【正文】 3)增量導電法： 這種方法的提出是為了解決擾動觀察法里面功率損失的問題 。 當溫度一定時 ， 太陽能電池光伏陣列輸出最大功率點分步驟一點垂直線上 ， 因而 只需保持太陽能電池光伏陣列的輸出電壓為某一日照強度下太陽能電池光伏陣 列的最大功率點的電壓 ， 就能大概保證在此溫度下太陽能電池光伏陣列輸出功率 最大。 太陽能電池光伏陣列最大功率點的跟蹤原理 ： 太陽能電池的輸出功率受到日 照 、 溫度等影響 ， 在不同日照與溫度的情況下 ， 太陽能電池光伏陣列的短路電流 與開路電壓完全不同 ， 但是在每種情況下太陽能電池光伏陣列有且僅有唯一的最 大輸出功率點，只有工作在這一點才能使其輸出功率最大 [8]。 在不同的環(huán)境里調節(jié)光 伏陣列的工作點 ， 使得太陽能電池光伏陣列的輸出最大化 ， 這樣就能使得太陽能 電能的轉換最大化。分類如下圖 31： 單晶硅 結晶硅 硅 基 材料 非晶硅 主體型 薄膜型 多晶硅 單晶硅 多晶硅 光 伏 電 池 多化合 物 二六族 三五族 ：碲化鎘、硒化銦銅 ：砷化鎵、磷化銦、磷化鎵銦 其它材料 圖 31 太陽能電池的分類 太陽能電池光伏陣列輸出的主要參數(shù) 確定太陽能電池光伏陣列輸出的主要參數(shù)有：開路電壓 Voc、短路電流 Isc、 峰值功率 Pmax 其輸出曲線如下圖 32： 12 圖 32 太陽能電池光伏陣列輸出曲線 從圖中可以看出 ， 當太陽能電池光伏陣列的輸出電壓很小時 ， 隨著電壓的增 大，輸出電流變化很小，但當輸出電壓超過 臨 界值 Vmp 時，隨著電壓的增 大 ， 電 流下降很快 。 11 3 光伏模擬器 光伏電池 光伏電池是一種能量轉換的光電組件 ， 在太陽光照射光伏電池后 ， 通過光電 效應 ， 將光的能量轉換為電能 。 下表 22 是日本微電網(wǎng)的 一些結構和供電模式。 如下表 21 就是歐美國 家一些商用微電網(wǎng)技術。 微電網(wǎng)的使用 盡管現(xiàn)在世界上還是以大電網(wǎng)更為常見 ， 但是對于微電網(wǎng)的使用各個國家也 是持支持態(tài)度的。 實際生產(chǎn)中對于存在直流微電網(wǎng)的 系統(tǒng)不僅僅需要考慮各種微電源的不確定性，還需要考慮并網(wǎng)與離網(wǎng)的相互機 制 ， 直流微電網(wǎng)并入大電網(wǎng)將改變系統(tǒng)的幾個 ， 增加潮流的不確定 性 。 該功率變換器可以實現(xiàn)分布式直流供電系統(tǒng)與大電網(wǎng)的 連接 ， 可以控制電網(wǎng)與直流母線之間的能量相互傳遞 ， 提高整個系統(tǒng)的能源利用 率，為以后變換器的研究提供經(jīng)驗。 微電網(wǎng)內部的分布式控制、 集中協(xié)調的控制運行可以說是實現(xiàn)微電網(wǎng)應用的關鍵技術 [7]。 直流微電網(wǎng)的并網(wǎng)方式及控制方法 微電網(wǎng) 之中會包含許多不同的微電源 ， 它們的運行特性各不相同 ， 這就要對 不同的電源采用不同的控制方法 。 如果供電系統(tǒng)采用高電壓 ， 就需要考慮電弧放電等安全問 題 ， 如果采用低 電壓則電阻損耗會增加 ， 這就會增大系統(tǒng)的能量損耗 。 8 直流微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的關鍵問題 直流供電系統(tǒng)在全世界發(fā)展迅速 ， 但面臨的難題同樣十分多 。 該實驗數(shù)據(jù)得出 ， 使用直流 供電系統(tǒng)消除交直轉化過程每臺服務器至少可以降低 %耗電量 。 為了跟上未來對直流供電 的需求，很多國家都在研究更高電壓的直流供電系統(tǒng)。 若仍用 48V 的直流電壓 ， 必然會使電源設備效率 低 、 體積大 等 ?？傮w來講，直流供電系統(tǒng)在家庭用電中的發(fā)展十分迅速 ， 相 信真正普及推廣很快就會到來。日本 NTT 公司已經(jīng)開發(fā)出了 400V 直流的電源插頭和插排，該公司 還開發(fā)出來支持 380V 的直流供電系統(tǒng)，現(xiàn)正面臨試驗。 如日本廠商提出 的 “DC 環(huán)保家庭 ” 。 正因為有這些優(yōu)勢 ， 可以說直流微電網(wǎng)對于未來太陽能利用有著十分重要的 作用，而直流微電網(wǎng)對于傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)也是一次十分重要的變革。 （ 3） 與交流微電網(wǎng)相比 ， 直流 微電網(wǎng)中的換流裝置要少了不少，這就大大降低了系統(tǒng)成本和能量損耗 。 （ 2）直流 微電網(wǎng)中各微電源更容易實現(xiàn)協(xié)調控制。 不需如同交 流電網(wǎng)那樣考慮電源的輸出電壓的頻率、相位等。 相比于交流微電網(wǎng)，直流 微電網(wǎng)具有以下幾點優(yōu)勢 ： （ 1） 直流微電 網(wǎng)系統(tǒng)成本和損耗將大幅度減 少 。 可 以說直流微電網(wǎng)在供電領域的應用可以大大改善當今世界緊張的能源問題。 采用微電網(wǎng)因其輸送電能的靈活性深受重 視 ， 但在微電網(wǎng)中 ， 直流微電網(wǎng)相比較于交流微電網(wǎng)則具有更大的 優(yōu) 勢 。 6 單相交流母線 三相交流母線 配電網(wǎng) AC AC AC DC DC DC 直流母線 DC DC DC DC DC AC DC AC DC DC 交流 直流 儲能 儲能 交 流 直 流 DG DG 直流負荷 圖 22 直流微電網(wǎng)的基本結構 直流微電網(wǎng)的特點 現(xiàn)在社會對于能源的應用主題在于節(jié)能與環(huán)保 ， 開發(fā)太陽能從本質上來講也 是為了這兩點 。與 交流微電網(wǎng)相比，直流微電網(wǎng)因其電壓變換少，這 樣能夠減少在電壓變換時的能量損耗 。微電 網(wǎng)的控制系統(tǒng)如下圖 21 所示： 圖 21 微電網(wǎng)的控制結構 微電網(wǎng)分為直流微電網(wǎng)與交流微電網(wǎng)兩種 ， 其中直流微電網(wǎng)中系統(tǒng)中的儲能 裝置 、 DG、 負荷等均通過電力電子變換裝 置 接入直流母線 ， 系統(tǒng)結構如下圖 22。 5 2 直流微電網(wǎng) 直流微電網(wǎng)的結構 微電網(wǎng)是相對于常規(guī)大電網(wǎng)而言的 ， 是指多個分布式電源及相關負載按一定 的拓撲結構構成的網(wǎng)絡 ， 并通過靜態(tài)開關并至大電網(wǎng) 。直流 微電網(wǎng)技術與光伏發(fā)電技術都是世界尖端技術 ， 要說明這些技術的優(yōu)越性和基本 原理。 文中主要 介紹現(xiàn)行的直流微電網(wǎng)和光伏模擬器的方案 ， 研究光伏電池的特點和在生產(chǎn)中的 的特性。我國的太陽能光伏發(fā)電前景 也是一片光明，預計到 2020 年太陽能光伏發(fā)電成本在我國將下降到 元 / （ kwh） ,我國的太陽能光伏發(fā)電技術將達到世界先進水平 [5]。 隨著技術的突破 ， 太陽能光伏發(fā)電產(chǎn) 業(yè)將不斷完善與發(fā)展，成本將進一步降低。 光伏發(fā)電的研究前景 近些年人類的發(fā)展對地球環(huán)境造成了很大的破壞 ， 而環(huán)?，F(xiàn)在也成為了各個 國家注重的，越是發(fā)達的國家越注重對環(huán)境的保護。到 2021 年我國太陽能光伏發(fā)電累計裝機容量達到 35MW， 占世界份額的 3%。隨著技術 的進步，太陽能電池的光電轉化率與太陽能電池的使用壽命必將繼續(xù)提高。目前警惕硅光電池光電轉化率達到 15%，單晶硅光電池光電轉化率 高達 %。目前來說，太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)商業(yè)化，在國際上太陽能光伏發(fā) 4 電的成本約為 美 元 （ kwh） ,太陽能光伏電池的價格約為 美元 /W， 并網(wǎng) 價格約為 6 美元 /W。 90 年代后期太陽能光伏發(fā)電 的發(fā)展達到一個頂峰 ， 是當時世界上成長最快的高新技術產(chǎn)業(yè)之一 。 光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀 當今世界上光伏發(fā)電發(fā)展十分迅速 ， 特別是經(jīng)濟發(fā)達的國家對太陽能光伏發(fā) 電十分重視 ， 大力發(fā)展 。 國家能源局也計劃在 “ 十二五 ” 期間建設 30 個微電網(wǎng)示范工程，各級政府已經(jīng) 出臺了一些支持性政策 ， 自下而上推動力越來越顯著 。 要改善這些情況微電網(wǎng)就是我國電力事業(yè)發(fā)展的一 種重要途徑 ， 使電能的供應能夠跟上經(jīng)濟發(fā)展的腳步 。 在我國 經(jīng)濟飛速發(fā)展的背景下 ， 對電能的質量與穩(wěn)定性 要求也日益增大 。直流微電網(wǎng)的出現(xiàn)能夠減少電力系統(tǒng)能耗、提高電力系統(tǒng)的可靠性 。 在我國微電網(wǎng) 方面的研究尚處于起步階段，但是微電網(wǎng)的特點是十分適合我國電力發(fā)展的。 