毕业论文-光伏发电最大功率点跟踪系统

第一章绪论

第一章绪论

1．1课题背景

能源是人类赖以生存的物质基础，影响着人类社会发展的进程与未来。在农业社会，人类主要依靠太阳能、生物质能、水能、风能等可再生能源。自工业革命以来，煤的开发利用逐步取代了木柴，经历了约半个世纪，煤成为全球的主要一次能源。到了20世纪，人类开始大规模开发利用石油和天然气，20世纪成为化石能源世纪。今天，煤、石油与天然气己占世界能源消耗总量的80％以上n1。化石能源不可再生，并终将耗竭。全世界的人们已经认识到，人类必须逐步减少化石能源的份额，增大可再生与新型能源的比重，向建立可持续发展的能源体系过渡。

大量使用化石能源给人类的生存环境带来了严重的后果。目前由于大量使用矿物能源，全世界每天产生约一亿吨“温室效应气体"，造成了严重的大气污染。人类文明的高度发展与生存环境的快速恶化已经形成了一对非常突出的矛盾。因此，在有限的资源和环保严格要求的双重制约下，人类要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，走大规模开发和利用可再生洁净能源的道路。

我国是世界上少数几个能源结构以煤炭为主的国家，也是世界上最大的煤炭消费国，对环境造成的污染不容乐观。2000年，全国有57％的城市环境污染颗粒物超过国家限制值，有48个城市的二氧化硫浓度超过国家标准；82％的城市出现过酸雨，面积已达国土面积的30％D3。2007年，全国二氧化硫废气排放量2468．1万吨，烟尘排放量986．6万吨，工业粉尘排放量698．7万吨，因使用煤炭等化石能源造成的环境污染形势相当严峻。我国经济正处在一个快速发展的时期，对能源的需求量在未来几十年依然巨大。在今后15年和更长的一段时间里，能源的发展状况对我国全面实现小康社会的宏伟目标将起到决定性的作用。目前我国的能源工业面临着经济发展和环境保护的双重压力，开发利用可再生能源，改变能源结构已成为我国能源工业发展的迫切需要。

1．1．1太阳能发电的优点

太阳能是一种理想的可再生能源，在对太阳能的利用中，太阳能光伏发电最具发展潜力，它的开发利用是解决能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径，是人类理想的替代能源。随着技术的发展以及光伏电池成本的下降，太阳能光伏发电必将在二十一世纪得到长足的发展，并终将在世界能源结构中担当重任，成为人类社会的重要能源之一。

太阳能光伏发电技术是将太阳能转化为电能的技术，具有许多其他发电方式无法比拟的优点1．资源丰富：地球表面接受的太阳能辐射能是人类能源需求的1万倍。地表每平方米平均每年受到的辐射可生产1700kWh电能。国际能源署数据显示，在全球4％的沙漠上安装太阳能光伏系统，就足以满足全球的能源需求。

2．不受地域限制：地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区等更具有利用价值。我国约有2／3的地区可以较好地利用太阳能资源。

3．洁净能源：太阳能在开发利用时，不会额外消耗燃料，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，不会造成环境污染和公害，更不会影响生态平衡。

4．维护方便：太阳能发电系统是模块化安装，静态运行，寿命长，无需或极少需要维护分布式电力系统将提高整个能源系统的安全性和可靠性，特别是从抗御自然灾害和战备的角度看，它更具有明显的意义。

5．光伏建筑集成(BIPV--Building Integrated Photovoltaics)：光伏发电和建筑结合，可以节省发电使用的土地，减少电能传输与分布的成本和损失，又可以使房子具有节能环保功能，是目前大规模使用光伏技术发电的研究开发热点。

随着《可再生能源法》的颁布，各种减免税政策和补贴政策为光伏市场的发展提供了良好的基础。光伏发电的应用领域逐渐由边远地区的补充能源向全社会的替代能源过渡。

1．1．2国内外光伏发电的现状及发展趋势

近年来，国际上对太阳能资源的开发利用十分重视，促使太阳能开发利用的技术发展很快。自20世纪50年代太阳能光伏集成建筑的兴起，世界范围内的太阳能利用技术已经走过了半个多世纪的历史，特别是上世纪70年代爆发的世界性的石油危机有力的促进了太阳能的开发利用。当前国际上对光伏发电的研究主要有两个方向，～个是光伏电池的研究，主要是研究不同材料电池板的发电效率，力求找到一种价格低、转换效率高的太阳能电池板材料。另一个研究热点主要集中在低成本、高效率、高稳定性的光伏发电控制器和光伏建筑集成应用系统等方面。在世界各国，如美、日、德等发达国家先后发起了大规模的国家光伏发电计划和太阳能屋顶计划，在它们的刺激和推动下，光伏产业近几年保持着年均30％以上的高速增长，许多企业和研究机构成功地推出了多种不同的高性能逆变器，并网光伏发电已经成为光伏发电领域研究和发展的最新亮点。进入21世纪后，世界光伏发电系统更是得到了前所未有的发展，截至2007年底，世界光伏系统累计装机容量约12GWp，其中并网光伏发电约10GWp，占总市场份额的83％n1，是全球发展最快的新能源。

我国于1958年开始研究太阳能电池，并于1971年成功地首次应用于我国发射的东方红二号卫星上哺1。80年代以后，国家开始对光伏发电和光伏市场的发展给以支持，经过十多年的努力，我国光伏发电技术有了很大的发展，光伏电池技术不断进步，与发达国家的差距越来越小，光伏电池转换效率不断提高，目前单晶硅电池实验室效率达20％，批量生产效率为14％，多晶硅实验室效率为12％，在2000年以后，多晶硅产品逐步走出实验室，开始形成规模生产，其效率与发达国家相比，差距在不断缩小。在国家实施西部大开发发展战略和国内绿色环保工业升温的背景下，2002年国家计委启动了西部地区送电到乡的项目，耗资近20亿人民币，有力地推进了我国光伏产业的发展。国家科技部已把“光伏屋顶并网

发电系统"列入了“国家十五科技攻关计划"，并在北京建成了20kWp、50kWp 等容量等级的光伏屋顶并网系统，成功地实现了并网发电阻1。在大型光伏电站方面，中科院电工研究所于2004年在深圳世博园成功地实施了1 MWp容量的大型光伏并网电站。截至2007年底，我国光伏系统累计安装容量100MWp，但并网发电所占的比例还比较底，还需要从科学发展观的高度提高对并网光伏发电的战略意义及重要性的认识，加快并网光伏发电的发展步伐H3。随着光伏市场的不断发展，与光伏产业相关的政策也相继出台。我国《1996．2010年新能源和可再生能源发展纲要》中明确指出，要按社会主义市场经济的要求，加快新能源