新能源發(fā)電與控制技術(shù) 第2版 教學(xué)課件 惠晶 太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)

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或者直接輸入下面地址：第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社3第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.1太陽(yáng)的輻射及太陽(yáng)能利用4.2光伏發(fā)電原理與太陽(yáng)能電池4.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制技術(shù)4.4獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)4.5并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)4.6光伏發(fā)電的前景與經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)主要內(nèi)容機(jī)械工業(yè)出版社4第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)54.1太陽(yáng)的輻射及太陽(yáng)能利用太陽(yáng)的輻射1.太陽(yáng)的概況機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)是太陽(yáng)系的中心天體，離地球最近的恒星。直徑約為1.39×106km，質(zhì)量約為2.2×l027t，為地球質(zhì)量的3.32×105倍，它的質(zhì)量是整個(gè)太陽(yáng)系的99.865%，體積那么比地球大1.3×106倍，平均密度為地球的1/4，主要組成氣體：氫80%、氦19%，核心為氫聚合氦的核聚變反響活動(dòng)。62.太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)從中心到邊緣可分為：核反響區(qū)輻射區(qū)對(duì)流區(qū)太陽(yáng)大氣7地球繞太陽(yáng)運(yùn)行示意圖

3.太陽(yáng)活動(dòng)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)8太陽(yáng)輻射是地球表層能量的主要來(lái)源。地面輻射的時(shí)空變化特點(diǎn)是：①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，在地球外表出現(xiàn)熱帶、溫帶和寒帶氣候；②太陽(yáng)輻射夏天大冬天小，它導(dǎo)致夏季溫度高而冬季溫度低。4.太陽(yáng)的輻射地區(qū)太陽(yáng)日平均輻射強(qiáng)度kWh/(m2·d)

W/m2

熱帶、沙漠5－6210－250溫帶3－5130－210陽(yáng)光較少地區(qū)（北歐、近極地）2－380－130不同地區(qū)太陽(yáng)平均輻射強(qiáng)度機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)9太陽(yáng)輻射到地球大氣層上屆的能量為173000TW，相當(dāng)于500萬(wàn)t標(biāo)煤/Sec，僅占其總輻射量的22億分之一。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)地球上的能流〔單位：106MW、即TW〕10太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換與利用

機(jī)械工業(yè)出版社

太陽(yáng)能必須即時(shí)轉(zhuǎn)換成其他形式能量才能貯存和利用，太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換與利用包括了太陽(yáng)能的采集、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存、傳輸與應(yīng)用等方面。廣義的太陽(yáng)能包含范圍及其廣闊；狹義的僅限于太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的光熱、光電、光機(jī)、光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。太陽(yáng)能的光熱采集

平板集熱器

真空管集熱器

聚光集熱器第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)11機(jī)械工業(yè)出版社〔1〕太陽(yáng)能――熱能轉(zhuǎn)換，并以熱能形式貯存〔2〕太陽(yáng)能――電能轉(zhuǎn)換，并以電能形式貯存〔3〕太陽(yáng)能――氫能轉(zhuǎn)換，并以氫能形式貯存〔4〕太陽(yáng)能――生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換，并貯存于生物質(zhì)〔5〕太陽(yáng)能－－機(jī)械能轉(zhuǎn)換，并以機(jī)械能形式貯存第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)2.太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換

12機(jī)械工業(yè)出版社〔1〕熱能儲(chǔ)存1〕顯熱儲(chǔ)存，利用材料的顯熱儲(chǔ)能2〕潛熱儲(chǔ)能，利用材料在相變的潛熱儲(chǔ)能3〕化學(xué)儲(chǔ)能，利用化學(xué)反響儲(chǔ)熱4〕塑晶儲(chǔ)熱，利用塑晶材料儲(chǔ)能5〕太陽(yáng)池儲(chǔ)熱，利用具有一定鹽濃度梯度的鹽水池儲(chǔ)能第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)3.太陽(yáng)能的儲(chǔ)存

