光伏發(fā)電與控制技術(shù)

光伏發(fā)電與控制技術(shù)第1頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社2第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第2頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一4.1

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4.4MPPT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(jià)本章主要內(nèi)容機(jī)械工業(yè)出版社3第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第3頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一44.1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)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第4頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一5圖4-2地球繞太陽運(yùn)行示意圖

太陽活動機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第5頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一6

地面輻射的時空變化特點(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，在地球表面出現(xiàn)熱帶、溫帶和寒帶氣候；②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/(m2·d)

W/m2

熱帶、沙漠5－6210－250溫帶3－5130－210陽光較少地區(qū)（北歐）2－380－130不同地區(qū)太陽平均輻射強(qiáng)度機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第6頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一7地球上的能流機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-4地球上的能流第7頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一84.2太陽能的轉(zhuǎn)換與應(yīng)用

機(jī)械工業(yè)出版社太陽能必須即時轉(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)第8頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一4.2.1太陽能應(yīng)用的發(fā)展史機(jī)械工業(yè)出版社9第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第一階段（1900～1920年）第二階段（1920～1945年）第三階段（1945～1965年）第四階段（1965～1973年）第五階段（1973～1980年）第六階段（1980～1992年）第七階段（1992～2005年）第9頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一104.2.2太陽能的技術(shù)應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社第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）聚光集熱器第10頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一11機(jī)械工業(yè)出版社第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)換第11頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一12機(jī)械工業(yè)出版社第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)械能貯存第12頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一13機(jī)械工業(yè)出版社第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?shù)?3頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一14機(jī)械工業(yè)出版社第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)第14頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一15太陽能的利用機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第15頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一16機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第16頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一17機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第17頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一18機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第18頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一19尚德大型太陽能發(fā)電幕墻機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第19頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一20機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第20頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一21美國最大的光伏發(fā)電站-1機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第21頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一22美國最大的光伏發(fā)電站-2機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第22頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一23機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第23頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一24機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第24頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一25機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第25頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一26機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第26頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一27機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第27頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一28機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第28頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一29機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第29頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一30機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第30頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一314.3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(jì)算器輔助電源等。

機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第31頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一32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。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第32頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一331.半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社第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)第33頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一342.P型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-6P型半導(dǎo)體第34頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一353.N型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-7N型半導(dǎo)體第35頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一364.太陽能電池晶片的組成機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-8太陽電池晶片第36頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一375.太陽能晶片受光的物理過程機(jī)械工業(yè)出版社第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

第37頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一38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.非晶硅太陽能電池機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第38頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一394.3.2太陽能光伏發(fā)電原理機(jī)械工業(yè)出版社太陽能電池陣列逆變器用電設(shè)備進(jìn)戶計(jì)量儀表第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第39頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一40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)機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第40頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一412.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。

機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第41頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一423.光伏系統(tǒng)分類（1）小型太陽能供電系統(tǒng)（SmallDC）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。機(jī)械工業(yè)出版社第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)

第42頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一43（2）簡單直流系統(tǒng)（SimpleDC）

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統(tǒng)。機(jī)械工業(yè)出版社第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)

第43頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一44（3）大型太陽能供電系統(tǒng)（LargeDC）

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。機(jī)械工業(yè)出版社第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)

第44頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一45

該系統(tǒng)的特點(diǎn)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）機(jī)械工業(yè)出版社第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)

第45頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一46（5）并網(wǎng)系統(tǒng)（UtilityGridConnect）

這種系統(tǒng)的最大特點(diǎn)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。機(jī)械工業(yè)出版社第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)

第46頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一4.4.1光伏陣列的組成與輸出特性機(jī)械工業(yè)出版社47第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.4MPPT光伏發(fā)電變換與控制技術(shù)1．光伏電池的電特性光伏電池的等效電路如圖4-18.第47頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一48

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機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第48頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一49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(jì)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T：光伏電池的表面溫度；k：波爾茲曼常數(shù)(1.38*10-23J/。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之間機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第49頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一50光伏電池模型機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第50頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一51

