李红霞本科毕业论文

李红霞本科毕业论文 Nanchang Hangkong University 题目 太阳能光伏利用的前景和MPPT策略研究 学院 新能源工程学院 专业 光伏材料应用技术(080206) 姓名 李虹霞 学号 2105250151 指导老师 李 一 龙 职称 助教 2012年4月 目 录 引言 ....................................................... 3 摘要.............................................................. 4 1国际太阳电池和光伏发电的进展 .................................... 5 2中国太阳电池和光伏发电的进展 .................................... 8 2.1太阳电池与材料的研究 .......................................... 9 2.2太阳电池生产 .................................................. 10 2.3光伏应用 ...................................................... 10 2.4国际合作 ...................................................... 10 3光伏发电的前景 .................................................. 11 4我国光伏产业发展的障碍与对策 .................................... 11 5、太阳能光伏阵列伏安特性分析 ........................................................... 13 6、MPPT策略制定 .......................................................................... 15 7、独立式光伏系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 .................................................................. 16 8结论 ............................................................................................... 17 9参考文献 ........................................................................................ 18 10致谢 ............................................................................................. 19 2 一、引言 随着社会的发展，人类对能源的需求越来越大，而现阶段所使用的主要是化石能源。化石能源的使用对生态环境造成了严重的破坏。在过去的100年中，全球平均气温上升了0(3(0(6?全球海平面平面平均上升了10-25cm。人们预计:如果不对室气体采取减排措施，从21世纪初起，全球平均气温每lo年将升高0(2"C，到2100年全球平均气温升高13(5?。同时，化石能源的储量有限，它的枯竭不可避免。本世纪初进行的关于世界能源储量数据的调查显示;石油可开采量为39，9年，天然气可开采量为61年，煤炭可开采最为227年。 随着化石能源的逐步消耗，能源危机已展现在人类眼前，开发新能源是人类社会进步和发展的关键。太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分，被认为是当前世界上最有发展前景的新能源技术，各发达国家均投入巨额资金竞相研究开发，并积极推进产业化进程，大力开拓市场应用。2004年全世界生产总量达l199(70MW，相比2003年增长超过60,。