【正文】 鈞石 、 蚌埠普樂 、 河北新奧等一批硅薄膜電池生產(chǎn)企業(yè) 。2040年光伏發(fā)電量達(dá) 7368TWh,占全球發(fā)電量的 21%。 國際能源組織(IEA)對太陽能光伏發(fā)電的未來發(fā)展長期預(yù)測認(rèn)為 ： 2020年世界光伏發(fā)電量占總發(fā)電量的 1%,2040年占總發(fā)電量的 20%。 ＥＰＩＡ 采用情景分析的方法 ,就政策驅(qū)動情景和正常發(fā)展情對未來 ５ 年全球的光伏市場 、 太陽能電池供給與需求 、 多晶硅技術(shù)與薄膜生產(chǎn)能力等進(jìn)行了預(yù)測 ,預(yù)測結(jié)果如圖 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 6頁 圖 2020— 2020全球光伏發(fā)電狀況 預(yù)測結(jié)果表明 ： 在政策驅(qū)動下 ,2020年全球新增光伏發(fā)電需求將達(dá)到 ,５ 年后的 2020年光伏發(fā)電需求將高達(dá) 22GW,平均年增長率為 32%。 在各國的政策扶持下 ,光伏產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展并且開始向一些發(fā)展中國家擴(kuò)展 ,這對于能源和環(huán)境來說都是利好消息 。 光伏發(fā)電技術(shù)帶來的產(chǎn)業(yè)在政策法規(guī)的強(qiáng)力助推下 ,呈快速 、 增速發(fā)展 。 太陽能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá) 80 萬千瓦 ,如果把地球表面 %的太陽能轉(zhuǎn)為電能 ,轉(zhuǎn)變率為 5%,每年發(fā)電量可達(dá) *1012 萬千瓦時 ,相當(dāng)于目前世界上能耗的 40倍左右 。 很快人們就把目光聚焦在了身邊的可再生能源 ,風(fēng)能、太陽能、地?zé)?、生物質(zhì)發(fā)電 ?? 這些新能源都成為替代傳統(tǒng)一次性能源的新目標(biāo) 。 傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少 ,能源問題已經(jīng)成為不容忽視的全球性問題 。鈾剩余可采年限 73年 ,其年占世界能源總消耗量的 %。天然氣剩余可采年限 ,其年占世界能源總消耗量的 %。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 1頁 南 京 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 作 者 : 李建明 準(zhǔn)考證號 044911209051 教學(xué)點 : 常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) : 機(jī)電一體化 題 目 : 小型太陽能電站的設(shè)計 指導(dǎo)者： 章麗紅 講師 評閱者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 年 月 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 2頁 目錄 第一章 緒論 ............................................................. 4 本課題研究的背景和意義 ........................................... 4 太陽能發(fā)電研究現(xiàn)狀 ........................................... 4 國外太陽能發(fā)電現(xiàn)狀 ......................................... 4 我國太陽能發(fā)電現(xiàn)狀 ......................................... 6 太陽能發(fā)電發(fā)展趨勢 ......................................... 8 本課題研究主要內(nèi)容 ............................................... 8 第二章太陽能光伏發(fā)電站的組成和原理 ...................................... 10 太陽能發(fā)電站系統(tǒng)的組成 .......................................... 10 離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) .............................................. 10 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) .............................................. 11 光伏電池的工作原理和輸出特性 .................................... 11 光伏電池工作原理及分類 ..................................... 11 光伏電池的輸出特性 ........................................ 13 蓄電池及其充電方式 .............................................. 16 蓄電池的選擇 ............................................... 16 鉛蓄電池充電方式的選擇 .................................... 17 第三章 最大功率點跟蹤原理和方法 ......................................... 21 太陽能最大功率點 跟蹤 ............................................ 21 小結(jié) ............................................................ 22 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 3頁 第四章 基于 SPWM 波的正弦波逆變器的設(shè)計 .................................. 24 逆變 器的主要功能和分類 .......................................... 24 PWM 波形工作基本原理 ............................................. 25 SPWM 波的生成 .................................................... 27 自然法生成 SPWM ............................................ 27 規(guī)則采樣法生成 SPWM 波 ..................................... 29 SPWM 逆變 器電路的設(shè)計 ............................................ 29 逆變主電路架構(gòu)及功能 ...................................... 29 橋式逆變器數(shù)學(xué)模型 ........................................ 