13機(jī)械工業(yè)出版社〔2〕電能儲(chǔ)存利用蓄電池、超級(jí)電容以及超導(dǎo)材料實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)能。第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)〔3〕氫能儲(chǔ)存利用氣相、液相、固相或化合物形式將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成氫能并實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能?！?〕機(jī)械能儲(chǔ)存〔飛輪磁懸浮儲(chǔ)能〕利用熱力學(xué)原理將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能并以飛輪的形式實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。其中：飛輪磁懸浮儲(chǔ)能是一種先進(jìn)的物理儲(chǔ)能方式。具有：功率大、容量大、效率高；動(dòng)態(tài)特性好，響應(yīng)速度快，可瞬間充放電；平安可靠、綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng)〔不小于25年)等優(yōu)點(diǎn)。14機(jī)械工業(yè)出版社

應(yīng)用光學(xué)原理，通過(guò)光的反射和折射進(jìn)行直接傳輸，或者將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量進(jìn)行間接傳輸。第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.太陽(yáng)能的傳輸5.太陽(yáng)能的利用〔1〕太陽(yáng)輻射的熱能利用〔2〕太陽(yáng)能光熱利用〔3〕太陽(yáng)能熱發(fā)電〔4〕太陽(yáng)能綜合利用〔5〕太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)15機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)6.太陽(yáng)能應(yīng)用史太陽(yáng)能綜合利用技術(shù)得到前所未有的快速開(kāi)展，大約經(jīng)歷了以下7個(gè)階段：第一階段〔1900～1920年〕：研究重點(diǎn)是太陽(yáng)能動(dòng)力裝置，應(yīng)用目的較明確，開(kāi)始采用平板集熱器和低沸點(diǎn)工質(zhì)，裝置逐漸擴(kuò)大，最大輸出功率達(dá)73.64kW，但造價(jià)很高；第二階段〔1920～1945年〕：研究處于低潮，參加人數(shù)和研究工程大為減少，其原因與礦物燃料的大量開(kāi)發(fā)利用和發(fā)生第二次世界大戰(zhàn)有關(guān)，太陽(yáng)能不能解決當(dāng)時(shí)對(duì)大規(guī)模能源的急需；第三階段〔1945～1965年〕：二戰(zhàn)后的20年間出現(xiàn)了石油、天然氣資源的匱乏，從而再次推動(dòng)了太陽(yáng)能的研究與應(yīng)用，成立了國(guó)際太陽(yáng)能學(xué)術(shù)組織，重新興起太陽(yáng)能研究熱潮；第四階段〔1965～1973年〕：太陽(yáng)能光伏發(fā)電起步，但研究工作停滯不前。主要原因是太陽(yáng)能利用技術(shù)處于成長(zhǎng)階段、尚不成熟，并且投資大、效果不理想、難以與常規(guī)能源競(jìng)爭(zhēng)，因而得不到公眾、企業(yè)和政府的重視和支持；第五階段〔1973～1980年〕：1973年10月爆發(fā)中東戰(zhàn)爭(zhēng)，歐派克采取石油減產(chǎn)、提價(jià)等方法，導(dǎo)致了世界范圍的“能源危機(jī)〞〔也稱“石油危機(jī)〞〕。使人們認(rèn)識(shí)到：現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)必須徹底改變，應(yīng)加速向未來(lái)能源結(jié)構(gòu)過(guò)渡，從而使許多國(guó)家、尤其是工業(yè)興旺國(guó)家，重新加強(qiáng)了對(duì)太陽(yáng)能及其他可再生能源技術(shù)開(kāi)展的支持，在世界范圍內(nèi)再次興起了開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能熱潮；第六階段〔1980～1992年〕：太陽(yáng)能利用進(jìn)入80年代又開(kāi)始回落，逐漸進(jìn)入低谷。主要原因是：原油價(jià)格大幅回落，而太陽(yáng)能產(chǎn)品價(jià)格居高不下，技術(shù)沒(méi)有重大突破，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力；太陽(yáng)能提高效率和降低本錢的目標(biāo)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)；第七階段〔1992～今〕：1992年聯(lián)合國(guó)在巴西召開(kāi)“世界環(huán)境與開(kāi)展大會(huì)〞，通過(guò)了?里約熱內(nèi)盧環(huán)境與開(kāi)展宣言?等一系列重要文件，把環(huán)境與開(kāi)展納入統(tǒng)一框架，確立了可持續(xù)開(kāi)展的模式。1996年，聯(lián)合國(guó)在津巴布韋召開(kāi)“世界太陽(yáng)能頂峰會(huì)議〞，發(fā)表了?哈拉雷太陽(yáng)能與持續(xù)開(kāi)展宣言?，討論了?世界太陽(yáng)能10年行動(dòng)方案〔1996～2005年〕?等重要文件，使太陽(yáng)能研究與利用走出低谷，并逐漸得到加強(qiáng)。18太陽(yáng)能應(yīng)用〔家庭〕機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)19機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)20太陽(yáng)能應(yīng)用〔公共建筑〕機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)21機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)22太陽(yáng)能發(fā)電幕墻機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)23機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)太陽(yáng)能供電的高層立體停車場(chǎng)24太陽(yáng)能應(yīng)用〔光伏發(fā)電站〕光伏發(fā)電站-1機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)25光伏發(fā)電站-2機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)26機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)光伏發(fā)電站-327機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)28太陽(yáng)能應(yīng)用〔太陽(yáng)能汽車〕機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)29機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)30機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)31其他太陽(yáng)能應(yīng)用〔路燈、草坪燈、太陽(yáng)帽等〕機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)32機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)33機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)344.2光伏發(fā)電原理與太陽(yáng)能電池

