【正文】 用的中小系統(tǒng)居多，都屬于獨(dú)立型用戶。光伏發(fā)電成本高，無(wú)法與常規(guī)能源競(jìng)爭(zhēng)，所以更需要政府制定強(qiáng)有力的法規(guī)和政策支持以驅(qū)動(dòng)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)無(wú)論在生產(chǎn)規(guī)模上，還是在自動(dòng)化水平上仍然有很大差距，面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。得益于近年來(lái)各方面對(duì)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重視，目前我國(guó)已經(jīng)形成了完整的太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈。到2010年，全國(guó)建成多處大型并網(wǎng)光伏電站，總?cè)萘繛?萬(wàn)kW。2007年8月，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》更對(duì)并網(wǎng)光伏發(fā)電建設(shè)提出了明確的發(fā)展目標(biāo)，到2010年，全國(guó)建成1000個(gè)屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目，總?cè)萘繛?萬(wàn)kW。單晶硅電池實(shí)驗(yàn)室效率達(dá)20%，批量生產(chǎn)率達(dá)14%，多晶硅實(shí)驗(yàn)室效率達(dá)12%，與發(fā)達(dá)國(guó)家的效率在不斷減小。隨著我國(guó)能源需求的不斷增長(zhǎng)，以及化石能源消耗帶來(lái)的環(huán)境污染的壓力不斷加劇，新能源和可再生能源的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到國(guó)家的重視和社會(huì)的關(guān)注。并且光伏集中發(fā)電、光伏建筑等發(fā)展迅速，已逐漸成為市場(chǎng)主力。 此外，意大利、印度、瑞士、法國(guó)、荷蘭、西班牙都有類似的計(jì)劃，并投巨資進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)和加速工業(yè)化進(jìn)程。1999年1月起開(kāi)始實(shí)施“十萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”。德國(guó)政府是世界上最早和最積極倡導(dǎo)鼓勵(lì)光伏應(yīng)用的國(guó)家之一。日本相繼頒布了一系列鼓勵(lì)包括太陽(yáng)能在內(nèi)的可再生綠色能源研究與應(yīng)用地法規(guī)，極大地推動(dòng)了日本光伏工業(yè)地發(fā)展與應(yīng)用。該計(jì)劃現(xiàn)已由加州施實(shí)。2002年。為了鼓勵(lì)太陽(yáng)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用，各國(guó)政府積極制定各種優(yōu)惠政策來(lái)推動(dòng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展[3]。之后，光伏發(fā)電技術(shù)開(kāi)始逐漸被關(guān)注，各國(guó)政府和工業(yè)界的研究機(jī)構(gòu)投入了大量的人力、物力加強(qiáng)光伏發(fā)電技術(shù)方面的研究和開(kāi)發(fā)。19世紀(jì)70年代赫茲根據(jù)光伏效應(yīng)利用固體硒材料制成了光伏電池。光伏發(fā)電是將照射到太陽(yáng)能電池上的光直接變換成電能輸出。是人類最終可以依賴的能源。太陽(yáng)能發(fā)電有熱發(fā)電和光發(fā)電兩種方式。從能源供應(yīng)等諸多因素考慮，太陽(yáng)能無(wú)疑是符合可持續(xù)發(fā)展的理想的綠色能源，同時(shí)太陽(yáng)能也即將成為21世紀(jì)最重要的能源之一。我國(guó)高度重視可再生能源事業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)更加大了對(duì)可再生能源發(fā)展的支持力度，包括國(guó)家科技資金投入、政府性工程及優(yōu)惠政策制定等。在德國(guó)、丹麥等國(guó)家可再生能源發(fā)電的裝機(jī)已經(jīng)達(dá)到較高的水平。在化石能源的局限性和環(huán)境保護(hù)的壓力下，世界上大部分國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)這些綠色新型能源和可再生能源的發(fā)展支持。按目前的消耗速度，中國(guó)的現(xiàn)有能源儲(chǔ)量至多可使用50年。伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，化石能源的儲(chǔ)量也在日趨枯竭。關(guān)鍵詞：光伏電池，逆變器，最大功率點(diǎn)跟蹤，孤島效應(yīng)， MATLAB仿真AbstractWith the growing energy crisis and environmental problems, clean energy is greatly promote the development process. Solar energy as a new kind of energy for its no pollution, safe and reliable, widely available energy advantages, such as more and more get the favor of people. No matter from the near future or longdated and, no matter from the Angle of energy and environment, or from remote areas and special applications demand point of view, solar power generation is extremely attractive. So the study of photovoltaic power generation system has bee both a rewarding and meaningful. Through the study of theoretical research of photovoltaic power generation system, established a plete system of photovoltaic power generation system, this paper indepth study the photovoltaic cells under different illumination intensity, temperature, voltage, power output characteristics. In this paper, the research emphasis is the control technology of photovoltaic power generation system, and the simulation results in MATLAB/SIMULINK environment. Discussed a variety of maximum power point tracking methods。