本世纪初，众多国家纷纷制定雄心勃勃的发展规划:日本通产省第二次新能源分委会提出。2010年光伏发电装机达到5GW;欧盟可再生能源白皮书及相伴随的“起飞运动”2010年光伏发电装机达到3Gw;美国能源部国家光伏规划的目标是装机达到4(7GW。如果再加上发展中国家近年一直保持占世界光伏组件总产量10,左右的装机量，预计到2010年世界光伏产业将以按28,的年平均速度发展(成为世界上发展最快的一个产业。 虽然太阳能光伏发电具有无噪声、无污染、使用方便等优点，并得到了广泛的应用;但是光伏电池的价格昂贵，光电转换效率太低，这些都限制了它的进一步推广。提高光伏系统转换效率的途径有四种:改进生产工艺，提高光伏电池的光电转换效率;设置随动系统，使光伏电池保持在最优的角度接收太阳光:优化系统的转换环节，提高系统转换效率:采用最大功率跟踪策略，使光伏电池的工作状态保持在最大功率点附近。由于光伏电池组件出厂后它的光电转换效率固定，没有办法优化调整;随动系统本身耗能较大，可能导致入不敷出，反而降低系统整体装换效率;现今光伏系统转换环节的效率在90,左右，提升空间不大;而在独立系统中，主要采用的是固定电压的方式控制光伏电池的输出，采用最大功率跟踪策略能够有效的提高系统整体转换效率。 3 太阳能光伏利用的前景 摘要:20世纪太阳能科技发展和太阳能利用实践，为21世纪大规模利用太阳能奠定了坚实基础。近来，世界上一些著名分析预测研究机构、跨国公司、太阳能专家和一些国家政府纷纷预测，认为21世纪中叶即2050年前后，太阳能(含风能、生物质能)在世界能源构成中将占50,的份额，那时太阳能将成为世界可持续发展的基础能源。对于这一预测，有人支持，也有人怀疑，意见不完全一致。为了科学地看待这一问题，我们可以从世界矿物能源生产和消费、全球环境保护以及太阳能科技进步三个方面进行一些分析，以便得出比较客观的结论。 世界能源消费量增长一倍，在本世纪初大约需要50年，到本世纪中期缩短到30年，进入80年代大约只要15年。全球矿物能源的消费量越来越大，而全球矿物能源贮量却十分有限。全球石油贮量约1300亿吨，目前全球石油的年消耗量约35亿吨，而亚洲石油的消耗量在激增之中。如果这种趋势不变，则在今后25年中将平均年消耗50亿吨石油，足以把全部贮量耗尽。即使在此期间有新油田发现，专家估计全球石油贮量也不会超过2000亿吨，全球石油资源在三、五十年内将枯竭。今后用什么来代替石油,70年代“石油危机”以后，曾把主要希望寄托在煤的气化和液化，30年快过去了，而这方面的收效甚微，复杂的技术和巨大的投资，制约了气化煤和液化煤的广泛使用。 社会进步和经济发展，需要能源的支撑。但是，用增加煤炭消耗来弥补石油不足，是一条以环境为代价的能源发展道路，是完全行不通的。据测定，直接燃烧:吨煤，产生粉尘3-11kg，二氧化硫60kg，二氧化氮3-9kg，还有大量二氧化碳。我国1995年排放的烟尘为1744万吨，二氧化硫为2370万吨，其中燃煤排放的分别占70,和85,。目前，我国每年燃煤排放的碳已达10亿吨。煤炭的大量开发利用是造成全球环境恶化的主要原因。根据1992年联合国召开的世界环境与发展大会的要求，煤炭的消费不仅不能增加，而应予以限制并逐步减少。 另外，我们可以通过对太阳能利用中最重要的光伏发电进行一些分析，以评估太阳能在下一世纪的发展前景。 以70年代不变价计算，近30年间，太阳电池的价格下降了数十倍。专家预测，通过扩大生产规模和技术进步，2030年以后，光伏发电对常规发电开始具有竞争力。2050年，太阳电池的价格将比现在下降1Q倍，即每瓦4(5元左右，每千瓦时的电价约0;2元左右。从现在起经过50年的发展，那时光伏发电量将占全球总发电量的一半。 以上分析表明，21世纪全球能源结构必将发生根本性变化。当今占主导地位的石油将逐渐减少直至枯竭，完成其历史使命;煤炭的利用将受到限制，但考虑发展中国家发展经济的需要，在2030年前可能还会有所增长，此后将逐渐下降;核能利用，因核安全和核废料处理技术尚未完全解决，若无技术上突破，在今后50年内发达国家会逐渐关闭核电站，发展中国家还会新建一些核电站，二者相抵，总数上不会有什么增加，相反还会有所减少;太阳能和其它可再生能源将替代石油和煤炭，逐渐成为世界能源的主角。 