第4章-太陽能光伏發(fā)電與控制技術(shù)課件

1、第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第4章第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)2第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)2第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.1 太陽的輻射及太陽能簡介 4.2 太陽能的轉(zhuǎn)換與應(yīng)用4.3 太陽能電池與光伏發(fā)電原理4.4 MPPT光伏變換與控制技術(shù)4.5 光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)與控制策略4.6 光伏發(fā)電的制約因素與經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價本章主要內(nèi)容2010年春季3第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.1 太陽的輻射及太陽能簡介 本章主要內(nèi)容2010年春季344.1太陽的輻射及太陽能簡介 4.1.1太陽簡介圖4-1 太陽的結(jié)構(gòu)2010年春季第4章 太

2、陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)44.1太陽的輻射及太陽能簡介 圖4-1 太陽的結(jié)構(gòu)20105圖4-2 地球繞太陽運行示意圖 太陽活動2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)5圖4-2 地球繞太陽運行示意圖 太陽活動2010年春季第46 地面輻射的時空變化特點是： 全年以赤道獲得的輻射最多，極地最少。這種熱量不均勻分布，必然導(dǎo)致地表各緯度的氣溫產(chǎn)生差異，在地球表面出現(xiàn)熱帶、溫帶和寒帶氣候； 太陽輻射夏天大冬天小，它導(dǎo)致夏季溫度高而冬季溫度低。4.1.2 太陽輻射地區(qū)太陽平均輻射強(qiáng)度kWh/(m2d) W/m2 熱帶、沙漠56210250溫帶35130210陽光較少地區(qū)（北歐） 23 80130

3、 不同地區(qū)太陽平均輻射強(qiáng)度2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)6 地面輻射的時空變化特點是： 7地球上的能流2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-4 地球上的能流7地球上的能流2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制84.2 太陽能的轉(zhuǎn)換與應(yīng)用2010年春季 太陽能必須即時轉(zhuǎn)換成其他形式能量才能貯存和利用，轉(zhuǎn)換的方式主要有以下幾種：（1）太陽能熱能轉(zhuǎn)換，并以熱能形式貯存（2）太陽能電能轉(zhuǎn)換，并以電能形式貯存（3）太陽能氫能轉(zhuǎn)換，并以氫能形式貯存（4）太陽能生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換，并貯存于生物 質(zhì)（5）太陽能機(jī)械能轉(zhuǎn)換，并以機(jī)械 能形式貯存第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)

4、84.2 太陽能的轉(zhuǎn)換與應(yīng)用2010年春季 太陽能4.2.1 太陽能應(yīng)用的發(fā)展史2010年春季9第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第一階段（19001920年）第二階段（19201945年）第三階段（19451965年）第四階段（19651973年）第五階段（19731980年）第六階段（19801992年）第七階段（19922005年）4.2.1 太陽能應(yīng)用的發(fā)展史2010年春季9第4章 太陽104.2.2 太陽能的技術(shù)應(yīng)用2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)1太陽能采集 （1）平板集熱器 （2）真空管集熱器 （3）聚光集熱器104.2.2 太陽能的技術(shù)應(yīng)用2010年春季第4章

5、太陽112010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)2太陽能的轉(zhuǎn)換 （ 1）太陽能熱能轉(zhuǎn)換 （2）太陽能電能轉(zhuǎn)換 （3）太陽能氫能轉(zhuǎn)換 （4）太陽能生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換 （5）太陽能機(jī)械能轉(zhuǎn)換 2太陽能的轉(zhuǎn)換112010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)2太122010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)3太陽能貯存 （1）熱能貯熱 （2）電能貯存 （3）氫能貯存 （4）機(jī)械能貯存122010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)3太132010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4太陽能傳輸 （1）直接傳輸 （2）間接傳輸132010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4太1