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)354.2.1太陽(yáng)能電池〔SolarCell〕原理太陽(yáng)能電池的原理是基于半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)〔PhotovoltaicEffect〕，將太陽(yáng)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(dòng)勢(shì)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。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)36一般半導(dǎo)體硅材料的結(jié)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)37P型半導(dǎo)體機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)38N型半導(dǎo)體機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)39太陽(yáng)能電池晶片機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)40太陽(yáng)能電池晶片受光的物理過(guò)程機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)414.2.2太陽(yáng)能電池的開(kāi)展與分類太陽(yáng)能電池是由太陽(yáng)能電池晶片組成的光伏發(fā)電根本元件。主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等幾種類型，單晶硅和多晶硅太陽(yáng)能電池用量最大，非晶硅太陽(yáng)能電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)421.太陽(yáng)能電池的開(kāi)展史1839年法國(guó)物理學(xué)家E.Becquerel發(fā)現(xiàn)液體的光生伏特效應(yīng)，簡(jiǎn)稱為光伏效應(yīng)；1877年和研究了硒的光伏效應(yīng)，并制作了第一片硒太陽(yáng)電池；1921年愛(ài)因斯坦因解釋了關(guān)于光電效應(yīng)的理論而獲得了諾貝爾〔Nobel〕物理獎(jiǎng)；1958年第一個(gè)光伏電池供電的衛(wèi)星發(fā)射；2000年世界太陽(yáng)能電池年產(chǎn)量超過(guò)287.7MW；安裝超過(guò)1000MW，標(biāo)志太陽(yáng)能時(shí)代的到來(lái)；2004年我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)50MW以上。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)432.太陽(yáng)能電池的分類太陽(yáng)能電池主要有以下幾種類型：〔1〕單晶硅太陽(yáng)能電池〔2〕多晶硅太陽(yáng)能電池〔3〕非晶硅太陽(yáng)能電池〔4〕其他形式：碲化鎘太陽(yáng)能電池、銅銦硒太陽(yáng)能電池、有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池等。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)44

其中Iph為光生電流，ID為暗電流，IL為光伏電池輸出的負(fù)載電流，UOC為光伏電池的開(kāi)路電壓，RL為負(fù)載電阻，Rs為串聯(lián)電阻，Rsh為旁路電阻。光伏電池等效電路機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.2.3太陽(yáng)能電池與光伏陣列的特性1.光伏電池〔SolerCell〕的電特性45光伏電池等效電路中各變量關(guān)系機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)46光伏電池的伏安特性機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)2.光伏電池的伏安特性47光伏電池串聯(lián)后的伏安特性機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)3.光伏陣列〔PhotovoltaicArray〕及其輸出特性48光伏電池并聯(lián)后的伏安特性機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)49光伏陣列的輸出負(fù)載特性機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)50典型的光伏發(fā)電系統(tǒng)

1.太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.2.4光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成與分類51