4 对2050年各种一次能源在世界能源构成中所占的比例进行预测，可以得出如下结果:石油0(或甚微)，天然气13,，煤20,，核能10,，水电5,，太阳能(含风能、生物质能)50,，其它2,。 21世纪是人类大规模利用太阳能的世纪，这是不以任何人的意志为转移的历史发展必然结果。 1国际太阳电池和光伏发电的进展 近几年国际上光伏发电快速发展，美国、欧洲及日本制定了庞大的光伏发电发展计划，1997年美国和欧洲相继宣布“百万屋顶光伏计划”，日本1997年补贴“屋顶光伏计划”的经费为9200万美元。美国计划到2010年安装1000,3000MW太阳电池，日本的目标是7600Mw。印度计划1998一2002年太阳电池总产量为150MW，其中2002年为50MW。国际光伏市场开始由边远农村和特殊应用向井网发电和与建筑结合供电的方向发展，光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。表:和表2列出了近年来世界太阳电池组件的生产和发货量以及主要国家所占的比例。 表1世界太阳电池组件发货量(Mw) 5 国际上许多发达国家的政府都重视光伏技术的研究与发展，其1996年的经费分配情况见表3。 实验室 17025实验室iso17025实验室认可实验室检查项目微生物实验室标识重点实验室计划 各种太阳电池的最高效率列于表4，但这种高效电池往往是采用高成本的精密工艺来达到的，未必能简单地推广应用到生产上。 国际上目前很难确定那一种太阳电池是最佳选择。虽然目前晶体硅电他销量最大，但大家公认今后薄膜电池最具有潜力;另外，不同电他的特性各不相同，在光伏市场中各有其不同的应用领域，例如非晶硅电池主要应用在商用电子方面，多晶硅电池主要用于光伏屋顶，单晶硅电池主要在高功率应用上。最近几年国际上对多晶硅薄膜电他的研究较活跃，但采用哪种工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 较佳，尚难断定。近几年有机纳米太阳电他的效率有较大提高，受到一定的关注。在锗片上用MOCVD法制作砷化铸空间太阳电池取得进展。 6 美国国家光伏发电计划的总目标是使其在国家的经济中具有明显的作用。1997年光伏计划指标是:2000年光伏发电的电费(井网)达到12一m美分,kWh，光伏发电系统价格为3一7美元,w，组件效率为10一20,。 光伏产品在国际上的四个主要市场:消费性产品(14,);离开电网的居民供电系统(35,);离开电网的工业供电系统(33,)，井网光伏系统(18,)。 发达国家近几年来主要开拓的市场是屋顶式并网发电系统。其原因是发达国家的电网分布已很密集，井网发电不用蓄电池，电网峰值用电的电费高，阳光好的地区采用光伏发电的电价已接近商品电价(估计在2000年到2005年进入成本合算期)，人们预测10年后屋顶井网发电系统将大规模推广应用。 井网光伏发电系统应用始于80年代初，美国、日本、德国、意大利都为此作出了努力，当时建造的都是较大型的光伏井网电站，规模从100kw到IMW不等，而且都是政府投资建设的试验性电站。但试验结果并不十分理想，由于当时太阳电池很贵，很难让电力公司接受。 自90年代以来，国外发达国家重新掀起了发展井网光伏系统的高潮，这次的努力不是建造大型井网光伏电站，而是发展屋顶光伏井网系统，屋顶井网光伏系统充分利用了阳光的分散性特点，将太阳电池安装在现成的屋顶上，其灵活性和经济性都大大优于大型并网光伏电站，受到了各国的重视。 1993年，德国首先开始实施由政府投资支持，被电力公司认可的1000屋顶计划，继而扩展为2000屋顶计划，现在实际建成的屋顶光伏并网系统已经超过5000。这些屋顶井网系统均不带蓄电池，属于不可派送的发电系统，电力公司对光伏并网系统发出的电予以收购，大大刺激了这一领域的商业性发展和技术上的完善。德国政府于1999年:月开始实施10万太阳能屋顶(每户约3kW一5kW)计划，今后几年内需要300MW一500MW太阳电池。1999年先推广6000套，共18Mw，政府给用户37(5,的补助及10年的无息货款。由此可以看出德国政府在推广光伏屋顶系统上的决心。 日本在光伏发电与建筑结合方面已经有十几年的努力，尤其在1996年以后更是突飞猛进，每年新建的光伏屋顶达几万套。