【正文】 的突破必 將使光伏發(fā)電的研究迅猛發(fā)展。 23 4 光伏發(fā)電系統(tǒng) 光伏發(fā)電的特點 光伏發(fā)電是利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能 ， 太陽能電池是光電轉(zhuǎn)換的 最基礎(chǔ)的單元 ， 將這種基礎(chǔ)單元進行串聯(lián)組合就能做成太陽能電池組件 ， 將太陽 能電池組件進一步串并聯(lián)組合就構(gòu)成了太陽能光伏陣列，滿足負載用電的需求 [18]。 太陽能光伏發(fā)電能夠在全世界受到重視并且發(fā)展迅速這與太陽能的以下幾 個特點分不開 ： （ 1） 太陽能取之不盡 ， 用之不竭 。 太陽輻射到地球表面的太陽能 大約為 ?1014 GWh/年，完全可以滿足全球能源需求，可以說是一種無限的能 源 。 （ 2）太陽能無污染。光伏發(fā)電沒有其它發(fā)電的各種污染，有利于生態(tài)環(huán)境， 可以說是人類現(xiàn)階段所發(fā)現(xiàn)的最清潔的能源 。 （ 3） 資源分布廣 。 太陽能光伏發(fā)電 不受地域影響 ， 太陽能全球分布 ， 無需運輸 ， 從理論上講全球任何地方都能進行 光伏發(fā)電 。 （ 4） 建設(shè)周期短 、 建造靈 活 、 維護簡單 。 光伏發(fā)電系統(tǒng)可以將各個組 件靈活的串并聯(lián)以達到使用需求 ， 所以建設(shè)周期短 。 而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組 件可以與建筑、沙漠等結(jié)合建造靈活。而且太陽能發(fā)電所用的太陽能不用付費， 維護主要在于維護太陽能電池，維護簡單、費用低廉。 可以說太陽能光伏發(fā)電能夠兼顧經(jīng)濟 與環(huán)保 ， 如果開發(fā)出成熟的太陽能發(fā)電 技術(shù)必將解決世界上面臨的能源與環(huán)境問題。 光伏發(fā)電系統(tǒng)的幾種結(jié)構(gòu) （ 1）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 不于公共電網(wǎng)相連接的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)叫做離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) ， 這種系 統(tǒng)輸出功率提供給本地負載 (交流負載或直流負載 )。 其主要應(yīng)用于遠離公共電網(wǎng) 的無電地區(qū)和一些特殊場所 ， 如為公共電網(wǎng)難以覆蓋的邊遠偏僻農(nóng)村 、 海島和牧 區(qū)提供照明 、 看電視 、 聽廣播等基本生活用 電 ， 也可為通信中繼站 、 氣象站和邊 防哨所等特殊處所提供電源 [19]。 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)更合適與微電網(wǎng)相結(jié)合 ， 每一個離網(wǎng)光伏發(fā) 電系統(tǒng)都可以 看做一個孤島運行狀態(tài)的微電網(wǎng) ， 可以很好的保證為系統(tǒng)下的用戶提供合格的電 24 能 ， 且不會被大電網(wǎng)的負荷所影響。 25 如下圖 41 所示為一種常見的離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) ， 該系統(tǒng)由太陽能電池陣 列、 DC/DC 變換器、蓄電池組、 DC/AC 逆變器和交直流負載構(gòu)成 。 DC/DC 變換器 將太陽能電池陣列轉(zhuǎn)化的電能傳送給蓄電池組存儲起來供日照不足時使用 。 蓄電 池組的能量直接給直流負載供電或經(jīng) DC/AC 變換器給交流負載供電 。 該系統(tǒng)由于 有蓄電池組，因而系統(tǒng)成本增加，但可在無日照或日照不足時為負載供電 [20]。 圖 41 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 （ 2）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 與公共電網(wǎng)相連接的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 。 并網(wǎng)光伏 發(fā)電系統(tǒng)將太陽能電池陣列輸出的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同幅 、 同頻 、 同相的 交流電 ， 并實現(xiàn)與電網(wǎng)連接 ， 向電網(wǎng)輸送電能 。 它是太陽能光伏發(fā)電進入大規(guī)模 商業(yè)化發(fā)電階段 、 成為電力工業(yè)組成部分之一重要方向 ， 是當(dāng)今世界太陽能光伏 發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流趨勢。 一般的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)如圖 42 所示，包括太陽能電池 陣列、 DC/DC 變換器、 控制器 、 逆變器 。 將太陽能電池控制系統(tǒng)和民用電網(wǎng)并聯(lián) ， 當(dāng)太陽能電池輸出電 能不能滿足負載要求時 ， 由電網(wǎng)來進行補充 。 而當(dāng)其輸出的功率超出負載需求時， 將電能輸送到電網(wǎng)中 。 這樣的系統(tǒng)可以在中間加入儲能裝置 ， 這樣可以保證系統(tǒng) 功能更穩(wěn)定可靠。 