【正文】 光伏陣列模擬器可 以在短時(shí)間內(nèi)模擬出任意溫度、日照強(qiáng)度下的太陽能電池的輸出情況。這就為太 陽能電池光伏發(fā)電的研究獲取了許多寶貴的數(shù)據(jù)，節(jié)省了研究周期與研究經(jīng)費(fèi)， 極大的促進(jìn)了太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展?？梢哉f在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)并未成熟且 研究困難較大的情況下，使用太陽能電池光伏陣列模擬器來解決這些問題是一種 非常實(shí)用的方法。在我國中科院電工所、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)都 開始了光伏模擬器的研究，也取得了不錯(cuò)的成果。相信光伏模擬器技術(shù)的突破必 將使光伏發(fā)電的研究迅猛發(fā)展。4 光伏發(fā)電系統(tǒng) 光伏發(fā)電的特點(diǎn)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(jìn)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(jìn)一步串并聯(lián)組合就構(gòu)成了太陽能光伏陣列，滿足負(fù)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(gè)特點(diǎn)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 180。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(yùn)輸，從理論上講全球任何地方都能進(jìn)行 光伏發(fā)電。（4）建設(shè)周期短、建造靈活、維護(hù)簡單。光伏發(fā)電系統(tǒng)可以將各個(gè)組 件靈活的串并聯(lián)以達(dá)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(fèi)， 維護(hù)主要在于維護(hù)太陽能電池，維護(hù)簡單、費(fèi)用低廉?？梢哉f太陽能光伏發(fā)電能夠兼顧經(jīng)濟(jì)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(fù)載(交流負(fù)載或直流負(fù)載)。其主要應(yīng)用于遠(yuǎn)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(yuǎn)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(gè)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)都可以 看做一個(gè)孤島運(yùn)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 能，且不會(huì)被大電網(wǎng)的負(fù)荷所影響。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(fù)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(shí)使用。蓄電池組的能量直接給直流負(fù)載供電或經(jīng) DC/AC 變換器給交流負(fù)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(shí)為負(fù)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(shí)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(jìn)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(fù)載要求時(shí)，由電網(wǎng)來進(jìn)行補(bǔ)充。而當(dāng)其輸出的功率超出負(fù)載需求時(shí)， 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。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(jià)，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(gè)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(jìn)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(yùn)行還是 并網(wǎng)運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)也容易面臨長時(shí)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(huì)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(diǎn)好處：（1）電能的產(chǎn)生運(yùn)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(yùn)輸?shù)姆绞?。?）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(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度、協(xié)調(diào)，一處電能不足以滿足負(fù)荷時(shí)，可以從有富余電能的微源進(jìn)行調(diào)度，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)電能有結(jié)余或不足時(shí)，更可以利用微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的聯(lián)系來進(jìn)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。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(dú)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?？?結(jié)本次設(shè)計(jì)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(gè)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(diǎn)、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(diǎn)， 對光伏電池的輸出進(jìn)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(shí)際的生產(chǎn)還是存在差別，但是理論模擬器的研 究對于實(shí)際的生產(chǎn)也是一種促進(jìn)。在設(shè)計(jì)過程中我也思考到如何將理論的研究 真正融入到實(shí)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(huì)有更加成熟可靠的工藝投入到生產(chǎn)中，為社會(huì)創(chuàng)造財(cái)富。致 謝本次設(shè)計(jì)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(jì)的同時(shí)我也學(xué)會(huì)了對專業(yè)資料和各類期 刊文獻(xiàn)的查閱，更加善于利用身邊的圖書資源。本次設(shè)計(jì)中碰到了許多困難。論文開始時(shí)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(jì)離不開你 們的幫忙，我的大學(xué)生活也因?yàn)槟銈兏泳?。在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)畫上一個(gè) 圓滿的句號。參考文獻(xiàn)[1] 錢 伯 章 . 世 界 能 源 消 費(fèi) 現(xiàn) 狀 和 可 再 生 能 源 的 發(fā) 展 趨 勢 ( 上 )[J] ， 節(jié) 能 與 環(huán) (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(shí) 現(xiàn) [D]. 清 華 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 .[3] 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M] .北京::2835.[4] 趙宏， BOOST 電路的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)[J].電力電子技術(shù)， 2004（6）.[5] 歐陽名三，余世杰，沈玉梁，王飛，蘇建徽，趙為， 的戶用光伏充電系統(tǒng)的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003,19（6）：272275.[6] Marnay C, Robio F J, Siddiqui A S. 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