6、42010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)5. 太陽能的利用 （1）太陽輻射的熱能利用 （2）太陽能光熱利用 （3）太陽能熱發(fā)電 （4）太陽能綜合利用 （5）太陽能光伏發(fā)電技術(shù)142010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)5. 15太陽能的利用2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)15太陽能的利用2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控162010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)162010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)172010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)172010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)182010年春季第4章 太

7、陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)182010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)19尚德大型太陽能發(fā)電幕墻2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)19尚德大型太陽能發(fā)電幕墻2010年春季第4章 太陽能、光202010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)202010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)21美國最大的光伏發(fā)電站-12010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)21美國最大的光伏發(fā)電站-12010年春季第4章 太陽能、22美國最大的光伏發(fā)電站-22010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)22美國最大的光伏發(fā)電站-22010年春季第4章 太陽能、232010年春季第

8、4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)232010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)242010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)242010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)252010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)252010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)262010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)262010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)272010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)272010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)282010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)282010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制

9、技術(shù)292010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)292010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)302010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)302010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)314.3 太陽能電池與光伏 發(fā)電原理4.3.1 太陽能電池 太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等種類。單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計算器輔助電源等。 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)314.3 太陽能電池與光伏 發(fā)電原理4.3.1 太陽能電32太陽能電池原理 太陽能電池的原理是基于半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)，將太陽

10、輻射直接轉(zhuǎn)換為電能。 所謂光電效應(yīng)，就是指物體在吸收光能后，其內(nèi)部能傳導(dǎo)電流的載流子分布狀態(tài)和濃度發(fā)生變化，由此產(chǎn)生出電流和電動勢的效應(yīng)。在氣體、液體和固體中均可產(chǎn)生這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體光伏效應(yīng)的效率最高。2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)32太陽能電池原理2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與331. 半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-5 一般的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)331. 半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2010年春季第4章 太陽能34 2. P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu) 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-6 P型半導(dǎo)體34 2. P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu) 20

11、10年春季第4章 太陽353. N型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu) 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-7 N型半導(dǎo)體353. N型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu) 2010年春季第4章 太陽能364. 太陽能電池晶片的組成 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-8 太陽電池晶片364. 太陽能電池晶片的組成 2010年春季第4章 太375. 太陽能晶片受光的物理過程 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-9 太陽能晶片受光的物理過程 375. 太陽能晶片受光的物理過程 2010年春季第4章 38太陽能電池的分類 1. 單晶硅太陽能電池 2. 多晶硅太陽能電池 3. 非晶硅太陽能電

12、池2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)38太陽能電池的分類 1. 單晶硅太陽能電池 2010年春季394.3.2 太陽能光伏發(fā)電原理 2010年春季太陽能電池陣列逆變器用電設(shè)備進(jìn)戶計量儀表第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)394.3.2 太陽能光伏發(fā)電原理 2010年春季太陽能電池40圖4-10 典型的光伏發(fā)電系統(tǒng) 1. 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)40圖4-10 典型的光伏發(fā)電系統(tǒng) 1. 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)412 .系統(tǒng)組成（1）太陽能電池組件：由太陽能電池（也稱光伏電池）按照系統(tǒng)的需要串聯(lián)或并聯(lián)而組成的矩陣或方陣，在太陽光照射下將太陽

13、能轉(zhuǎn)換成電能，它是光伏發(fā)電的核心部件。 （2）充放電控制器、逆變器 本部分除了對蓄電池或其他中間蓄能元件進(jìn)行充放電控制外，一般還要按照負(fù)載電源的需求進(jìn)行逆變，使光伏陣列轉(zhuǎn)換的電能經(jīng)過變換后可以供一般的用電設(shè)備使用。 （3）蓄電池、蓄能元件及輔助發(fā)電設(shè)備 蓄電池或其他蓄能元件如超導(dǎo)、超級電容器等是將太陽能電池陣列轉(zhuǎn)換后的電能儲存起來，以使無光照時也能夠連續(xù)并且穩(wěn)定的輸出電能，滿足用電負(fù)載的需求。 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)412 .系統(tǒng)組成（1）太陽能電池組件：由太陽能電池（也稱光423. 光伏系統(tǒng)分類（1）小型太陽能供電系統(tǒng)（Small DC） 該系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中只有直

