【正文】 人造衛(wèi)星、 海島燈塔等場所， 造成本高， 2］ 1976 年全球光伏電池 年產(chǎn)量僅幾百千瓦 ［ 。 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(hù) 及 孤 島 效 應(yīng) 檢 逆 測等 ［ 111， 12］ 。 。2007 年， 我國光伏發(fā)電裝機(jī)容量 累計達(dá) 10 萬千瓦； 2008 年約為 15 萬千瓦； 2009 年則增為 31 萬千瓦。 我國對光伏電池的研究始于 1958 年。1996 年， 7． 9% ， 2007 年則增加至 80% 左右。 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。 王宏華 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(jìn)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(fù)載饋電或經(jīng) DC / AC 興未艾 ［ 2］ * I D = I D0 （ qE T 3 ［nkg（ T1 － 1 ） ］ q（ U o + I L R S ） ） e ［ e － 1］ ref T T ref nkT I sh = Uo + II Rs R sh I 上式中，sc 為 R L = 0 時 的 短 路 電 流 （ A） ； T 為 環(huán) 境 溫 度 （ K） ； T ref 為參考溫度（ 一般取 298 K） ； S 為實(shí)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） 。事實(shí)上，光伏電池的短路電流與 輻照度成正比， 開路電壓與溫度成反比，輻照度增加、 溫 ［ 3， 1 12］ ， 度降低將使其最大功率增加 故隨著天氣（ 輻照度、 溫度） 變化， 應(yīng)實(shí)時調(diào)整負(fù)載的伏安特性使其相交于光伏 “最大功率點(diǎn) 電池伏安特性的最大功率輸出點(diǎn)處， 以實(shí)現(xiàn) 。技術(shù)講座研究方向?yàn)樾滦徒恢绷麟娏鲃拥?。光伏電池是基于半?dǎo)體 P 結(jié) 接受太陽光照產(chǎn)生光伏效應(yīng)， 直接將光能轉(zhuǎn)換成電能的能 量轉(zhuǎn)換器?！肮夥l(fā)電” 的兩種重要形式 是利用光伏電池的光伏效 應(yīng)將太陽光的光能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種可再生、 無污染 正在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展， 其不僅要替代部 的發(fā)電方式， 分化石能源， 而且未來將成為世界能源供應(yīng)的主體， 是世 界各國可再生能源發(fā)展的重點(diǎn)。 王宏華 本文由lmj2003126貢獻(xiàn) pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。技術(shù)講座熱能和光能利用是太陽能應(yīng)用 。 I 圖 2 為光伏電池等效電路， 其中，ph 為與光伏電池面 2 積、 入射光輻照度成正比的光生電流 （ 1 cm 硅光伏電池 ［ 1］ I N 的 I ph 值為 16 ～ 30 mA ） ； I D ，sh 分別為 P 結(jié)的正向電 1839 年， 國 的 Edmond Becquerel 發(fā) 現(xiàn) 了“光 伏 效 法 ， 應(yīng)” 即光照能使半導(dǎo)體材料內(nèi)部的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變 N 化而產(chǎn)生電動勢和電流。 與圖 2 對應(yīng)的光伏電池解析模型為 ［ 1］ ： ） ， 江蘇泰州人， 男， 博士， 現(xiàn)為河海大學(xué)教授、 博士生導(dǎo)師。 R* R 圖 3（ a） 中， 給出了 3 條不同阻值 R L1 ， L ， L2 的電阻負(fù)載 其與光伏電池伏安特性的 3 伏安特性（ R L1 ＜ R L ＜ R L2 ） ， M， 個交點(diǎn) A， B 則為對應(yīng)的 3 個實(shí)際工作點(diǎn)， 只有當(dāng)負(fù)載 * 電阻 R L = R L 時光伏電池才運(yùn)行在最大功率點(diǎn) M， 輸出最 圖2 光伏電池等效電路 I L = I ph － I D － I sh I ph = I sc S + C T （ T － T ref ） 1 000 大功率 P max （ U pmax I pmax ） 。 硒（ CIS） 多晶薄膜光伏電池實(shí)驗(yàn)室效率已接近 20% 進(jìn)入 21 世紀(jì)， 以提高光電轉(zhuǎn)換效率、 降低成本為目標(biāo)的第 如疊層、 玻璃窗式、 納米光伏電池等研究方 三代光伏電池， ［ 5］ 1， 。 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(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)， 4 圖 為其典型結(jié)構(gòu)示意圖。技術(shù)講座控制器根據(jù)當(dāng)前工況通過對 DC / DC 變換 器 控 制 調(diào) 整 光 伏 陣 列 等 效 負(fù) 載 的 大 小， 現(xiàn) 實(shí) 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(jìn)行控制以輸出總諧波畸變率低、 穩(wěn)定可靠的交流電。 量累計達(dá) 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。 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% 。2007 年， 無錫尚德位居世界光 伏電池生產(chǎn)廠產(chǎn)量第 3。 圖5 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)（ 兩級式） 圖 5 中， 實(shí)現(xiàn) MPPT 的前級 DC / DC 變換控制與實(shí)現(xiàn) 并網(wǎng)控制的后級 DC / AC PWM 控制獨(dú)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］ 。 參考文獻(xiàn)： ［ 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(jī)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(dú)立型光伏發(fā)電顯著降低等優(yōu) 點(diǎn) ［ 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(diǎn) ［ 4］ 2， 。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(diǎn)之一 ［ 3］ 1 。 ： ∥ZZHD． chinajournal． net． 《 機(jī)械制造與自動化》 編輯部 Machine Building A utomation，A pr 2010， 4） ： 186 ～ 189 39（ 關(guān)鍵詞： 太陽能； 光伏電池； 光伏陣列； 光伏發(fā)電系統(tǒng) 5276（ 2010） 04018604 中圖分類號： TK51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號： 1671The Series of Lectures on Photovoltaic Power Technology（ Part 1） Principle and Development of Photovoltaic Power WANG Honghua （ Department of Automation Engine