数值建模与仿真-光伏电池

开发新能源和可再生清洁能源是21世纪世界经济发展中最具有决定

性影响的五项技术领域之一。充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续

发展的能源战略决策，其中太阳能发电则最受瞩目。由于目前光伏电池板

转换效率比较低，为了降低系统造价和有效地利用太阳能，该论文对光伏

发电进行最大功率跟踪显得尤为必要。

本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率，分别从工程数学

模型、matlab建模仿真方面对外界环境影响因素就行分析，同时对具有最

大功率点跟踪（MPPT）的控制器的原理进行了研究，并分析比较各测量方

法的优缺点。

Keywords: 太阳能发电；转换效率；MPPT；matlab建模仿真

Abstract

The development of new energy and renewable clean energy is one

of the five technologies have the most decisive influence in the development of the world economy in twenty-first Century. The full development and utilization of solar energy is the energy strategy

of the governments of the world sustainable development, where the

solar power generation is the most popular. Due to the current solar photovoltaic conversion efficiency is low, in order to reduce the

cost of system and the effective use of solar energy, the pho-

tovoltaic maximum power point tracking is particularly necessary.

This article base on how to improve the conversion efficiency

of solar photovoltaic power generation system, from the aspects of MATLAB modeling and simulation calculation of measurement results

世界的节约能源概念普遍下，光伏电池绿色科技已是目前的产业新星。而这波绿色科技潮流，又首推太阳能最为行情看涨，有可能成为全球红透半边天的明日之星。面对国际油价不断飙高，第三次石油危机即将到来的危机，一股全世界重新洗牌的能源卡位战，已经响起咚咚战鼓，蓄势待发了。

当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。

总之，随着世界能源短缺和环境污染问题的日益严重，能源和环境成为二十一世纪人类所面临的重大基本问题，清洁的可再生能源的发展和应用越来越受到世界各国的广泛关注。近二、三十年来，太阳能光伏（Photovoltaic，PV）发电技术得到了持续的发展，光伏发电已经成为利用太阳能的主要方式之一。开展太阳能光伏发电系统的研究，对于缓解能源和环境问题，开拓广阔的光伏发电市场和掌握相关领域的先进技术，具有重大的理论和现实意义。

摘要 (1)

Abstract (1)

Key Words (1)

前言 (2)

第1章概述 (3)

1.1 光伏产业的发展现状 (3)

1.1.1 国外光伏产业发展现状 (3)

1.1.3 国内光伏产业发展现状 (1)

1.2 本课题主要研究内容和意义 (4)

第2章光伏电池原理及其模型的建立 (5)

2.1 光伏电池的工作原理 (5)

2.2 光伏电池等效电路 (5)

2.3 光伏电池的特性 (7)

2.4 光伏电池模型的建立 (8)

2.3.1 工程用光伏电池的数学模型 (8)

2.3.2 光伏电池的matlab模型 (9)

第3章 MPPT控制器 (14)

3.1 开路电压法算法的具体模型 (14)

3.1.1 开路电压法算法的具体模型 (15)

3.1.2 扰动观察法算法的具体模型 (16)

3.1.3 恒压控制法算法的具体模型 (17)

3.2 波形比较 (18)

3.3 各种方法的优缺点 (20)

结论

参考文献

第1章概述

1.1 光伏产业的发展现状

1.1.1 国外光伏产业发展现状

1973年的石油危机和20世纪90年代的环境污染问题大大促进了太阳能光伏发电的发展。随着人们对能源和环境问题认识的不断提高，光伏发电越来越受到各国政府的重视，科研投入不断加大，鼓励和支持光伏产业发展的政策也不断出台。

以1997年美国总统克林顿的“百万太阳能光伏屋顶计划”为标志，日本还有欧洲的德国、丹麦、意大利、英国、西班牙等国也纷纷开始制定本国的可再生能源法案，刺激了光伏产业的高速发展。专家预测到2030年，光伏发电将占世界发电总量的50％，所以，大力发展太阳电池产业是一件有利于降低环境污染并造福人类的伟大事业，太阳电池也必将成为人类未来能源的希望之星。

1.1.2 国内光伏产业发展现状

我国于1958年开始太阳能电池的研究，1959年研制成功第一个又实用价值的太阳电池，1971年首次成功应用于东方红二号卫星上，于1973年开始用于地面。

在1973～1987年短短的几年内，先后从美国，加拿大等国引进了7条