14、流負(fù)載而且負(fù)載功率比較小，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便。如在我國的西北地區(qū)大面積推廣使用了這種類型的光伏系統(tǒng)，負(fù)載為直流節(jié)能燈、家用電器等，用來解決無電地區(qū)家庭的基本照明和供電問題。 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-11 小型太陽能供電系統(tǒng) 423. 光伏系統(tǒng)分類（1）小型太陽能供電系統(tǒng)（Small 43（2）簡單直流系統(tǒng)（Simple DC） 該系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中負(fù)載為直流負(fù)載，而且負(fù)載的使用時間沒有特別要求，負(fù)載主要在日間使用，系統(tǒng)中沒有蓄電池，也不需要控制器。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，直接使用太陽能電池陣列給負(fù)載供電，光伏發(fā)電的整體效率較高。如光伏水泵就使用了這種類型的光伏系

15、統(tǒng)。 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-12 簡單直流供電系統(tǒng) 43（2）簡單直流系統(tǒng)（Simple DC） 44（3）大型太陽能供電系統(tǒng)（Large DC） 該系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中用電器也是直流負(fù)載，但負(fù)載功率比較大，整個系統(tǒng)的規(guī)模也比較大，需要配備較大的太陽能光伏陣列和較大的蓄電池組。常應(yīng)用于通信、遙測、監(jiān)測設(shè)備電源，農(nóng)村集中供電站，航標(biāo)燈塔、路燈等領(lǐng)域。如在我國的西部地區(qū)部分鄉(xiāng)村光伏電站使用了這種類型的光伏系統(tǒng)，中國移動和中國聯(lián)通公司在偏僻無電地區(qū)的通信基站等。2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-13 大型太陽能供電系統(tǒng) 44（3）大型太陽能供電系統(tǒng)（

16、Large DC） 該系45 該系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中同時含有直流負(fù)載和交流負(fù)載，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，整個系統(tǒng)的規(guī)模也比較大，同樣需要配備較大的太陽能光伏陣列和較大的蓄電池組。如在一些同時具有交流和直流負(fù)載的通信基站或其他一些含有交流和直流負(fù)載的光伏電站中使用了這種類型的光伏系統(tǒng)。（4）交流、直流供電系統(tǒng)（AC/DC） 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-14 交流、直流供電系統(tǒng) 45 該系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中同時含有直流負(fù)載46（5）并網(wǎng)系統(tǒng)（Utility Grid Connect） 這種系統(tǒng)的最大特點是太陽能電池陣列轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的直流電經(jīng)過三相逆變器（DC/AC）轉(zhuǎn)換成為符合公共

17、電網(wǎng)要求的交流電并直接并入公共電網(wǎng)，供公共電網(wǎng)用電設(shè)備使用和遠(yuǎn)程調(diào)配。這種系統(tǒng)中所用的逆變器必需是專用的并網(wǎng)逆變器，以保證逆變器輸出的電力滿足公共電網(wǎng)的電壓、頻率和相位等性能指標(biāo)的要求。這種系統(tǒng)通常能夠并行使用市電和太陽能電池陣列作為本地交流負(fù)載的電源，降低了整個系統(tǒng)的負(fù)載缺電率；而在夜晚或陰雨天氣，本地交流負(fù)載的供電可以從公共電網(wǎng)獲得。2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-15 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 46（5）并網(wǎng)系統(tǒng)（Utility Grid Connect4.4.1 光伏陣列的組成與輸出特性2010年春季47第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.4 MPPT光伏發(fā)電變換與控制技術(shù)

