此，目前只南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 7 能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟(jì)上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競(jìng)爭(zhēng)。太陽(yáng)能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn) .太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽(yáng)能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站小到只供一戶用的太陽(yáng)能電池組，這是其它電源無法比擬的太陽(yáng)能 光伏 發(fā)電方式有兩種方式，一種是光 — 熱 — 電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光 — 電直接轉(zhuǎn)換方式。另一種是微粒輻射，它是帶正電荷的質(zhì)子和大致等量的帶負(fù)電荷的電子以及其他粒子所組成的粒子流，微粒輻射平時(shí)較弱，能量也不穩(wěn)定，在太陽(yáng)活動(dòng)極大期最為強(qiáng)烈，對(duì)人類和地球高層大氣有一定的影響，但是一般來說不等它輻射到地球表面上來，便在漫長(zhǎng)的日地遙遠(yuǎn)的路途中逐漸消失了。直接輻射是指直接來自太陽(yáng)輻射方向不發(fā)生改變的輻射；散射輻射則是被大氣反射和散射后方向發(fā)生了改變的太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)高度角大，太陽(yáng)高，太陽(yáng)輻射 強(qiáng)；反之，太陽(yáng)高度角小，太陽(yáng)低，太陽(yáng)輻射弱。上半年，太陽(yáng)從低緯度到高緯度逐漸升高，夏至太陽(yáng)高度角達(dá)到最大，反之，冬至太陽(yáng)高度角達(dá)到最小。參看圖 24 所示， A 為地球海平面上的一點(diǎn)，當(dāng)太陽(yáng)在天頂位置 S 時(shí)，太陽(yáng)輻射穿過大氣層到達(dá) A 點(diǎn)的路徑為OA。 O39。1s e c s in hZOAm OA ?? ? ? (21) 式中， h 為太陽(yáng)的高度角。可見，大氣透明度是與天空中云量的多少以及大氣中所含灰塵等雜質(zhì)的多少關(guān)系很大的。 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 10 第三章 并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成 并網(wǎng) 光伏系統(tǒng)的組成和原理 光伏系統(tǒng)由以下三部分組成：太陽(yáng)電池組件；充、放電控制器、逆變器、測(cè)試儀表