30 全橋逆變器數(shù)學(xué) 模型 ......................................... 30 三角形波產(chǎn)生電路 .......................................... 32 標(biāo)準(zhǔn)正弦波產(chǎn)生電路 ........................................ 35 全橋式逆變器電路原理框圖 .................................. 36 SPWM 產(chǎn)生電路 .............................................. 37 閉環(huán)控制電路 .............................................. 40 結(jié) 論 ................................................................... 44 致 謝 .................................................................. 45 參考文獻(xiàn) ................................................................ 46 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 4頁 第一章 緒論 本課題研究的背景和意義 根據(jù)世界能源權(quán)威機(jī)構(gòu)的分析 ,世界已探明的主要礦物燃料儲量和開采量不容世人樂觀 。 石油剩余可采年限僅有 41 年 ,其年占世界能源總消耗量的 %。煤炭剩余可采年限 230年 ,其年占世界能源總消耗量的 %。另有水力 ,其年占世界能源總消耗量的 %。 尋找新能源 ,已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急 。 而每天豐富的太陽輻射能是取之不盡、用之不竭的 ,無污染 ,廉價 ,是人類能夠自由利用的能源 ,成為最先納入人們視野的最佳選擇 。 太陽能發(fā)電研究現(xiàn)狀 國外太陽能發(fā)電現(xiàn)狀 自從 20世紀(jì) 70年代全球發(fā)生世界性石油危機(jī)以來 ,太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國家引起了極大的重視 ,各國政府從環(huán)境保護(hù)和能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的角度出發(fā) ,紛紛制定政策 ,鼓勵和支持太陽能光伏發(fā)電技術(shù) 。 根據(jù)歐洲光伏工業(yè)協(xié)會 (EPIA)的研究報告 ,全球光伏產(chǎn)業(yè)在過去十年高速發(fā)展 ,增長速度逐年遞增 ,從 1998 年到 2020 年 ,全球累計光伏裝機(jī)容量年均增長率在 30％ 以上 ,見圖 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 5頁 圖 歷年全球光伏發(fā)電累計容量 2020全球累計裝機(jī)容量已接近 15GW,比 2020年的 9GW增加了 ,增長率創(chuàng)新高 ,達(dá)到 60%。 在目前全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響下 ,短期內(nèi)光伏發(fā)電市場并不穩(wěn)定 ,但是未來迅猛發(fā)展的趨勢是不會改變的 。而在正常展方案情況下 ,2020年全球的光伏發(fā)電需求將因全球經(jīng)濟(jì)的不景氣滯留在 ,于得不到經(jīng)濟(jì)支持到 2020年僅為 12GW,20202020年 ５ 年間平均年增長率為 7%。 歐洲光伏工業(yè)協(xié)會 （ EPIA） 對光伏發(fā)電的預(yù)測為 :2020年世界太陽能光伏組件年產(chǎn)量將達(dá)到 40GWh,總裝機(jī)容量為 195GW,發(fā)電量為274TWh,占全球發(fā)電量的 1%,太陽電池的組件成本下降到每 1峰瓦 1美元 。 我國 太陽能發(fā)電現(xiàn)狀 近幾年 ,中國光伏產(chǎn)業(yè)迅速崛起 ,并成為全球最大的太陽能電池生產(chǎn)國 。 隨著技術(shù)不斷發(fā)展 ， 我國薄膜電池技術(shù)的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化實驗 ， 終于與國際保持同步 。 四川大學(xué)的碲化鎘電池技術(shù)也展現(xiàn)出了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的前景 。 2020年前太陽能電池發(fā)電量的一半以上將來自薄膜太陽能電池 。中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈正在形成 。 據(jù)統(tǒng)計 ， 2020年 ， 我國光伏發(fā)電設(shè)備新增裝機(jī)容量 kW， 同年我國累計光伏裝機(jī)容量為 kW， 同比增長 42%， 在 《 可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃可再生能源重點發(fā)展領(lǐng)域和目標(biāo) 》 中 2020年太陽能 伏發(fā)電目標(biāo) 30萬 kW。 隨著薄膜電池的推廣使用 ， 光伏發(fā)電的成本可能會從原來每度光電薄膜電池的上網(wǎng)電價 4元降至 1元左右 ， 在很大程度上降低了成本 。 （ 2） 太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)造價依舊較高 ， 從而導(dǎo)致市場規(guī)模相對較小 ， 達(dá)不到理想的規(guī)模經(jīng)濟(jì)程度 ， 制約了光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用 。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 8頁 太陽能發(fā)電發(fā)展趨勢 我國太陽能資源豐富 ， 理論儲量達(dá)每年 17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤 ， 太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常大 。 在我國發(fā)展大型光伏并網(wǎng)發(fā)電 ， 是改變和優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)的理想選擇 ， 也是可持續(xù)電力供應(yīng)的理想模式 。 我國 108萬平方公里的荒漠面積為建設(shè)大型的太陽能電站提供了廣闊的土地資源 ， 其年總輻射在 1600kWh/m以上 ， 如果利用其 1/10安裝并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) ， 每年的發(fā)電量可以達(dá)到 10萬多億千瓦時 ． 相當(dāng)于全國用電量的 6倍 。 沙漠所處的地理位置恰好是太陽能資源豐富區(qū) ， 盡管不同的地區(qū)均可獲取太陽能 ， 但在沙漠地區(qū)建設(shè)太陽能電站 ， 不僅具備較好的太陽能光照資源 ， 而且不占用寶貴的耕地 。 中國無論太陽能資源還是沙漠資源 ， 都具有足夠的優(yōu)勢 ，