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(diǎn)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(diǎn)定義為最大功率輸出點(diǎn)（MPP）。光伏電池的輸出特性圖機(jī)械工業(yè)出版社第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2．光伏電池的伏安特性第51頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社52第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4－20光伏電池的伏――安特性`第52頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一53MPPT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關(guān)系，決定當(dāng)前工作點(diǎn)與峰值點(diǎn)的位置關(guān)系，然后控制電流（或電壓）向當(dāng)前工作點(diǎn)與峰值功率點(diǎn)移動，最后控制電流（或電壓）在峰值功率點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)來回?cái)[動。

圖4-22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章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)4.4.1光伏陣列的組成與輸出特性

3．MPPT工作原理第53頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一54

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(diǎn)，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(yùn)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(diǎn)逐漸向峰值功率點(diǎn)靠近，使光伏系統(tǒng)運(yùn)作在峰值功率點(diǎn)附近。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第54頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一551.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(diǎn)跟蹤算法：機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第55頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一564.4.2MPPT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(diǎn)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◎逆變器機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第56頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一57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。機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第57頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一581.電壓型逆變器機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)圖4-25電壓型逆變器第58頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一592.串聯(lián)諧振電壓型逆變器機(jī)械工業(yè)出版社第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

第59頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一603.電流型逆變器機(jī)械工業(yè)出版社第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

第60頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一614.并聯(lián)諧振電流型逆變器機(jī)械工業(yè)出版社第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

第61頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一625.單相半橋逆變器機(jī)械工業(yè)出版社第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

第62頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一636.單相全橋逆變器機(jī)械工業(yè)出版社第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

第63頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一647.三相橋式逆變器機(jī)械工業(yè)出版社第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

第64頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一4.4.3MPPT光伏陣列發(fā)電的控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社65第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)1．蓄電池充電控制2．最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制3．太陽光跟蹤系統(tǒng)第65頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一4.5光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)與控制策略機(jī)械工業(yè)出版社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)4.5.1

光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)4.5.1

光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)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4－40光伏陣列并網(wǎng)的電壓源型電路結(jié)構(gòu)第66頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社67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)4.5.1

光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)4.5.1

光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)2．電流源型光伏陣列的逆變并網(wǎng)圖4－41光伏陣列電流源型并網(wǎng)逆變電路拓?fù)涞?7頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社68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)4.5.1

光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)4.5.1

光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)3．單級式并網(wǎng)逆變器圖4－42單級式并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)涞?8頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社69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)4.5.1

光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)4.5.1

光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)4．兩級式并網(wǎng)逆變器圖4－43兩級式并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)涞?9頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社70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)4.5.1

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光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)圖4－44一種改進(jìn)型兩級式并網(wǎng)逆變器拓?fù)涞?0頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社71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)4.5.1

光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)4.5.1

光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)5．多級式并網(wǎng)逆變器圖4－45多級式并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)涞?1頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社72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)4.5.1

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光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)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(diǎn)控制3．并網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)與光伏發(fā)電并網(wǎng)的孤島問題第72頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一4.6光伏發(fā)電的制約因素與經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價(jià)機(jī)械工業(yè)出版社73第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)

成本/價(jià)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4－2地面用光伏電池組件的成本與價(jià)格（1990～2010年）第73頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社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7～91014薄膜硅8～101215CIS7～91214CdTe7～91215表4－3光伏電池組件的效率第74頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社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：１．光伏陣列發(fā)電效率低２．光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)成本高３．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４．光伏電池組件的制造需要消耗大量能源第75頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械工業(yè)出版社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(dú)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(bǔ)，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。第76頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一77機(jī)械工業(yè)出版社小結(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DC－DC變換或DC－AC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)第77頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一78SUNNYBOY700

SUNNYBOY3800附錄：光伏逆變器實(shí)物及一些重要指標(biāo)SMA公司機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第78頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一79SUNNYBOY2100TLSUNNYBOY2800i機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第79頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一80SUNNYMINICENTRAL5000A/6000ASUNNYMINICENTRAL7000HV機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第80頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一81SunnyTowerSunnyCentralSC350/350HE機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第81頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一82DELTA公司SolarInverterSI1900機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第82頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一83SolarInverterSI3300機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第83頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一84CentralInverterCI100機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第84頁，共102頁，2023年，2月20日，星期一85XANTREX公司GTSeriesGridTieSolarInverter機(jī)械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)第