日本光伏屋顶的发展有一个特点，他们将太阳电他组件制作成建筑材料的形式，如瓦和玻璃等，这样太阳电池就很容易安装在建筑物上，也很容易被建筑公司接受。 80年代初，美国就已经开始了井网光伏发电的努力，制定了PVUSA计划，即光伏电力规模的应用计划，主要是建立100kW以上的大型井网光伏发电系统，最大的系统计划达10MW，但是由于成本高，电力不可调度，不受电力公司欢迎。 1996年，在美国能源部的支持下，又开始了一项称为“光伏建筑物计划(PV一BONUS)”，计划投资20亿美元。美国目前电力的2,3用于包括为民用住宅在内的各类建筑物供电，该计划的目标是采用光伏发电缓解建筑物的峰值负荷，并探求未来清洁的建筑物供电途径。此项计划将有助于开发新型的光伏建筑材料，包括玻璃、天窗、墙体等，有助于开发光伏屋顶模块和可由电力部门很容易安装的光伏调峰电力模块等。计划分为三步实施:概念开发，产品开发和市场开发。这项计划的内容很丰富，其中典型的开发项目包括: (1)DsM系统(按需求安排发电的系统)，即带有蓄电他的电力可以调度的光伏发电系统。这种井网系统在今后囚年内仅在美国国内就会有300MW的市场。目前这种系统的发电成本为40美分,kWh，而美国某些地区的峰值电价已高达20一30美分,kwh(一般冬季电价为3一4美分,kWh，夏季7一8美分,kwh)。估计不久这类调峰系统即可进入市场。 7 (2)太阳热水器和非晶硅太阳电池联合构成的光伏、光热系统，可以为用户同时提供电力和热水。由于非晶硅太阳电池不象晶体硅太阳电池那样，当温度升高后输出功率会降低，所以特别适合于这种系统。 (3)光伏屋顶建筑材料(柔性的和非柔性的)，如透明光伏玻璃，聚光电池供电、供水系统，光伏墙体，光伏智能窗帘等。 1997年，美国总统宣布了百万屋顶计划，即到2010年美国将在美国国内建造100万座太阳能屋顶，包括供热和供电。这一计划有3个目的: (1)计划完成后每年减排的二氧化碳相当于850000辆汽车的排放量;(2)可以增加70000个高技术就业机会;(3)通过这一计划，将大大加强美国光伏工业在世界上的领先地位和竞争实力。 其它一些发达国家也都有类似的光伏屋顶井网发电项目或计划，如荷兰、瑞士、芬兰、奥地利、英国、加拿大等。 除了光伏屋顶系统，国外发达国家还在其它光伏应用方面也作了大量工作，主要有: (i)风光柴互补发电系统:为了进一步降低可再生能源的发电成本，国外在风光柴混合发电系统上作了大量的示范工作和经济对比。NRE1。还开发了混合发电系统的优化软件，它可用于根据当地资源设计最合理最经济的供电方案。 (2)未来与汽车配套的发电系统:光伏发电系统在汽车行业有很大的潜在市场，国外已经开发出较成功的可以为电动汽车蓄电池充电的太阳能快速充电系统，太阳能汽车空调板，太阳能汽车换气扇，太阳能空调和冷饮箱等。 3)太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统:芬兰的NAPs已经完成这一发 ( 电系统的示范。太阳电池将太阳能转变成电能，通过电解他电解水，产生氢气和氧气，氧气排放到空气中，氢气储存到储氢罐中。使用时氢气再与空气中的氧气通过燃料电池发电，氢气和氧气在发电过程中又化合成水。该系统属于最清洁的再生能源发电系统，在未来具有巨大的市场，尤其对于冬夏太阳能辐射差异很大，采用蓄电池极不经济的高纬度地区，通过这种办法利用太阳能将会十分有效，此外，随着电动汽车的发展，这一发电系统也会变得更为重要。 (4)再生能源海岛供电系统:海岛是一个特殊的环境，由于其淡水的缺乏，燃料的昂贵，使得可再生能源有了用武之地。国外已经对海岛上应用风光柴混合发电系统作了大量示范，为海岛供应电力和淡水。此外，由于岛上渔民需要用冰来储存和运送新鲜的鱼虾，海岛的可再生能源制冰系统也得到了推广。 (5)太阳能发电专用直流负载:为了提高光伏发电系统效率，减少故障环节，国外开发了许多不需要采用逆变器、可以直接由太阳电池和蓄电池供电的直流负载，包括直流电视机、直流电冰箱、直流空调等，这类专 用负载特别适合于车辆、船只和流动性的单位，如旅游团、地质队、部队等。本文分析了光伏电池的等效电路和伏安特性(并在此基础上提出了专门针对独立式光伏系统的最大功率跟踪策略(设计了一套基于DSP控制的具有最大功率跟踪功能的独立式光伏发电系统控制器。 