歐盟也有相應的微電網(wǎng)項目 ， 因為歐 盟希望能夠優(yōu)化電源到用戶的產(chǎn)業(yè)鏈來發(fā)展分布式微電源 ， 而因為歐盟的電源與 負荷相隔較近 ， 因此歐盟的研究方向主要在微電網(wǎng)的互聯(lián)的問題 。 CERTS 對微電網(wǎng)的定義為：微電網(wǎng)是一種由微型電源和負荷共同組成的系統(tǒng)， 它可以同時提供電能和熱量 。 直流微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀 從 2021 年美國 CERTS 微電網(wǎng)被提出以 來 ， 經(jīng)過美國 、 日本 、 歐盟等國家的 科學家研究與實踐，微電網(wǎng)定義慢慢被完善。 總之從直流微電網(wǎng)的特點可以看出直流微電網(wǎng)光伏發(fā)電在未來 對太陽能的 開發(fā)利用中必將起到無法估量的作用 。 （ 4） 直流微網(wǎng)通可以供給很高 的電能質量 ， 因其負荷側的換流裝置 ， 當某處負荷發(fā)生短路故障 是 ， 其余負荷不 受影響 ， 供電有保障 。 （ 2） 直流微網(wǎng)中因其能量只與直流 母線電壓有關 ， 利于各個微源的協(xié)調控制 。而母線也只需一次 DC/AC 逆變器即可 。 而利用直流微電網(wǎng)的光伏模擬器對于太陽能的利用 又尤其獨特的優(yōu)越性，從直流微電網(wǎng)的特點來講可以歸納為以下幾個方面 ： （ 1） 直流微電網(wǎng)中不需考慮交流微源的輸出電壓 、 相位 、 頻率等 ， 可直接接入直流母 線。 目前世界上的太陽能光伏發(fā)電技術主要核心是光伏發(fā)電系 統(tǒng)中的光伏陣列 ， 只要研究出能適應各種條件下的光伏陣列 ， 就能將太陽能 的利 用效率最大化。 這種發(fā)電用電 方式安裝簡單利于推廣 ， 受到許多國家的重視 。光伏屋頂是指將光伏電池陣列安裝在屋頂或者墻壁 ， 就 2 地發(fā)電用電 。 從上個世紀開 始 ， 各國已經(jīng) 開始了對太陽能的研究利用 。據(jù)相關計算，太陽每一秒鐘發(fā)出的能量相當于地球上 億億噸 煤燃燒產(chǎn)生的熱量，而其中照射到地球表面的約為全球發(fā)電力總和的 20 萬倍。 目前來說，最為清潔可靠的可再生能源當屬太陽能。 而還有一種比較特別的能源核能也受到廣泛的研究 ， 但是隨著前蘇聯(lián)切爾諾貝利 核泄漏事件和 2021 年日本地震引起的核泄漏事情給社會造成了極大的危害，人 們對核能利用的副作用更加關注 ， 這就要求對核能的利用的技術必須更加成熟過 關 。 目前對一些可再生的 能源如水力 、 風能 、 潮汐 、 地熱能等的開發(fā)利用受到了廣泛的關注 。 可以說未來如果人類還是如此 依賴化石能源必將造成十分嚴重的環(huán)境 、 氣候問題 。 可以說人 類面臨的不僅僅是能源的匱乏，還有生存環(huán)境的挑戰(zhàn)?？梢哉f未來五十年，人類將把地球上幾億年 儲存的化石能源消耗殆盡 。 但這些化石能源都是不可再生且及其 有限的能源 。 關鍵詞： 直流微電網(wǎng)；光伏模擬器；微電網(wǎng)；光伏陣列 ABSTRACT Solar energy is a green energy that can not be depleted .lacking of energy is in the attention of many countries today,but humanity has not done enough for the development and utilization of solar use of solar energy mainly in photovoltaic systems,while the PV array is the core of the PV system and is an important part of the realization of solar energy to electrical energy , due to the high research costs of the PV array,low efficiency,large area,which gives science t great article describes the current situation and prospects of the development of the DC microgrid PV simulator to understand the structure and characteristics of the DC microgrid photo v