討論了多種最大功率點(diǎn)跟蹤方法；且分別討論學(xué)習(xí)了在光伏并網(wǎng)和獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)情況下的逆變器和MPPT的控制，并建立了仿真模型，提出了相應(yīng)的控制策略。通過(guò)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的理論研究學(xué)習(xí)，建立了完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)體系，本文深入的研究了光伏電池在不同光照強(qiáng)度、不同溫度下的電壓、功率輸出特性。無(wú)論從近期還是遠(yuǎn)期，無(wú)論從能源環(huán)境的角度還是從邊遠(yuǎn)地區(qū)和特殊應(yīng)用領(lǐng)域需求的角度考慮，太陽(yáng)能發(fā)電都極具有吸引力。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（設(shè)計(jì)論文）題 目：光伏發(fā)電系統(tǒng)建模及其仿真51光伏發(fā)電系統(tǒng)建模及其仿真摘要伴隨著能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的不斷加劇，清潔能源的發(fā)展進(jìn)程被大大的推進(jìn)了。太陽(yáng)能作為一種新能源以其沒(méi)有污染，安全又可靠，能量隨處可以得到等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的青睞。那么對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究則就變得既有價(jià)值又有意義。本文的研究重點(diǎn)是光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)，以及在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境下的仿真結(jié)果。且在最后論述了孤島效應(yīng)的產(chǎn)生和反孤島策略，用電壓頻率檢測(cè)法完成了孤島檢測(cè)與保護(hù)。 And, respectively, to discuss the study under the condition of independent power generation and photovoltaic (pv) grid system of the inverter with MPPT control, and established the simulation model, put forward the corresponding control strategy. And islanding is discussed at the end of the production and the reverse island strategy, using frequency voltage tests pleted island detection and protection. Keywords: photovoltaic batteries, inverter, maximum power point tracking, islanding, the MATLAB simulation 目錄摘要 IAbstract I第一章 緒 論 1 1 1 1 1 1第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)概述 1 1 1 1 1 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 1 1第三章 光伏發(fā)電系統(tǒng)建模及其仿真 1 1 光伏電池陣列的數(shù)學(xué)模型 1 光強(qiáng)和溫度對(duì)光伏電池輸出結(jié)果的影響 1 1 1 1 1第四章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù) 1 1 1 1 1 最大功率控制技術(shù)仿真 1 1 1 電流環(huán)的分析建模 1 1 1 光伏充電控制分析 1 1第五章 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的孤島效應(yīng) 1 1 孤島效應(yīng)的檢測(cè) 1 1 1結(jié)論 1展望 1參考文獻(xiàn) 1致謝 1第一章 緒 論能源一直是人類社會(huì)生存和發(fā)展的動(dòng)力和源泉。在國(guó)內(nèi)，據(jù)官方統(tǒng)計(jì)，僅去年一年，[1]?？上驳氖牵S著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類發(fā)現(xiàn)了核能、地?zé)崮?、潮汐能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等多種新型能源。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)對(duì)能源的需求越來(lái)越大。為促進(jìn)可再生能源的發(fā)展，各國(guó)不僅繼續(xù)加大對(duì)可再生能源技術(shù)研發(fā)的投入，同時(shí)從立法和政策方面也都采取措施支持可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用，加快其發(fā)展步伐，使之成為實(shí)現(xiàn)能源多樣化、應(yīng)對(duì)氣候變化和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要替代能源。尤其是《中華人民共和國(guó)可再生能源法》的頒布，有力地推動(dòng)了我國(guó)可再生能源發(fā)展的進(jìn)程，進(jìn)一步保障了我國(guó)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)概念和建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會(huì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。太陽(yáng)能是從太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)射的電池輻射能是太陽(yáng)內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量，*109萬(wàn)kW[2],能量密度為1kW/m2左右。太陽(yáng)能以其分布廣泛,取之不盡,用之不竭,又安全潔凈等優(yōu)點(diǎn),正逐漸成為人類理想的新一代可再生能源。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是太陽(yáng)能利用的一種重要形式，是直接將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，多種發(fā)電方式中，光伏發(fā)電是主流。1839年法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)光生伏打效應(yīng)(光電效應(yīng)的一種)。