2中国太阳电池和光伏发电的进展 我国于1958年开始太阳电池的研究，1971年成功地首次应用于我国发射的第二颗卫星上，1973年开始地面应用。1979年开始用半导体工业的次品硅生产 8 单晶硅太阳龟池，使太阳电池成本明显下降，打开了地面应用的市场。当时太阳电池面积小，采用真空蒸镀银铝的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 制作太阳电他的电极。80年代中期，引进国外太阳电池生产线或关键设备，使我国太阳电池生产能力达到4.5MW。单晶硅太阳电池采用攀网印刷工艺制作电极，明显地提高了生产效率。 我国进行光伏研究与开发的单位约有38个。目前正在研究的项目包括:实用单晶硅太阳电池，高效单晶硅太阳电池，多晶硅太阳电池，非晶硅太阳电池，砷化嫁太阳电池，空间用的硅太阳电池及其系统，铜钢锡及硫化镐化合物薄膜太阳电池;硅聚光太阳电池系统;光伏系统应用方面有:水泵、逆变器、控制器、太阳能灯等。对一些太阳电池专用材料国产化也开展了研究。 2.1太阳电池与材料的研究 我国太阳电池达到的最高效率列于表5。 在多晶硅太阳电池方面，发展了单向凝固法铸锭，铸锭重15kg，尺寸为220mmX2201nmX140mm，铸锭用的石墨柑涡或方形石英柑蜗，可重复使用。 在实用型电池工艺方面，研究采用在丝网印刷工艺中加入具有钝化作用的氧化膜方法，来提高电池性能，建立了一条30cmX30cm的非晶硅太阳电池中试线及一条20cmX20cm的科研线，所有设备均为国产。 开发的p(i一n非晶硅单结太阳电池，组件的稳定效率达到6,。除了使用玻璃作基片的常规非晶硅太阳电池，主耐温塑料片上制作的柔性非晶硅太阳电池也已开发成功。 近期高效太阳电池的研究相当活跃。发射极钝化的硅太阳电池最高效率达到+++19(79,;采用的高效化工艺包括:发射区钝化，分区轻(n)重(n)扩散，背场，表面织构化。实验室用多晶硅薄膜太阳电池研究设备已经建立。稳定型M1S结构的硅太阳电池也在进行研究。 空间用硅太阳电池大面积化的研究正在进行，目标是研制出8cm×8cm及10cm×10cm面积的空间用高质量太阳电池。GaAs太阳电池外延生长法的研究已有相当基础，最近的重点转向在诸片上用MOCVD的方法生长GaAs膜，制作空间用GaAs电池。 9 对旋铸法直接制作硅片进行了初步研究。在该方法中硅料是使用冷柑蜗电磁感应熔炼法来提供的。 小硅球太阳电池组件也在我国进行了探索性的研究，掌握了基本的制作方法。 铜钢锡太阳电池最近采用蒸镀及硒化方法制备C1S膜取得进展，5cm×6cm面积的电池效率达到6(7,。 对太阳电池用封装材料也进行了研制，包括EVA膜及PVF复合膜。其中EVA膜基本能满足我国光伏工业的需求，快速固化EVA膜还需要改进。PVF复合膜还需要进行较大的改进。丝网印刷用的浆料也进行了国产化，其中铝浆已能取代进口材料，正面电极用的银浆性能略逊于进口产品。 低倍聚光的小型光伏系统进行了生产性的研究;高倍聚光的光伏系统有一家公司引进国外技术进行生产，但许多技术性的问题需要进一步研究解决。 我国第9个五年光伏攻关计划的研究目标为:工厂生产的10cm×10cm单晶硅太阳电池的效率达到14-15,;多晶硅太阳电他达到12-13,，铸出100kg级的铸锭;化合物薄膜太阳电他的效率达到10,，多晶硅薄膜电他的效率也是要达到810,;弱光型非晶硅太阳池的合格率太子70,，稳定效率达到8,，功率型大面积非晶硅太阳电池稳定效率达到7,。 2.2太阳电池生产 我国太阳电他的主要产品是单晶硅太阳电池及非晶硅太阳电池，多晶硅太阳电他只有少量中试产品。单晶硅太阳电池产品主要是直径为100mm的圆片电池，效率为12一13,，36片太阳电池串联的组件功率约为37W。少数工厂生产100mm× 100mm准方片太阳电池，但未进行正式生产，只有北京有色金属研究总院中试线生产准方片单晶硅太阳电池。非晶硅太阳电他的组件面积为30cm×l20cm。转换效率为4一6,，为单结p。n太阳电池。 我国太阳电池组件的年生产能力为4(5MW，其中晶体硅太阳电池为2(5MW，非晶硅太阳电池2MW。1998年太阳电他组件销售量为2(1MW，其中晶体硅太阳电池1(8MW，非晶硅太阳电池0(3MW，进口单晶硅太阳电池或组件约200kW。1998年我国太阳电池用单晶硅片的出口为IMW。 