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成〔1〕太陽(yáng)能電池組件：由太陽(yáng)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(yáng)光照射下將太陽(yáng)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、逆變器本局部除了對(duì)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(guò)變換后可以供一般的用電設(shè)備使用?！?〕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(jí)電容器等是將太陽(yáng)能電池陣列轉(zhuǎn)換后的電能儲(chǔ)存起來(lái)，以使無(wú)光照時(shí)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。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)522.光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類〔1〕小型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)〔SmallDCSystem〕該系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)中只有直流負(fù)載而且負(fù)載功率比較小，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。如在我國(guó)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(lái)解決無(wú)電地區(qū)家庭的根本照明和供電問(wèn)題。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)53〔2〕簡(jiǎn)單直流系統(tǒng)〔SimpleDCSystem〕

該系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)中負(fù)載為直流負(fù)載，而且負(fù)載的使用時(shí)間沒(méi)有特別要求，負(fù)載主要在日間使用，系統(tǒng)中沒(méi)有蓄電池，也不需要控制器。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直接使用太陽(yáng)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統(tǒng)。

機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)54〔3〕大型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)〔LargeDCSystem〕該系統(tǒng)的特點(diǎn)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(gè)系統(tǒng)的規(guī)模也比較大，需要配備較大的太陽(yáng)能光伏陣列和較大的蓄電池組。常應(yīng)用于通信、遙測(cè)、監(jiān)測(cè)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(guó)的西部地區(qū)局部鄉(xiāng)村光伏電站使用了這種類型的光伏系統(tǒng)，中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通公司在偏僻無(wú)電地區(qū)的通信基站等。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)55該系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)中同時(shí)含有直流負(fù)載和交流負(fù)載，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模也比較大，同樣需要配備較大的太陽(yáng)能光伏陣列和較大的蓄電池組。如在一些同時(shí)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—DCSystem〕機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)56〔5〕并網(wǎng)系統(tǒng)〔UtilityGridConnectSystem〕這種系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是太陽(yáng)能電池陣列轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的直流電經(jīng)過(guò)三相逆變器〔DC--AC〕轉(zhuǎn)換成為符合公共電網(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(yáng)能電池陣列作為本地交流負(fù)載的電源，降低了整個(gè)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。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)57〔6〕混合供電系統(tǒng)〔HybridSystem〕混合供電系統(tǒng)中，除了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽(yáng)能電池陣列所轉(zhuǎn)換的電能經(jīng)過(guò)變換后供用電負(fù)載使用外，還使用了燃油發(fā)電機(jī)或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)作為備用電源。這種系統(tǒng)綜合利用各種發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，互相彌補(bǔ)各自的缺乏，而使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得以提高，能夠滿足負(fù)載各種需要，并且具有較高的靈活性。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)58〔7〕并網(wǎng)混合供電系統(tǒng)〔HybridGridConnectSystem〕

在混合供電系統(tǒng)增加并網(wǎng)逆變器，實(shí)現(xiàn)混合發(fā)電并網(wǎng)供電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通常將控制器與逆變器集成在一起，采用微電腦進(jìn)行全面協(xié)調(diào)控制，綜合利用各種能源，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的負(fù)載供電保障率。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)594.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制技術(shù)1.光伏電池的最大功率點(diǎn)不同光照強(qiáng)度下光伏電池的伏安特性

機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)60不同光照強(qiáng)度下的光伏電池最大功率點(diǎn)