26 圖 42 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 直流微電網(wǎng)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用 一直以來，因占地面積大等問題對光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展造成了很大的限制。 而小規(guī)模的光伏發(fā)電從建設(shè)到并網(wǎng)等都需要很高的造價 ， 因此將直流微電網(wǎng)技術(shù) 與光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來是相當(dāng)有必要的 。 將一個地區(qū)的小規(guī)模光伏發(fā)電看做是 微源形成微電網(wǎng) ， 進行統(tǒng)一的調(diào)度 、 管理 ， 這樣一來不管是微電網(wǎng)離網(wǎng)運行還是 并網(wǎng)運行，對該地區(qū)的電能供應(yīng)都能更加保質(zhì)保量。從 的兩種不同微電網(wǎng)不 難看出 ， 離網(wǎng)型微電網(wǎng)的孤島運行狀態(tài)也容易面臨長時間陰雨天而造成的日照不 足等問題 ， 并網(wǎng)型微電網(wǎng)則是經(jīng)過逆變器逆變后再并入大電網(wǎng) ， 這些過程都會有 很高的能量損耗 。 如果將直流微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到這些光伏發(fā)電系統(tǒng)中 ， 有以下幾 點好處 ： （ 1） 電能的產(chǎn)生運輸更加節(jié)能環(huán)保 。 直流微電網(wǎng)技術(shù)在世界范圍內(nèi)的應(yīng) 用更多的應(yīng)用在新能源等方向 ， 直流微電網(wǎng)相比較其余幾種電網(wǎng)方式電流的變 換過程更少更加節(jié)能 。 將直流微電網(wǎng)技術(shù)與光伏發(fā)電結(jié)合必將形成一種更為節(jié) 能環(huán)保的電能產(chǎn)生 運輸?shù)姆?式 。 （ 2）電能的調(diào)度使 用 更加高效靈活。將光伏發(fā) 電看做微電網(wǎng)的微源，進行統(tǒng)一的調(diào)度、協(xié)調(diào)，一處電能不足以滿足負荷時 ， 可 以從有富余電能的微源進行調(diào)度 ， 當(dāng)整個系統(tǒng)電能有結(jié)余或不足時 ， 更可以利用 微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的聯(lián)系來進行協(xié)調(diào)調(diào)度 ， 這樣能給系統(tǒng)下的用戶提供更可靠優(yōu)質(zhì) 的電能。 27 直流微電網(wǎng)技術(shù)與光伏發(fā)電都是未來世界能源發(fā)展必不可少的一部分 ， 它們 因其獨特的優(yōu)越性決定了在未來一定能得到很好的發(fā)展 ， 直流微電網(wǎng)技術(shù)將成為 光伏發(fā)電系統(tǒng)不可缺少的一部分。 28 總 結(jié) 本次設(shè)計以理論研究為主 ， 主要介紹了直流微電網(wǎng)與光伏陣列的發(fā)展現(xiàn)狀及 前景 。 論文分為四個部分，第一部分介紹課題研究的背景及意義 ， 了解直流微 電網(wǎng)與光伏發(fā)電的基本知識和發(fā)展?fàn)顩r ， 為論文打下基礎(chǔ)；第二部分則是介紹 直流微電網(wǎng) ， 從直流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 、 特點 、 發(fā)展和現(xiàn)階段世界范圍內(nèi)使用情況來 做全方位的了解 ； 第三部分則以光伏模擬器為主，了解光伏電池的特性特點， 對光伏電池的輸出進行仿真 ， 得出合理的特性曲線并且介紹一些現(xiàn)階段的光伏發(fā) 電系統(tǒng) ； 第四部分則是介紹現(xiàn)在的光伏發(fā)電系統(tǒng) ， 對光伏發(fā)電系統(tǒng)有自己的認(rèn)識 與見解 。 當(dāng)然理論的模擬器與實際的生產(chǎn)還是存在差別，但是理論模擬器的研 究對于實際的生產(chǎn)也是一種促進 。 在設(shè)計過程中我也思考到如何將理論的研究 真正融入到實際的生產(chǎn)中去，但受自己學(xué)識所限，找不到好的方法 。 不過自身 對于直流微電網(wǎng)以及光伏發(fā)電有了更加直觀深刻的認(rèn)識 ， 相信未來關(guān)于直流微 電網(wǎng)光伏發(fā)電會有更 加成熟可靠的工藝投入到生產(chǎn)中 ， 為社會創(chuàng)造財富 。 29 致 謝 本次設(shè)計從選題 、 前期資料準(zhǔn)備 、 中期論文修改到論文成稿都離不開胡國珍 老師的耐心嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹笇?dǎo) 。 在完成畢業(yè)設(shè)計的同時我也學(xué)會了對專業(yè)資料和各類期 刊文獻的查閱，更加善于利用身邊的圖書資源。 本次設(shè)計中碰到了許多困難 。 論文開始時一無所知 ， 甚至連如何查閱相關(guān)資 料都不懂 。 不過這些在胡老師的耐心指導(dǎo)下都得到了解決 ， 我也如愿查閱到了各 種專業(yè)資料為論文的順利展開奠定基礎(chǔ)。論文的各種修改液離不開胡老師的幫 助 ， 胡老師用他淵博的專業(yè)知識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格來解決我所遇到的問題 ， 不論 事情大小在胡老師的幫助下都能得到解決 ， 在胡老師的幫助下我才能順利完成論 文。在此我要對胡老師表示深深的感謝。 