2.3光伏应用 我国光伏应用进行了许多研究，开发了各种光伏系统的控制器及逆变器，研制的逆变器最大达20kW，光伏水泵已形成一定生产能力。各种太阳能灯具已推广应用。l一5kW级井网逆变器已开始结合实际需要进行研制。 我国光伏发电在地面应用始于1973年，用于为天津港航标灯供电。截止到1998年底，我国太阳电池的累计用量已经达到13(3MW。由于光伏发电价格高，不含土建和输电线路的小型光伏系统的造价每峰瓦约60一80元，含土建和输电线路的独立光伏电站系统的造价每峰瓦约80一120元，大规模应用尚受一定的限制。目前我国光伏发电以特殊应用领域和边远地区为主。 2.4国际合作 由于我国光伏发电市场的潜力大，光伏项目又具有环保及扶贫双重作用，经常成为国际间的合作与援助优选项目。早期有与德国合作项目北京大兴县多晶硅太阳电他及水泵示范工程，日本在甘肃省的10kW光伏示范工程，欧共体在浙江省大陈岛的光伏示范工程。近期有德国在中国的黄金计划光伏工程，美国能源部在甘肃省及内蒙古的户用光伏项目，日本NEDO机构的光伏工程。这些合作项目对推动我国光伏应用都起到了积极作用。 10 正在进行或即将进行的项目有1999年开始的世界银行全球环境基金的2500万美元赠款的5年光伏计划，5年内将在西北地区推广10MW户用光伏系统。荷兰政府将为新疆提供150O万美元赠货，新疆地方出资相当于:千万美元，实施新疆丝绸之路光明工程计划(5年)，推广应用总数为7(8万套户用光伏系统。联合国开发计划署与国家经贸委合作，计划在山东大管岛和浙江北龙岛建立60一100kW的风光互补发电系统，为海岛军民供电;另外计划在西北推广200套小型风光互补发电系统，每套功率在150一500W左右。世界银行与教育部合作，计划在云南省和海南省建立13所太阳能学校，每校光伏发电功率lkW左右。世界银行还与卫生部合作，在7个省开展乡级卫生院改建计划)用可再生能源为乡级卫生院提供采暖、热水和电力， 其中约有几百所卫生院将采用太阳电池供电。 3光伏发电的前景 目前，国际上光伏发电已进入加速发展阶段，近两年太阳电池组件的年增长率高达30,左右，世界上1998年宣布的扩产计划有263(5MW,年，发展势头强劲。另外，发达国家先后宣布的太阳能屋顶计划强有力地支持了光伏产业的发展，预计今后10年内太阳电池将以平均20,的年增长率增长。估计我国也将以此速度增长，单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳电池将在今后20年内各占相当市场，硅带及硅厚膜电池在今后10年将逐渐扩大生产，CdTe及C1S电池会扩大到一定的产量。多晶硅薄膜及染料光敏化电池目前预测其产量还为时过早。以现有的基础来看，单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳电池仍是我国目前产业化发展的主要产品。 ,的年增长率增长，到2010年太阳 世界光伏工业从1980年到1997年以20 电池产量达1600MW，以2美元,w的组件批发价计算，年产值将达到30亿美元。欧共体能源部门发表的光伏应用各领域的分布情况示于表6。 表6目际光伏工业发货中主要应用领域的分布及2010年预测(,) 我国目前尚有约2000万户、6000一7000万农村人口还没有用上电，60,的有电县严重缺电，光伏市场潜力巨大。我国光伏系统成本每年下降约3一5,，2000一2005年，我国户用光伏系统的用量将大幅度增长，预计总量将达到20MW。预计在5年内我国也将有几个2一5Mw年生产能力的太阳电池工厂建立或扩建而成，2005年后将出现年产10Mw的生产线。通讯及工业用光伏系统将从目前的40一50,的市场份额到2010年下降到20一30,，户用及民用光伏系统将从目前的30,上升到40一50,，预计到2010年我国也将开始发展井网式屋顶光伏系统，但预计其系统功率将为发达国家的V4，市场份额将不超过5,，但在2020年后并网系统将会得到大量发展。 4我国光伏产业发展的障碍与对策 (1)我国发展光伏产业的主要障碍与国际上一样，仍然是太阳电他的成本高，限制大量推广应用。因此，我国研究与发展经费投入应针对太阳电池降价这 11 一主要目标。