機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)61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〔SolarCell〕工作在最大功率點(diǎn)，從而提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。最大功率點(diǎn)跟蹤控制〔MaximumPowerPointTracking－MPPT〕是實(shí)時(shí)檢測(cè)光伏陣列的輸出功率，采用一定的控制算法預(yù)測(cè)當(dāng)前工作狀態(tài)下光伏陣列可能的最大功率輸出，通過(guò)改變當(dāng)前的阻抗特性來(lái)滿足最大功率輸出的要求，使光伏系統(tǒng)可以運(yùn)行于最正確工作狀態(tài)。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)622.最大功率點(diǎn)跟蹤算法機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)MPPT的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)自尋優(yōu)過(guò)程，通過(guò)對(duì)光伏陣列當(dāng)前的輸出電壓和電流的檢測(cè)，得到當(dāng)前陣列的輸出功率，與已被存儲(chǔ)的前一時(shí)刻功率進(jìn)行比較，舍小存大、再檢測(cè)、再比較，如此周而復(fù)始。MPPT控制算法主要有：定電壓跟蹤法、擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法、功率回授法、模糊邏輯控制法、滯環(huán)比較法、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制法及最優(yōu)梯度法等。63〔1〕固定電壓跟蹤法〔2〕擾動(dòng)觀察法〔3〕電導(dǎo)增量法〔4〕功率回授法〔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(diǎn)跟蹤算法：機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)643.太陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)由于地球的自轉(zhuǎn)使太陽(yáng)光入射光伏陣列的角度時(shí)刻在變化，使得光伏陣列吸收太陽(yáng)輻射受到很大的影響，進(jìn)而影響到光伏陣列的發(fā)電能力。光伏陣列的放置形式有固定安裝式和自動(dòng)跟蹤式兩種形式，自動(dòng)跟蹤裝置包括單軸跟蹤系統(tǒng)和雙軸跟蹤系統(tǒng)。單軸跟蹤可分為東西水平軸跟蹤、南北水平軸跟蹤和極軸跟蹤3種；雙軸跟蹤可分為赤道軸跟蹤和水平軸跟蹤兩種。對(duì)聚焦精度要求不高的平板光伏陣列和弧線型聚焦的聚光器可采用控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單的單軸跟蹤，而對(duì)點(diǎn)型聚焦的聚光器那么應(yīng)采用雙軸跟蹤。光伏陣列跟蹤系統(tǒng)及聚光原理應(yīng)用折射式聚光器主要是菲涅耳透鏡，它的聚光倍數(shù)可到達(dá)幾十倍以上。66太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光伏陣列光照度跟蹤系統(tǒng)光照跟蹤系統(tǒng)工作原理示意圖太陽(yáng)光跟蹤設(shè)備實(shí)物圖4.太陽(yáng)能電池板溫度控制器的總體控制方案溫度控制方案流程圖太陽(yáng)能電池板有一定的工作溫度，一般在-40℃～85℃，超過(guò)或低于這個(gè)區(qū)間的話，電池的發(fā)電效率就要隨溫度的升高或降低而大大下降。

714.4獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)4.4.1獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)指光伏發(fā)電所產(chǎn)生的直流電以及經(jīng)過(guò)二次變換之后的交流電能，直接向用電負(fù)載提供，而且僅限于向負(fù)載供電的電力系統(tǒng)。但該系統(tǒng)中也需要對(duì)儲(chǔ)能單元進(jìn)行電能管理。獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電能通過(guò)對(duì)蓄電池或其他中間儲(chǔ)能元件進(jìn)行充放電控制；或直接對(duì)直流用電設(shè)備供電；或?qū)⑥D(zhuǎn)換后的直流電經(jīng)由逆變器逆變成交變電源供給交流用電設(shè)備。72機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的根本結(jié)構(gòu)73機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)數(shù)字式的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓控制原理744.4.2獨(dú)立式光伏供電系統(tǒng)的儲(chǔ)能與充放電控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)雖然功率一般不太大，但是由于太陽(yáng)輻射能的不穩(wěn)定性，以及考慮到夜間的用電，需要配置有足夠容量的中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，并且對(duì)儲(chǔ)能單元實(shí)施有效的能量管理。考慮價(jià)格因素及技術(shù)成熟度因素，目前中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)大多采用的是在直流母線側(cè)裝置蓄電池，而對(duì)蓄電池的有效管理即適宜的充放電控制，是保證蓄電池性能及其壽命的關(guān)鍵之一。考慮到光伏發(fā)電產(chǎn)生的直流電壓或電流的不穩(wěn)定性，而蓄電池的電壓相對(duì)穩(wěn)定，要求直流側(cè)必須裝配有相應(yīng)的直流變換器并進(jìn)行有效的控制。75機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流變換，包括升壓變換器〔BoostConverter〕和降壓變換器(BuckConverter)，統(tǒng)稱為DC－DC變換器。其中升壓變換器主要應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)向配電房直流輸電，或?qū)⒐夥姵鼗蛐铍姵氐牡碗妷航?jīng)升壓變換后輸出，向高壓用電器供電；降壓變換器主要應(yīng)用于光伏工作點(diǎn)功率控制、負(fù)載調(diào)節(jié)控制以及蓄電池充電控制等。1.直流輸電用升壓及降壓變換器(DC－DCConverter〕76機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)蓄電池的充放電控制器通常為DC－DC變換器，通過(guò)調(diào)節(jié)充電器的直流電壓和直流電流輸出值，到達(dá)對(duì)蓄電池充電電流或充電電壓等不同目標(biāo)的控制，實(shí)現(xiàn)不同策略的充電控制。恒流充電是以使蓄電池充電電流保持恒定為控制目標(biāo)的充電模式。恒壓充電是以使蓄電池電壓保持恒定為控制目標(biāo)的充電模式。2.蓄電池充放電控制器774.5并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)由于光伏陣列的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換受到太陽(yáng)輻射因時(shí)因地的不同而不斷地變化，因而要求光伏陣列并網(wǎng)逆變器應(yīng)具有以下特點(diǎn)：具有較寬的直流輸入電壓范圍；具有較高的可靠性和可恢復(fù)性；具有較高的逆變效率；具有較小的輸出失真度。光伏陣列發(fā)電的并網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)容量的大小，可以分為單相并網(wǎng)和三相并網(wǎng)。單相并網(wǎng)系統(tǒng)一般僅用于系統(tǒng)容量比較小的不間斷電源系統(tǒng)中，不具備真正意義上的并網(wǎng)。因而一般的并網(wǎng)系統(tǒng)指三相并網(wǎng)系統(tǒng)。784.5.1并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)