18、1光伏電池的電特性光伏電池的等效電路如圖4-18.4.4.1 光伏陣列的組成與輸出特性2010年春季47第4章48 電流I為太陽能電池輸出電流，Id為二極管工作電流，IRsh 為漏電流，ILG為光電池電流源，Rsh為光伏電池的并聯(lián)等效電阻；Rs：光伏電池的串聯(lián)等效電阻。 圖4-18 光伏電池等效電路圖2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)48 電流I為太陽能電池輸出電流，Id為49光伏電池的輸出特性方程： 式中：并聯(lián)電阻Rsh越大，不會影響短路電流的數(shù)值。所以下面設(shè)計中忽略Rsh，得到簡化的光伏電池輸出特性方程： I：光伏電池輸出電流；V：光伏電池輸出電壓；IOS：光伏電池暗飽和電流

19、 T：光伏電池的表面溫度；k：波爾茲曼常數(shù) (1.38*10-23 J/。K) ：日照強(qiáng)度；q：單位電荷(1.6*10-19C)；K1 ：短路電流的溫度系數(shù)；ISCR：標(biāo)準(zhǔn)測試條件（光伏電池溫度25，日照強(qiáng)度為1000W/m2）下，光伏電池的短路電流；ILG：光電流；EGO：半導(dǎo)體材料的禁帶寬度；Tr：參考溫度(301.18。K)；Ior：Tr下的暗飽和電流；A,B：理想因子，一般介于1和2之間 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)49光伏電池的輸出特性方程： 式中：并聯(lián)電阻Rsh越大，不會50光伏電池模型2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)50光伏電池模型2010年春

20、季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控51 當(dāng)負(fù)載RL從0變化到無窮大時，即可得到如圖所示太陽能電池輸出特性曲線。調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL到某一值Rm時，在曲線上得到一點M，其對應(yīng)的工作電壓和工作電流之積最大，即Pm=Im*Vm，將此M點定義為最大功率輸出點（MPP）。光伏電池的輸出特性圖 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)2光伏電池的伏安特性51 當(dāng)負(fù)載RL從0變化到無窮大時，即2010年春季52第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖420 光伏電池的伏安特性 2010年春季52第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖453 MPPT本質(zhì)上是一個尋優(yōu)過程。通過測量電壓、電流和功率，比較它們之間的變化

21、關(guān)系，決定當(dāng)前工作點與峰值點的位置關(guān)系，然后控制電流（或電壓）向當(dāng)前工作點與峰值功率點移動，最后控制電流（或電壓）在峰值功率點附近一定范圍內(nèi)來回擺動。 圖4-22 不同光照強(qiáng)度下的光伏電池最大功率點 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)3MPPT工作原理53 MPPT本質(zhì)上是一個尋優(yōu)過程。通過54 在光伏系統(tǒng)中，通常要求光伏電池的輸出功率保持在最大，也就是讓光伏電池工作在最大功率點，從而提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。MPPT就是一個不斷測量和不斷調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)的過程，它不需要知道光伏陣列精確的數(shù)學(xué)模型，而是在運行過程中不斷改變可控參數(shù)的整定值，使得當(dāng)前工作點逐漸向峰值功率點靠近，使光伏系

22、統(tǒng)運作在峰值功率點附近。2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)54 在光伏系統(tǒng)中，通常要求光伏電池的輸出功率551.定電壓跟蹤法2.擾動觀察法3.功率回授法4.增量電導(dǎo)法5.模糊邏輯控制6.滯環(huán)比較法7.神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制法8.最優(yōu)梯度法 常用最大功率點跟蹤算法：2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)551.定電壓跟蹤法常用最大功率點跟蹤算法：2010年春季第564.4.2 MPPT光伏陣列的發(fā)電變換 光伏發(fā)電系統(tǒng)一般包括：光伏電池最大功率點跟蹤（MPPT）控制器蓄電池充放電控制器直流升壓或降壓型變換器逆變器2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)564.4.2 MPP

