【正文】 邁進。目前，人類利用的電能主要有三種，即火電、水電和核電。太陽能以其清潔、無污染，并且取之不盡 、用之不竭等優(yōu)點越來越得到人們的關(guān)注。這兩項突破既是人類利用太陽能進入高技術(shù)階段的標(biāo)志，也是又一代新能源變革的劃時代標(biāo)志。但是近年來，光伏產(chǎn)業(yè)及其市場發(fā)生了極大的變化，開始由邊遠農(nóng)村地區(qū)逐步向城市并網(wǎng)發(fā)電、光伏建筑集成的方向快速邁進，太陽能己經(jīng)全球性地由“補充能源”的角色 被認(rèn)可將是下一代“替代能源”。 國外光伏并網(wǎng)發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀 光伏并網(wǎng)發(fā)電開始于 80 年代初，美國、日本、德國、意大利都為此作出了努力。 許多其他發(fā)達國家也都有類似的光伏屋頂并網(wǎng)發(fā)電項目或計劃，如荷蘭、瑞士、芬蘭、奧地利、英國、加拿大等。據(jù)比較權(quán)威的世界能源年鑒報道，南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 3 2021 年光伏并網(wǎng)發(fā)電占世界光伏產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的比例如圖 11 所示。 總之，從能源利用的國際發(fā)展趨勢來看，光伏發(fā)電最終將以替代能源的角色進入電力市場，而并網(wǎng)發(fā)電將是光伏發(fā)電進入電力市場的必由之路。第一，我國有荒漠面積 100 余萬平方公里，主要分布在光照資源豐富的西北地區(qū)，如果利用荒漠安裝并網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)則圖 11 2021 年光伏并網(wǎng)發(fā)電占世界光伏產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的比例 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 4 可以提供非?？捎^的電量。 我國政府對太陽能產(chǎn)業(yè)也給 予了充分的扶持。 近 20 年來，我國太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)長期維持在全球市場 1%左右的份額 。 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 5 第二章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng) 太陽能光伏發(fā)電簡介 光伏發(fā)電是利用光生 伏打效應(yīng)，使太陽光輻射能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式，是當(dāng)今太陽光發(fā)電的主流。后來有人發(fā)現(xiàn)當(dāng)太陽光或其他光照射半導(dǎo)體的 PN 結(jié)時，就會在 PN 結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓 ，如果使 PN 結(jié)短路，就會產(chǎn)生電流。 1954 年，美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成了實用的單晶硅太陽電池，由此誕生了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實用光伏發(fā)電技術(shù)。這種系統(tǒng)多用于遠離市區(qū)（無人操控）的海上燈塔、浮標(biāo)、山頂?shù)臒o線中繼電臺等，作為供電電源。此外，輸出的直流能量還同時供蓄電池充電。從電力系統(tǒng)的術(shù)語來說，稱為 “ 逆潮流 ” 運行或通俗地稱為 “ 賣電 ” 。 太 陽 能 電 池陣 列直 流 電逆 變 器電 力 網(wǎng)交 流 電太 陽 光交 流 負(fù) 荷 圖 22 太陽能發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方式 太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光 — 熱 — 電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光— 電直接轉(zhuǎn)換方式。 （ 2）光 — 電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光 — 電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。 圖 23 太陽能電池方陣 影響太陽能光伏發(fā)電的主要因素 太陽能的利用主要是利用到達地面的太陽輻射。為此太陽輻射主要南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 8 是光輻射。由于大氣層的存在，真正到達地球表面的太陽輻射能的大小，則受多種因素的影響，一般來說太陽高度、大氣質(zhì)量、大氣透明度、地理緯度、日照時間及海拔高度是影響的主要因素。 太陽高度在一天中是不斷變化的。 對于某一平面來說，當(dāng)太陽高度低時，光線穿過大氣的路程較長，所以能量被衰減的就較多；同時，又由于光線以較小的角度投影到該地平面上，到 達地面的能量也較小。太陽位于 S39。 A 與 OA 之比為“大氣質(zhì)量”。 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 9 圖 24大氣質(zhì)量示意圖 （ 3）大氣透明度 在大氣層上界與光線垂直的平面上，太陽輻射強度基本上是一個常數(shù)；但是在地球表面上，太陽輻射強度卻是經(jīng)常變化的，主要是由于大氣透明程度的不同引起的。 （ 4）地理緯度 太陽輻射量是由低緯度向高緯度逐漸減弱的。 （如圖 31所示） 圖 31 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 光伏系統(tǒng)具有以下的特點： ① 沒有轉(zhuǎn)動部件，不產(chǎn)生噪音； ② 沒有空氣污染、不排放廢水； ③ 沒有燃燒過程，不需要燃料； ④ 維修保養(yǎng)簡單，維護費用低； ⑤ 運行可靠性、穩(wěn)定性好； ⑥ 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到 25年以上； ⑦ 根據(jù)需要很容易擴大發(fā)電規(guī)模。 