1973年全球石油危機(jī)爆發(fā)，導(dǎo)致能源價(jià)格大幅度上升，這引起了人們對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)的濃厚興趣[13]。太陽(yáng)能光伏發(fā)電自20世紀(jì)80年代起發(fā)展迅速，每年以30%到40%的速度迅猛增長(zhǎng)[2]。 1996年，在美國(guó)能源部的支持下，美國(guó)政府開(kāi)始了一項(xiàng)“光伏建筑物計(jì)劃”，投資20億美元，1997年美國(guó)政府在全世界率先宣布發(fā)起“百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃氣。年可減排COZ 。日本政府早在1974年就公布了“陽(yáng)光計(jì)劃”，1993年又提出“新陽(yáng)光計(jì)劃”，旨在推動(dòng)太陽(yáng)能研究計(jì)劃全面、長(zhǎng)期地發(fā)展。2002年，%增長(zhǎng)，計(jì)劃到2010年一半以上的新居屋頂將安裝光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)。1990年，德國(guó)政府率先推出“1000太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，1993年，德國(guó)首先開(kāi)始實(shí)施由政府投資支持，被電力公司承認(rèn)的1000屋頂計(jì)劃，繼而擴(kuò)展為2001)屋頂計(jì)劃，1998年德國(guó)政府進(jìn)一步提出了10萬(wàn)光伏屋頂計(jì)劃，同時(shí)研究開(kāi)發(fā)與建筑相結(jié)合的專用光伏組件等。德國(guó)政府頒布的“可再生能源法”于2000年4月1日正式生效。從世界范圍來(lái)講，光伏發(fā)電己經(jīng)完成了初期開(kāi)發(fā)和規(guī)模應(yīng)用發(fā)展，示范階段，現(xiàn)在正在向大批量生產(chǎn)和規(guī)模應(yīng)用發(fā)展，從最早作為小功率電源發(fā)展到現(xiàn)在作為公共電力的并網(wǎng)發(fā)電，其應(yīng)用范圍也己遍及幾乎所有的用電領(lǐng)域。 我國(guó)是世界上主要的能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)之一，提高能源利用效率，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)新能源和可再生能源是實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展在能源方面的重要選擇。經(jīng)過(guò)十年的努力，我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)也有很大的提高，光伏電池轉(zhuǎn)換效率也提高了。截至2007年10月，全國(guó)已建和在建的并網(wǎng)光伏發(fā)電工程共有30多個(gè)，總裝機(jī)容量達(dá)1 OMW左右。到2020年，全國(guó)建成2萬(wàn)個(gè)屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目，總?cè)萘窟_(dá)到100萬(wàn)kW。到2020年，全國(guó)光伏電站總?cè)萘窟_(dá)到20萬(wàn)kW[4]。據(jù)了解，隨著國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用及快速發(fā)展，其上游的多晶硅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)已日趨成熟，尤其是從國(guó)內(nèi)及全球現(xiàn)有生產(chǎn)工藝水平看，已可實(shí)現(xiàn)整個(gè)多晶硅生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈和系統(tǒng)內(nèi)部的封閉運(yùn)行，從而接近零排放水平。光伏企業(yè)的發(fā)展靠市場(chǎng)，光伏市場(chǎng)的發(fā)展靠政策。 光伏發(fā)電有兩種發(fā)電方式：獨(dú)立發(fā)電,并網(wǎng)發(fā)電。但是近幾年科技不斷發(fā)展，光伏發(fā)電的不斷改進(jìn)， 因此，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)及其市場(chǎng)發(fā)生了極大的變化，開(kāi)始由邊遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)獨(dú)立發(fā)電逐步向城市并網(wǎng)發(fā)電、光伏建筑集成的方向快速邁進(jìn)。(a)光伏并網(wǎng)和光伏應(yīng)用裝機(jī)容量對(duì)比圖 (b)光伏并網(wǎng)裝機(jī)容量所占比例 世界光伏應(yīng)用領(lǐng)域年安裝容量統(tǒng)計(jì)對(duì)比圖 本論文主要通過(guò)學(xué)習(xí)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電原理以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制功能，對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行全面了解。其次，針對(duì)光伏發(fā)電的控制系統(tǒng)，研究不同的控制方式和控制策略，建立對(duì)系統(tǒng)影響較大的系統(tǒng)控制模型。所謂光生伏特效應(yīng)[1]，就是指物體在吸收光能后，其內(nèi)不能傳導(dǎo)電流的載流子分布狀態(tài)和濃度發(fā)生變化，由此產(chǎn)生出電流和電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無(wú)噪聲、低污染、無(wú)需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)同期較短的優(yōu)點(diǎn)。目前光伏發(fā)電工程上廣泛實(shí)用的光電轉(zhuǎn)換器件主要是硅光伏電池，包括單晶硅、多晶硅，和非晶硅電池，其中單晶硅光伏電池的生產(chǎn)工藝技術(shù)成熟，已進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成PN結(jié)。 光生伏特效應(yīng)原理太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)通常由[2]太陽(yáng)電池組件、蓄電池、控制器、逆變器、等幾部分構(gòu)成。理論上講,光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級(jí)電站,小到玩具,光伏電源其實(shí)無(wú)處不在。由太陽(yáng)能電池組件按系統(tǒng)要求串、并聯(lián)而成，它是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的核心部件。當(dāng)光照不足或晚上、或者負(fù)載需求大于太陽(yáng)能電池組件所需發(fā)電量時(shí)，將儲(chǔ)存的電能釋放以滿足負(fù)載的能