23、T光伏陣列的發(fā)電變換 57光伏系統(tǒng)的逆變器 光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器，包括無源逆變和有源逆變兩種形式。其中無源逆變用于孤立型光伏發(fā)電站，通過逆變器將直流逆變?yōu)榉讲ɑ蚪?jīng)SPWM調(diào)制為正弦波交流電，直接向交流負(fù)載供電。有源逆變器用于并網(wǎng)光伏發(fā)電，通過逆變器以SPWM的方式產(chǎn)生交流調(diào)制正弦電源，并使輸出正弦波的電壓幅值、頻率及相位等變量與公共電網(wǎng)一致。 光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器按輸入側(cè)直流儲能元件類型可進(jìn)一步劃分為電壓型逆變和電流型逆變兩類；按拓樸結(jié)構(gòu)又可分為單相半橋逆變電路，單相全橋逆變電路和三相全橋逆變電路三種。2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)57光伏系統(tǒng)的逆變器 光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆

24、581.電壓型逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-25 電壓型逆變器581.電壓型逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)592.串聯(lián)諧振電壓型逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-26 串聯(lián)諧振電壓型逆變器 592.串聯(lián)諧振電壓型逆變器 2010年春季第4章 太陽能603.電流型逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-27 電流型逆變器 603.電流型逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)614.并聯(lián)諧振電流型逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-28 并聯(lián)諧振電流型逆變器 614.并聯(lián)

25、諧振電流型逆變器 2010年春季第4章 太陽能625.單相半橋逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-29 單相半橋逆變器 625.單相半橋逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏636.單相全橋逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-30 單相全橋逆變器 636.單相全橋逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏647.三相橋式逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-31 三相橋式逆變器 647.三相橋式逆變器 2010年春季第4章 太陽能、光伏4.4.3 MPPT光伏陣列發(fā)電的控制技術(shù)2010年春季65第4章 太陽能、光伏

26、發(fā)電與控制技術(shù)1蓄電池充電控制2最大功率點跟蹤（MPPT）控制 實時檢測光伏陣列的輸出功率，采用一定的控制算法預(yù)測當(dāng)前工作狀態(tài)下光伏陣列可能的最大功率輸出，通過改變當(dāng)前的阻抗來滿足最大功率輸出的要求，使光伏系統(tǒng)運行于最佳工作狀態(tài)。3太陽光跟蹤系統(tǒng)目的：使光伏陣列板隨太陽的運行而自動跟蹤移動，使其表面一直朝向太陽，增加光伏陣列接收的輻射量。兩個角度：傾角、方位角4.4.3 MPPT光伏陣列發(fā)電的控制技術(shù)2010年春季654.5 光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)與控制策略2010年春季66第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.5.1 光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)1電壓源型光伏陣列的逆變并網(wǎng)圖440 光伏陣列并

27、網(wǎng)的電壓源型電路結(jié)構(gòu)4.5 光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)與控制策略2010年春季62010年春季67第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)2電流源型光伏陣列的逆變并網(wǎng)圖441 光伏陣列電流源型并網(wǎng)逆變電路拓?fù)?010年春季67第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)2電2010年春季68第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)3單級式并網(wǎng)逆變器圖442單級式并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)?010年春季68第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)3單2010年春季69第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4兩級式并網(wǎng)逆變器圖443 兩級式并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)?010年春季69第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4兩2010年春季70第4

28、章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖444 一種改進(jìn)型兩級式并網(wǎng)逆變器拓?fù)?010年春季70第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖42010年春季71第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)5多級式并網(wǎng)逆變器圖445 多級式并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)?010年春季71第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)5多2010年春季72第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.5.2 光伏陣列并網(wǎng)逆變器的控制策略1并網(wǎng)波形的跟蹤與控制策略2光伏陣列的最大功率點控制3并網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)與光伏發(fā)電并網(wǎng)的孤島問題2010年春季72第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.54.6 光伏發(fā)電的制約因素與經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價2010年春季73第4章 太陽

