【正文】 光伏陣列模擬器可 以在短時間內模擬出任意溫度、日照強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，節(jié)省了研究周期與研究經費， 極大的促進了太陽能光伏發(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 非常實用的方法。在我國中科院電工所、浙江大學、華中科技大學等科研機構都 開始了光伏模擬器的研究，也取得了不錯的成果。相信光伏模擬器技術的突破必 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)電的特點光伏發(fā)電是利用太陽能電池將太陽能轉換成電能，太陽能電池是光電轉換的 最基礎的單元，將這種基礎單元進行串聯(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 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，無需運輸，從理論上講全球任何地方都能進行 光伏發(fā)電。（4）建設周期短、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?？梢哉f太陽能光伏發(fā)電能夠兼顧經濟與環(huán)保，如果開發(fā)出成熟的太陽能發(fā)電 技術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)的幾種結構（1）離網光伏發(fā)電系統(tǒng) 不于公共電網相連接的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)叫做離網光伏發(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)。其主要應用于遠離公共電網 的無電地區(qū)和一些特殊場所，如為公共電網難以覆蓋的邊遠偏僻農村、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]。離網光伏發(fā)電系統(tǒng)更合適與微電網相結合，每一個離網光伏發(fā)電系統(tǒng)都可以 看做一個孤島運行狀態(tài)的微電網，可以很好的保證為系統(tǒng)下的用戶提供合格的電 能，且不會被大電網的負荷所影響。如下圖 41 所示為一種常見的離網光伏發(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成。DC/DC 變換器 將太陽能電池陣列轉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 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 離網光伏發(fā)電系統(tǒng)結構框圖（2）并網光伏發(fā)電系統(tǒng) 與公共電網相連接的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為并網光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽能電池陣列輸出的直流電轉化為與電網電壓同幅、同頻、同相的 交流電，并實現(xiàn)與電網連接，向電網輸送電能。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，是當今世界太陽能光伏 發(fā)電技術發(fā)展的主流趨勢。一般的并網發(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)和民用電網并聯(lián)，當太陽能電池輸出電 能不能滿足負載要求時，由電網來進行補充。而當其輸出的功率超出負載需求時， 將電能輸送到電網中。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 并網光伏發(fā)電系統(tǒng)結構框圖 直流微電網在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應用一直以來，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)電從建設到并網等都需要很高的造價，因此將直流微電網技術 與光伏發(fā)電系統(tǒng)結合起來是相當有必要的。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，進行統(tǒng)一的調度、管理，這樣一來不管是微電網離網運行還是 并網運行，對該地區(qū)的電能供應都能更加保質保量。從 的兩種不同微電網不 難看出，離網型微電網的孤島運行狀態(tài)也容易面臨長時間陰雨天而造成的日照不 足等問題，并網型微電網則是經過逆變器逆變后再并入大電網，這些過程都會有 很高的能量損耗。如果將直流微電網技術應用到這些光伏發(fā)電系統(tǒng)中，有以下幾 點好處：（1）電能的產生運輸更加節(jié)能環(huán)保。直流微電網技術在世界范圍內的應用更多的應用在新能源等方向，直流微電網相比較其余幾種電網方式電流的變 換過程更少更加節(jié)能。將直流微電網技術與光伏發(fā)電結合必將形成一種更為節(jié) 能環(huán)保的電能產生運輸?shù)姆绞?。?）電能的調度使用更加高效靈活。將光伏發(fā) 電看做微電網的微源，進行統(tǒng)一的調度、協(xié)調，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度，當整個系統(tǒng)電能有結余或不足時，更可以利用微電網與大電網的聯(lián)系來進行協(xié)調調度，這樣能給系統(tǒng)下的用戶提供更可靠優(yōu)質 的電能。直流微電網技術與光伏發(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，直流微電網技術將成為 光伏發(fā)電系統(tǒng)不可缺少的一部分?？?結本次設計以理論研究為主，主要介紹了直流微電網與光伏陣列的發(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 電網與光伏發(fā)電的基本知識和發(fā)展狀況，為論文打下基礎；第二部分則是介紹 直流微電網，從直流微電網的結構、特點、發(fā)展和現(xiàn)階段世界范圍內使用情況來 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)有自己的認識 與見解。當然理論的模擬器與實際的生產還是存在差別，但是理論模擬器的研 究對于實際的生產也是一種促進。在設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中去，但受自己學識所限，找不到好的方法。不過自身 對于直流微電網以及光伏發(fā)電有了更加直觀深刻的認識，相信未來關于直流微 電網光伏發(fā)電會有更加成熟可靠的工藝投入到生產中，為社會創(chuàng)造財富。致 謝本次設計從選題、前期資料準備、中期論文修改到論文成稿都離不開胡國珍 老師的耐心嚴謹?shù)闹笇?。在完成畢業(yè)設計的同時我也學會了對專業(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資 料都不懂。不過這些在胡老師的耐心指導下都得到了解決，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。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)知識和嚴謹?shù)闹螌W風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，我的畢業(yè)設計離不開你 們的幫忙，我的大學生活也因為你們更加精彩。在我完成畢業(yè)設計的過程中，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)設計畫上一個 圓滿的句號。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) (3):811.[2] 吳 理 博 . 光 伏 并 網 逆 變 系 統(tǒng) 綜 合 控 制 策 略 研 究 及 實 現(xiàn) [D]. 清 華 大 學 博 士 學 位 論 .[3] 系列單片機實用接口技術[M] .北京::2835.[4] 趙宏， 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， 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].農業(yè)工程學報，2003,19（6）：272275.[6] Marnay C, Robio F J, Siddiqui A S. 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