并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的最終輸出為供電電網(wǎng)，而其直流側(cè)直接接到光伏陣列的輸出或者由光伏陣列經(jīng)過(guò)DC—DC變換后輸出。

三相光伏陣列并網(wǎng)逆變器根據(jù)直流側(cè)電源的型式分為電壓型和電流型兩大類，而根據(jù)逆變器的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)逆變、兩級(jí)式逆變以及多級(jí)式并網(wǎng)逆變等型式。79機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)1．電壓源型光伏陣列的逆變并網(wǎng)80機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)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)81機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)3．單級(jí)式并網(wǎng)逆變器單級(jí)式并網(wǎng)雙向反激式逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)82機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4．兩級(jí)式并網(wǎng)逆變器兩級(jí)式并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)83機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)一種改進(jìn)型兩級(jí)式并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)84機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)5．多級(jí)式并網(wǎng)逆變器Sunmaster130S多級(jí)式并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)85機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)多級(jí)式并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)?64.5.2并網(wǎng)光伏逆變器的頻率跟蹤與鎖相控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)

光伏陣列并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的控制主要有兩個(gè)控制閉環(huán)，即：對(duì)輸出波形的控制及對(duì)功率點(diǎn)的控制。

對(duì)輸出波形的控制要求快速，一般要求在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或電流的跟蹤，而對(duì)光伏陣列功率點(diǎn)控制的速度要求不是很快。

為使光伏陣列所產(chǎn)生的直流電源逆變成交流電后向公共電網(wǎng)并網(wǎng)供電，就必須對(duì)逆變器的輸出波形實(shí)時(shí)跟蹤控制，使逆變器的輸出電壓波形、幅值及相位等與公共電網(wǎng)的一致，即保持同步，實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)平滑并網(wǎng)供電。

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)頻率的自動(dòng)跟蹤，而頻率跟蹤其實(shí)質(zhì)就是相位的跟蹤，實(shí)現(xiàn)方法通常采用鎖相環(huán)技術(shù)。87機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)鎖相控制環(huán)的根本原理88機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)采用集成鎖相環(huán)電路實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率跟蹤的控制框圖電壓檢測(cè)過(guò)零比較鑒相器

PD2低通濾波器壓控振蕩器CD4046B鎖相環(huán)89機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)CD4046邏輯結(jié)構(gòu)圖90機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)數(shù)字鎖相環(huán)的工作原理信號(hào)調(diào)理過(guò)零比較鑒相器