29、能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) 成本/價格 年份（USD）光伏電池1990199520002010單晶硅3.25/5.402.40/4.001.50/2.501.20/2.00多晶硅3.00/5.002.25/3.751.50/2.501.20/2.00聚光電池3.00/5.002.00/3.331.20/2.000.75/1.25非晶硅3.00/5.002.00/3.301.20/2.001.00/1.67薄膜硅2.00/3.331.20/2.000.75/1.25CIS2.00/3.331.20/2.000.75/1.25CdTe1.50/2.501.20/2.000.75/1.25表42 地面用

30、光伏電池組件的成本與價格（19902010年）4.6 光伏發(fā)電的制約因素與經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價2010年春季73第2010年春季74第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) 年份 效率（%）光伏電池199520002010單晶硅151822多晶硅141620聚光電池222530非晶硅791014薄膜硅8101215CIS791214CdTe791215表43 光伏電池組件的效率2010年春季74第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) 2010年春季75第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)光伏陣列發(fā)電主要存在以下問題：光伏陣列發(fā)電效率低光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)的造價成本高光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)的運行受氣候環(huán)境因素影響大光伏電池組

31、件的制造需要消耗大量能源2010年春季75第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)光伏陣2010年春季76第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) 目前大多數(shù)的風(fēng)光，風(fēng)光柴油以及風(fēng)光柴蓄等脫離大電網(wǎng)的混合局部并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)都具有獨立和并網(wǎng)兩種工作模式，因而以太陽能光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行互補，綜合天燃?xì)馊紮C(jī)發(fā)電或柴油發(fā)電，而形成大型新能源綜合發(fā)電是未來重要的發(fā)展方向。2010年春季76第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) 772010年春季小結(jié) 本章介紹太陽能光伏發(fā)電的相關(guān)知識，從太陽能的利用方面初步了解太陽能電池的基本原理和特性，介紹 了MPPT及其控制的原理和方法；并進(jìn)一步簡述的在太陽能應(yīng)用中常用 的DCD

32、C變換或DCAC變換，最后列舉了一些知名廠商的太陽能逆變器產(chǎn)品。第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)772010年春季小結(jié) 本章介紹太陽能光伏發(fā)電的相關(guān)知78SUNNY BOY 700 SUNNY BOY 3800 附錄： 光伏逆變器實物及一些重要指標(biāo) SMA公司2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)78SUNNY BOY 700 SUNNY BOY 380079SUNNY BOY 2100TL SUNNY BOY 2800i 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)79SUNNY BOY 2100TL SUNNY BOY 280SUNNY MINI CENTRAL 5000A

33、/6000A SUNNY MINI CENTRAL 7000HV 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)80SUNNY MINI CENTRAL 5000A/60081Sunny Tower Sunny Central SC350 /350HE2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)81Sunny Tower Sunny Central SC82DELTA公司Solar Inverter SI 19002010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)82DELTA公司Solar Inverter SI 19083Solar Inverter SI 33002010年春季第4章

34、 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)83Solar Inverter SI 33002010年春84Central Inverter CI 1002010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)84Central Inverter CI 1002010年85XANTREX公司GT Series Grid Tie Solar Inverter 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)85XANTREX公司GT Series Grid Tie 86GT Series Grid Tie Solar Inverter 參數(shù) 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)86GT Series Grid Tie Solar Inv87GT30E Inverter 2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)87GT30E Inverter 2010年春季第4章 太88BP SOLAR公司GC INVERTER2010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)88BP SOLAR公司GC INVERTER2010年春季892010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)892010年春季第4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)90sunways公司Sunways NT 6000, NT 5000, NT 4000 and NT 2600 Solar Invert