在這里我也要感謝那些給我無私幫助的老師和同學(xué) ， 我的畢業(yè)設(shè)計離不開你 們的幫忙，我的大學(xué)生活也因為你們更加精彩。在我完成畢業(yè)設(shè)計的過程中 ， 因 為你們的存在讓我的信心十足，在此我要謝謝你們對我無私的幫助。 最后謝謝參與我論文評閱與答辯的老師 ， 謝謝你們?yōu)槲业漠厴I(yè)設(shè)計畫上一個 圓滿的句號。 30 參考文獻 [1] 錢 伯 章 . 世 界 能 源 消 費 現(xiàn) 狀 和 可 再 生 能 源 的 發(fā) 展 趨 勢 ( 上 )[J] ， 節(jié) 能 與 環(huán) 保 .2021(3):811. [2] 吳 理 博 . 光 伏 并 網(wǎng) 逆 變 系 統(tǒng) 綜 合 控 制 策 略 研 究 及 實 現(xiàn) [D]. 清 華 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文 .2021. [3] 李華 .MCS51 系列單片機實用接口技術(shù) [M] .北京 :北航出版社 .2021:2835. [4] 趙宏，潘俊民 .基于 BOOST 電路的光伏電池最大功率點跟蹤系統(tǒng) [J].電力電子技術(shù)， 2021（ 6） . [5] 歐陽名三，余世杰，沈玉梁，王飛，蘇建徽，趙為，夏小虎 .具有最大功率點跟蹤功能 的戶 用 光 伏 充 電 系 統(tǒng) 的 研 究 [J].農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報 ， 2021,19（ 6） ： 272275. [6] Marnay C, Robio F J, Siddiqui A S. Shape of themicrogrid[C]. IEEE Power Engineering SocietyW i n t e r M e e t i n g , C o l u m b u s , O H , U S A , 2 0 0 1 , 1 : 150153. [7] 丁明 ,張穎媛 ,茆美琴 .微網(wǎng)研究中的關(guān)鍵技術(shù) [J]. 電網(wǎng)技術(shù) , 2021, 33(11): 611. [8] 陳 維 ,沈 輝 ， 鄧 幼俊 . 太 陽 能 光 伏 應(yīng) 用 中 的 儲 能 系 統(tǒng) 研究 [J].蓄 電 池 ， 2021(1):2127. [9] Chen Y,Smedly K costeffective singlestage inverter with maximum power point tracking[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2021(19):12891294. [10] 王 長江 ． 基 于 MATLAB 的 光 伏 電 池 通 用 模型 [J]． 電 力 科 學(xué) 與 工程 ， 2021， 25（ 4） ：114． [11] Beerbaum S. Weinrebe C. Solar thermal power generation in Indiaa t Ethnoeconomic analysis [J].Renewable Energy, 2021, 21(2):153 174. [12] Can C, Riffat S B. Numerical study of solar chimney for natural ventilation of buildings with heal recovery[J].Applied Thermal Engineering, 1998, 18(12):1171 一 1187 [13] 孫孝金 . 太陽能電池陣列模擬器的研究與設(shè)計 [D].濟南：山東大學(xué) .2021. [14] 韓鈺 . 太陽能電池陣列模擬器的研究與設(shè)計 [D].杭州：浙江大學(xué)，碩士學(xué)位論文， 2021. [15] Tengfei Wang and Yongqiang Zhu ． Analysis and Compari － Son Of Multicarrier PWM Schemes Applied in H－ bridgeCascaded Multi－ level Inverters［ J］ ． Industrial Electronics and Applications（ ICIEA） ， 2021 the 5th Ieee Conference on 2021 June 15－ 17： 1379－ 1383. [16] 蘇 建 徽 ， 余 世 杰 ， 趙 為 ， 吳 敏 達 ， 沈 玉 梁 ， 何 慧 ． 硅 太 陽 電 池 工 程 用 數(shù) 學(xué) 模 型［ J］ ． 太 31 陽 能 學(xué) 報 ， 2021， 22（ 4） ： 409－ 411. 30 [17]沈 玉 梁 ， 跟隨 樣 品太 陽 電 池 的光 伏 陣列 模 擬器 [J］ ． 太 陽 能 學(xué)報 ， 1997（ 10） ： 448－ 451． [18] 趙庚申，王慶章 .最大功率跟蹤控制在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].光電子 .激光， 2021， 14(8):813816. [19] 周明杰，吳麟章，江小濤，土遠等 .一種高性價比的復(fù)合太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，武漢 科技學(xué)院學(xué)報， 2021,18(8), 1619 [20] 歐陽名三 .獨立光伏系統(tǒng)中蓄電池管理的研究 [D].合肥工業(yè)大學(xué)博士論文， 2021.