光伏系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用形式各異，如系統(tǒng)規(guī)?？缍群艽?，小到 ～ 2W 的太陽能庭院燈，大到 MW 級的太陽能光伏電站。硅系太陽電池可分成結(jié)晶硅系太陽電池和非晶硅系太陽電池。根據(jù)太陽電池的形式、用途等還可分成民生用、電力用、透明電池、半透明電池、南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 12 柔軟性電池、混合型電池 (HIT電池 )以及球狀電池等。圖 34為太陽電池的輸入輸出特性，也稱為太陽電池的電壓 電流特性。當(dāng)不存在有效電場時，光伏效應(yīng)只要靠 PN 結(jié)內(nèi)建靜電場提供。 (3)最大功率點 光伏電池輸出 UI 特性曲線上，根據(jù)負(fù)載變化任何一點可以作為工作點。對充電的控制通常采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)即 PWM 控制方式，使整個系統(tǒng)始終運行于最大功率點 Pm 附近區(qū)域。其它如光控開關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選 功能。此外，光伏控制器還具有串行通信數(shù)據(jù)傳輸功能，可將多個光伏系統(tǒng)子站進行集中管理和遠距離控制。 電路自身損耗：也叫空載損耗（靜太電流）或最大自身損耗，為了降低控制器的損耗，提高光伏電源轉(zhuǎn)換效率，控制器的電路自身損耗要盡可能低。 蓄電池的過放電保護電壓（ LVD）：也叫欠壓斷開或欠壓關(guān)斷電壓，一般可根據(jù)需要及蓄電池類型的不同，設(shè)定在 ~（ 12V 系統(tǒng)）、 ~（ 24V 系統(tǒng)）和 ~（ 48V 系統(tǒng)）之間，典型值分別為 、 和 。 工作環(huán)境溫度：控制器的使用或工作環(huán)境溫度范圍隨廠家不同一般在 20~+50℃之間。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。對輸出額定電壓值的穩(wěn)定精度有如下規(guī)定： ① 在穩(wěn)態(tài)運行時，電壓波動范圍應(yīng)有一個限定，例如，其偏差不超過額定值的 177。 8％或177。額定輸出容量值高的逆變器可帶更多的用電負(fù)載。蓄電池帶負(fù)荷放電終了南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 16 時端電壓可降至 或更低。多數(shù)逆變器產(chǎn)品給出的是輸入直流電壓在允許波動范圍內(nèi)該逆變器輸出電壓 的偏差百分?jǐn)?shù)，通常稱為電壓調(diào)整率。6％。正常工作條件下其偏差應(yīng)在177。 ⑺ 額定輸出電流（或額定輸出容量）： 它表示在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)范圍內(nèi)，逆變器的額定輸出電流。 10 千瓦級的通用型逆變器實際效率只有 70％－ 80％，將其用于光 伏發(fā)電系統(tǒng)時將帶來總發(fā)電量 20％－ 30％的電能損耗。 逆變器的效率值表征自身功率損耗的大小，通常以百分?jǐn)?shù)表示。 ⑼ 保護功能： 光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運行過程中，因負(fù)載故障、人員誤操作及外界干擾等原因而引起的供電系統(tǒng)過流或短路，是完全可能的。 ① 過電壓保護：對于沒有電壓穩(wěn)定措施的逆變器，應(yīng)有輸出過電壓的防護措施，以使負(fù)載 免受輸出過電壓的損害。 高性能的逆變器可做到連續(xù)多次滿負(fù)荷起動而不損壞功率器件。 南昌航空大學(xué)自考本科畢業(yè)論文 18 第四章 發(fā)展與展望 發(fā)展與展望 我國太陽 能資源非常豐富，大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米 4千瓦時以上，理論儲量達每年 萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常廣闊。第二，太陽電池組件不僅可以作為能源設(shè)備，還可作為屋面和墻面材料，既 供電節(jié)能，又節(jié)省了建材，具有良好的經(jīng)濟效益。 2021 年 1 月，《中華人民共和國可再生能源法》正式實施，此法在資源調(diào)查與發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)與技術(shù)支持、推廣與應(yīng)用、價格管理與費用分?jǐn)?、?jīng)濟激勵與監(jiān)督措施、法律責(zé)任等方面做出了規(guī)定。 2021 年后，產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，無錫尚德、天威英利、新光硅業(yè)、賽維 LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司紛紛進入成長期，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，技術(shù)水平不斷提高，企業(yè)競爭力不斷增強。 隨著全世界能耗的不斷上升，濫用化石能源導(dǎo)致的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，人類在應(yīng)對經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的同時，還要著重關(guān)注生態(tài)平衡的問題。將太陽能應(yīng)用于發(fā)電更是成為人們普遍都關(guān)注的焦點，一旦成功，利益無窮。從論文的立題到實驗的設(shè)計以及論文的撰寫整個過程無不浸透著老師的心血。我們在這個月的實驗中互相討論、互相協(xié)作下建立深厚的感情有助于我們今后的工作和生活。 最后向多年默默支持我和關(guān)心我，不斷給我信心、支持我上進，使我順利完成大學(xué)學(xué)業(yè)的家人 ， 特別 是 我的父母 ， 在此向他們致以崇高的謝意！ 向在論文完成過程中給予我支持和幫助的老師、同學(xué)們表示謝意！謝謝！ ！