同时，我国太阳电池工厂主要采用引进设备及其附带的技术，太阳电池研究工作要适应这一特点，研究单位与光伏工厂间的技术转移工作应加强，以提高企业的技术水平。 (2)由于资金有限，光伏产业发展要适当安排与引导，一方面要让投资者对光伏产业的特性有更多的了 解，以进行合理的投资。另一方面对合资建厂、引进技术、支持国内发展等都应进行均衡的考虑。10年内我国 光伏市场以年增30,进行规划是可行的，但处于微利经营状态，应加强宣传，使得各方面及潜在的支持者了 解光伏产业所具有的重大长期效益及近期效益，增强投资者的信心。 (3)应加强光伏技术队伍的建设，为人才成长创造必要的条件。各级政府对光伏科研单位及企业应以支 持。 (4)在发展太阳电他的品种上，晶体硅太阳电池属于马上能得到应用并可存在相当长时间的产品，应作为主要产品。同时重点发展多晶硅电池，尽快在我国建成有相当规模的多晶硅太阳电池生产线。我国非晶硅太阳电池已有一定基础，应给于相当的重视。应加速单晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池产业的技术改造和技术革新，大幅度提高太阳电池产量和质量，同时减少消耗、降低成本，使国产电池价格和国际价格相当。非晶硅电池方面需要较大的投资，才能将目前单结电池生产线改建成三结电池生产线，稳定性才能提高。CiS、多 晶硅薄膜、CdTe、有机纳米太阳电池等，有的在国际上发展前景尚未定论，有的在我国基础太薄弱，虽然具有潜力，但不能盲目，应投入一定的经费进行探索性研究，密切注意国际上发展动向。 (5)建议在国务院统一领导下，由国家综合部门牵头，约请有关部委参加，建立新能源领导小组，拟定统一的新能源规划，克服某些分散混乱现象，使我国光伏发电技术与产业逐步走入快速有序的发展轨道。主管新能源的政府官员及光伏界人士应共同关注各种重大发展机会，包括科技攻关、重大基础研究项目(973计划)、超级863科研计划、双加工程、重大科技成果产业化计划等，共同配合做好可行性论证工作，争取在经费上对光伏发电项目的支持。 (6)制定促进光伏发电的优惠政策。让从事光伏发电的企事业单位享受高新技术产业的优惠政策。对其产品按照小水电的税率征收增值税或采取类似的措施。 为促进老、少、边、穷地区推广光伏发电技术，提倡由当地政府根据情况向购买光伏发电产品的农户提供一定的费用补贴。 (7)重视“光伏发电”学科点建设和人才培养。建议在有条件的院校建立光伏发电 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 试验中心，以培养出一大批能胜任发展需要的中高级光伏发电专业技术人才和管理人才。 (8)加强光伏发电知识的普及与宣传。依靠基层政府部门、中小学和农村供销社等多种渠道开拓无电和缺电地区的光伏发电市场，并建立售后服务体系。进行边远农牧区银行或农村信用社给光伏用户进行信贷的试点工作。 (9)应增强我国光伏产品在世界上的竞争力。当务之急是，晶体硅电他的效率应迅速提高到国际水平，生产出10cmX10cm准方片太阳电池，成本降低到与进 口太阳电池组件相当。 12 独立式光伏发电系统MPPT策略研究 5、太阳能光伏阵列伏安特性分析 图1光伏电池实际情况下的等效电路光伏电池的等效电路如下所示: 其中Iph为光生电流。正比于光伏电池的面积和入射光的辐照强度。环境温度的升高，该值略有上升。 ID为暗电流，无光照下的光伏电池的基本行为特性就类似于一个普通的二极管。指光伏电池在无光照的时候，由外电压作用下P-N结自身所产生的总扩散电流的变化情况。 IL为光伏电池输出的负载电流。 Uoe为电池的开路电压。与入射光辐照强度的对数成正比(与环境温度成反比，与电池面积大小无关。 RL为电池外负载电阻。 Rs为串跌电阻。一般小于1欧。主要由电池的 体电阻:表面电阻，电极导体电阻，电极与硅表面间接触电阻和金属导体电阻等组成。 Rsh为旁路电阻，,般为几千欧姆。它主要由池表面污浊和半导体晶体缺陷引起的漏电流所对应得P-N结泄露电阻和电池边缘的泄露电阻等组成。 Rs和Rsh均为光伏电池本身固有电阻，相当于光伏电池的内阻。一个理想的光伏电池。因串联的Rs很小、并联的Rsh很大，所以进行理想电路计算时，它们都可忽略不计。致使理想的等效电路只相于一个电流为Iph的恒流源与一个二 13 极管并联。 如下图所示。 此外光伏电池等效电路还应包含由P(N结形成的结电容和其他分布电容。