PD2壓控振蕩器數(shù)字控制914.5.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)平安運(yùn)行與防護(hù)措施機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的平安運(yùn)行不僅涉及到自身的平安運(yùn)行，而且還直接影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。因而在不同運(yùn)行模式下，需要并網(wǎng)逆變系統(tǒng)采用不同的控制策略，分別采用孤島控制策略和并網(wǎng)運(yùn)行控制策略以解決光伏發(fā)電中的平安運(yùn)行問(wèn)題。在孤島運(yùn)行模式下，逆變系統(tǒng)一般可以采用具有下垂特性的電壓與頻率控制；而在并網(wǎng)運(yùn)行模式下，逆變系統(tǒng)一般采用有功與無(wú)功控制策略。92〔1〕光伏陣列發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)光伏陣列并網(wǎng)系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的一局部，需要設(shè)計(jì)有相應(yīng)的保護(hù)和檢測(cè)裝置，還要保護(hù)光伏發(fā)電系統(tǒng)防止孤島效應(yīng)；以及需要防止線路事故或功率失穩(wěn)，低電壓穿越。因此，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)常用的保護(hù)功能有：欠電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、低頻率保護(hù)、超頻率保護(hù)、低電壓穿越和孤島保護(hù)等。光伏并網(wǎng)保護(hù)功能一般由功率調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，它保證在光伏逆變系統(tǒng)發(fā)生異常的時(shí)候，光伏發(fā)電系統(tǒng)不對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較大的不良影響；同時(shí)也保證當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，不至于對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)造成破壞。93機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)為保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的平安運(yùn)行，除以上孤島效應(yīng)保護(hù)之外，還需要考慮以下保護(hù)類型：1〕電網(wǎng)電壓過(guò)壓及欠壓保護(hù)；2〕電網(wǎng)電壓超頻及欠頻保護(hù)；3〕逆變器的交流輸出短路保護(hù)；4〕逆變器過(guò)熱保護(hù)；5〕逆變器過(guò)載保護(hù)；6〕直流極性反接保護(hù)；7〕直流過(guò)壓及欠壓保護(hù)；8〕逆變器對(duì)地漏電保護(hù)以及防雷與接地保護(hù)；9〕逆變器內(nèi)部自檢保護(hù)〔防雷器損壞，接觸器故障，變壓器過(guò)熱，A/D通道損壞，IGBT損壞等等〕。94機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)同時(shí)，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)還需要考慮以下的額外保護(hù)類型：1〕低電壓穿越〔LVRT〕；2〕輸出直流分量超標(biāo)保護(hù)；3〕輸出電流諧波超標(biāo)保護(hù)；4〕三相電網(wǎng)不平衡保護(hù)；5〕并網(wǎng)系統(tǒng)存在的電磁干擾問(wèn)題。95〔2〕孤島問(wèn)題機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)當(dāng)分散的電源如光伏發(fā)電系統(tǒng)從原有的電網(wǎng)中斷開(kāi)后，雖然輸電線路已經(jīng)斷開(kāi)，但逆變器仍在運(yùn)行，逆變器失去了并網(wǎng)賴以參考的公共電網(wǎng)電壓，這種情況稱為孤島效應(yīng)。孤島效應(yīng)的產(chǎn)生可能會(huì)使電網(wǎng)的重新連接變得復(fù)雜，且會(huì)對(duì)電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生危害。為了解決這個(gè)問(wèn)題，目前已經(jīng)有多種方案提出，在孤島效應(yīng)比較明顯的場(chǎng)合已經(jīng)根本上得到解決。但當(dāng)孤島效應(yīng)不是很明顯時(shí)，現(xiàn)有的方法有可能無(wú)法判斷出發(fā)電站與負(fù)載之間功率的失配，因而孤島問(wèn)題仍是一個(gè)未徹底解決的問(wèn)題。96機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)孤島效應(yīng)的檢測(cè)有兩種方法，即被動(dòng)檢測(cè)及主動(dòng)檢測(cè)。被動(dòng)檢測(cè)是指當(dāng)電網(wǎng)失電時(shí)，電網(wǎng)電壓的幅值、頻率、相位和諧波等參數(shù)上將產(chǎn)生跳變信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)跳變信號(hào)來(lái)判斷電網(wǎng)是否失電。主動(dòng)式檢測(cè)是指在并網(wǎng)點(diǎn)處向電網(wǎng)注入很小的干擾信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)反響信號(hào)來(lái)判斷電網(wǎng)是否失電，其中一種方法就是通過(guò)在并網(wǎng)電流中注入很小的失真電流，通過(guò)測(cè)量逆變器輸出的電流的相位和頻率，采用正反響的方案，加大注入量，從而在電網(wǎng)失電時(shí)，能夠很快地檢測(cè)出異常值。97機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)辨識(shí)孤島效應(yīng)的計(jì)算流程984.6光伏發(fā)電的開(kāi)展前景與經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)的前提是光伏電池陣列，其系統(tǒng)造價(jià)的核心局部為光伏電池陣列以及具有高度智能化的逆變器。光伏發(fā)電的應(yīng)用與開(kāi)展前景1.光伏發(fā)電競(jìng)價(jià)水平：2021年折算電價(jià)元/kWh(50年投資回收期〕VS火力發(fā)電，2021年折算電價(jià)(30年回收期〕VS火力發(fā)電0.35/kWh，企業(yè)用電1.05/kWh；2.中國(guó)，2021年產(chǎn)能力2600MW，占國(guó)際總?cè)萘?2.9%；截止2021年海外上市公司四家，總銷售2332萬(wàn)USD〔中電光伏350.9，無(wú)錫尚德414.4，天威英利1107.1，賽維LDK460〕；99機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)3.我國(guó)應(yīng)用前景：①屋頂方案：2021年建筑面積約400億m2、屋頂面積約40億m2，如果利用20%安裝光伏系統(tǒng)，發(fā)電量可達(dá)100GW；②沙漠方案：目前約120萬(wàn)km2，以40MW/km2、2%安裝光伏計(jì)，可獲電能1000GW，是我國(guó)目前電力總裝機(jī)容量的2倍；③國(guó)家方案：根據(jù)?新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃?2021光伏方案指南，20GW〔2021年〕，力爭(zhēng)平價(jià)上網(wǎng)VS2021年全球產(chǎn)能30G、裝機(jī)20G、已經(jīng)過(guò)?！常虎苓h(yuǎn)景展望：50年后進(jìn)入光伏發(fā)電時(shí)代，期待屆時(shí)用電不要錢^_^1004.地面用光伏電池組件的--本錢/價(jià)格〔1990～2021年〕〔單位：美元〕機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)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2.00/3.331.20/2.000.75/1.25CIS2.00/3.331.20/2.000.75/1.25CdTe1.50/2.501.20/2.000.75/1.251015.商品化光伏電池組件的效率〔單位：%〕機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)199520002010單晶硅151822多晶硅141620聚光電池222530非晶硅7～91014薄膜硅8～101215CIS7～91214CdTe7～91215102機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.6.2光伏陣列發(fā)電存在的問(wèn)題主要問(wèn)題：光伏陣列發(fā)電效率低；光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)本錢高；光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行受氣候環(huán)境因素影響大；光伏電池組件的制造需要消耗大量能源；產(chǎn)能已經(jīng)嚴(yán)重過(guò)剩〔2021全球組建產(chǎn)量30GW，實(shí)際裝機(jī)量?jī)H20GW〕。103機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)以上因素制約了太陽(yáng)能光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用的開(kāi)展速度。但是從整個(gè)社會(huì)效益來(lái)綜合衡量，從長(zhǎng)遠(yuǎn)開(kāi)展看太陽(yáng)能與化石能源的本錢差距，太陽(yáng)能光伏發(fā)電是一種可持續(xù)開(kāi)展的新興清潔能源，具有十分廣闊的前景。隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，光伏電池的本錢正在不斷地下降，更重要的是各國(guó)都已經(jīng)在大力開(kāi)展可再生能源，因而未來(lái)光伏發(fā)電占全部電力的比例將不斷地增大。光伏陣列并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)是當(dāng)今世界光伏發(fā)電的趨勢(shì)，光伏技術(shù)正在步入大規(guī)模發(fā)電階段。104機(jī)械工業(yè)出版社小結(jié)本章介紹太陽(yáng)能光伏發(fā)電的相關(guān)知識(shí)，從太陽(yáng)能的利用方面初步了解太陽(yáng)能電池的根本原理和特性，介紹了MPPT及其控制的原理和方法。太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是世界各國(guó)大力提倡的一項(xiàng)重要能源工程，雖然太陽(yáng)能的利用有多種形式，但光伏發(fā)電作為其中一個(gè)十分重要的分支，正在倍受重視。光伏發(fā)電中的一些關(guān)鍵問(wèn)題，如最大功率點(diǎn)問(wèn)題、光伏電站孤島效應(yīng)問(wèn)題以及光伏發(fā)電的并網(wǎng)技術(shù)等，也是十分重要的