由于光伏电池是直流备，通常没有高频交流分量，因此这些电容也可忽略不计。 由上述定义，可列出光伏电池等效电路中各变的方程式如下: 其中，Io为光伏电池内部等效二极管的P—N向饱和电流。它与该电池材料自身性能有关，反了光伏电池对光生载流子最大的复合能力。一般是常数，不会受光照强度的影响。Isc为电池的短电流。uD为等效二极管的端电压。q为电子电荷(k为玻尔兹曼常量，T为绝对温度。A为P-N结的曲线常数。 由上面的公式可以得到光伏电池的伏安曲线，如图3所示: 14 曲线有一个对应的最大功率输出点。在最大功率点的左侧称为电池表现出电流源的特性，输出电压下降很快，而输出电流基本不变:而在右侧则表现出电压源的特性，输出电流增加很快，而输出电压变化缓慢。 光伏电池输出特性具有非线性特征，并且其输出受到光照强度、环境温度和负载情况的影响。在一定的光照强度和环境温度下，光伏电池可以工作在不同的输出电压，但是只有在某一输出电压值时，光伏电池的输出功率才能达到最大值，这时光伏电池的工作点就达到了最大功率点(maximumpowerpoint，MPP)。 6、MPPT策略制定 独立式光伏系统不能向大电网馈送多余的电能，还有用于储能的蓄电池组，它的MPPT策略相对于并网系统，需要考虑的因素更多。MPPT实质是一个自寻优的过程，常用的方法有同定电压跟踪法、扰动观测法和电导增量法„。本文采用导纳增量法，首先采集蓄电池组的SOC值和负载情况，然后根据这两者束判断是否启用MPPT。若启用则开始采集光伏阵列的输出电压和电流，并对采集所得的数据进行分析和处理，然后根据分析得到的结果对光伏阵列的输出电压进行调整，使之工作在最大功率点。具体的MPPT算法流程图如下图所示:其中?U是常数，为最大功率工作点工作电压的调整量。如图4所示: 15 7、独立式光伏系统设计 独立式光伏发电系统由太阳能光伏阵列，蓄电池组。控制器，逆变器和交流配电设备组成。系统结构如图5所示。光伏阵列将太阳光能直接转换成电能，阳光充足时，它向用电设备供电，为蓄电池组充电。在阴雨天、晚上等阳光不足的时候，蓄电池放电，为用电殴备提供电艟。控制器对光伏阵列的工作状态自动监测并做出相应的调整，以保证其工作在最佳功率状态下，同时还实现整套系统的充、放电的全自动控制。逆变器将直流转换为交流电通过交流配电桓为用电设备供电。整套系统具备过压保护，过载保护，蓄电池充电方式自动调节等功能。 如图5所示: 16 系统控制嚣以DSP为核心，通过传感器对整的工作状态和工作环境进行监控。其结构框图6所示: 8、结论 独立式光伏系统采用一片DSP控制，使得整个的可靠性和可控性提高，可以更好的协调各部系统整体的关系。由于采用了具有最大功率跟能的设计，使光伏电池真正的工作在最大功率提高了系统的转换效率。随着科技的进步和光市场的发展，为了有效利用太阳能，MPPT技术在光伏系统中广泛应用，将会取得较大的经济会效益。 17 参考文献 [1]CarlosMeza,DomingoBicl(BoosVariableStructureControlforGrid(connectMPPT(IEEPholovoltaicSystemswithScnsodcssiSIE2005(2005(7 [2]杨海柱，金新民(基于DsP控制的光伏并网逆变器率的跟踪问题(太阳能学报2005(12 [3]王长贵，王斯成(太阳能光伏发电实用技术(北京，工业出版社2005(6 [4]赵争鸣(刘建政等(太阳能光伏发电及应用(北京出版社2005 [5]王长贵新能源和可再生能源的光伏产业发展论坛论文集2003(9 18 致 谢 通过这一阶段的努力，我的毕业论文终于完成了，这意味着大学生活即将结束。在大学阶段，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。 在本论文的写作过程中，我的导师李军庆老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。 写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。我将铭记我曾是一名渝工学子，在今后的工作中把学校的优良传统发扬光大。 感谢各位专家的批评指导。 作者:李虹霞 2012年4月 19