太阳能光伏发电毕业论文 

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2 国内太阳能光伏发电系统现状和发展趋势。

我国太阳能光伏发电系统的启用较晚，20世纪90年代以来我国光伏发电快速发展。在这一阶段我国光伏组件的生产能力不断提升，产品生产成本降低，市场不断扩大并出口到国外，装机总容量也逐年增加。截止2006年底，我国光伏发电总量为35MW，占世界总量的3%。到2024年之前，我国太阳能光伏发电技术不断发展和完善，光伏市场也将发生巨大的变化。发电成本也逐渐降低，2010年我国光伏发电的价格约为每千瓦时1.2元人民币，预计到2024年，这个价格将会降低为每千瓦时0.6元人民币。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 随着我国光伏企业的不断发展，近年来受到西方国家的反倾销等政策的打击，一些光伏组件的生产厂商面临着巨大的挑战。在这个背景下，太阳能光伏发电系统的开发应用应该转向国内，中国太阳能资源丰富，尤其是西北等内地地区，光照充足，必须加大财政支持，推进太阳能光伏发电系统在中国的应用，促进光伏产业的健康发展。随着太阳能的开发和利用，我国光伏发电系统的应用快速成熟起来。太阳能光伏发电系统不但具有环保的特点，而且科技含量高，发电成本低，是对传统发电模式的重大突破。但是，光伏发电系统的使用率还不高，主要原因是光伏发电系统的组成科技含量高，对材料的使用要求严格，因此必须加快研发太阳能光伏电池的新材料，提高光伏发电的效率，降低发电成本。加大对光伏产业的扶持力度，开发国内市场，将光伏发电系统广泛的应用到国内，提高光伏产业竞争了，不断推进光伏产品的更新和升级，为我国的电力供应开辟新的途径。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。 三、并网型太阳能光伏发电控制系统简介

如图2所示，并网型太阳能光伏发电系统最大的特点就是光伏组件方阵产生的直流电（一般为12VDC、24VDC、48VDC）经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电后直接接入公共电网。当光照充足时，系统产生的电力除了供给负载外，剩余的电力反馈给公共电网；在白天或夜晚，系统产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 该系统主要由光伏组件方阵（即太阳能电池板）、光源跟踪控制系统、并网

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逆变器等组成，与独立光伏发电系统相比，因并网型光伏发电系统直接将电能输入电网，也可直接利用电网电能，所以免除了配置控制器和蓄电池，但是系统中的逆变器必须使用专用的并网逆变器。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 1 太阳能电池板的应用

太阳能电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现已晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。

尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。 太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是家用太阳能发电中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。太阳能电池板以多晶太阳能电池板居多。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 多晶太阳能电池板是由多晶硅高效太阳能电池片、EVA胶膜低钢化玻璃、轻质电镀率金组成。可应用于太阳路灯、太阳能草坪灯、太阳能发电系统、通讯、航天等途径。多晶硅是含有大量单晶颗粒的集合体，它有多种不同排列方向的单组成。用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化铸造固化而成。其制造简单而成本较低。通常多晶硅太阳能电池的光电转换效率为16%左右。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。 多晶太阳能电池板的输出功率严格控制在±3%，以确保每个货柜都为正公差。其组件经由国际知名试验室测试，保证输出公率的准确性。在组件生产过程中，应用了无螺钉内置角键连接的先进技术，紧固密封，抗机械强度高，采用高透光率钢化玻璃封装和密封防水接线盒，确保组件使用安全，保证这些光伏组件在10年使用期间，输出功率在90%以上；25年使用期间，输出功率在80%以上。多

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晶太阳能电池板选用的封装形式和接线盒等配件满足野外使用的要求，防护等级达到IP65。组件抗风压达到2400帕，能够抵御120Km/h风速，组件强度能抵御一般的风沙、冰雹和雪压。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 “家庭电站”是一种家庭太阳能发电系统的简称，主要由太阳能电池板、太阳能控制器和蓄电池三部分组成。“家庭电站”在我国不仅有较为成熟的技术支撑和现实需求，且随着社会环保意识的增强，其在我国的发展将有着广阔的空间。个人分布式光伏发电并网的条件并不难，即需要一台光伏发电设备（太阳能电池板或组件）、一台逆变器、一个微断开关和一些导线即可。所谓逆变器是用来将发电设备发出的直流电转换为符合并网要求的交流电。微断开关则主要起保护作用，当设备出现故障时会自动跳开。这些“装备”中最重要的是太阳能电池板。目前市场上的太阳能电池板大致分为单晶硅电池、多晶硅电池、薄膜电池以及非晶硅薄膜电池。对于太阳能电池而言，最重要的参数是转换效率，目前在实验室所研发的硅基太阳能电池中，单晶硅电池效率为25%，多晶硅电池效率为20.4%，薄膜电池效率不到20%，非晶硅薄膜电池的效率仅为10.1%。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择各部件。下面以100W输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算方法：硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 1.首先应计算出每天消耗的瓦时数（包括逆变器的损耗）：若逆变器的转换效率为90%，则当输出功率为100W时，则实际需要输出功率应为100W/90%=111W；若按每天使用5小时，则耗电量为111W*5小时=555Wh。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 2.计算太阳能电池板：按每日有效日照时间为6小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。

2 模拟光源跟踪控制系统

系统工作原理：

正常情况下：光电池阵列接受光照后，光电传感器输出信号（电压差）经放大处理等（光源跟踪信号前置电路）输入单片机，单片机处理后发出信号给电机

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驱动电路，进而驱动电机对光电池阵列进行水平和垂直方向的调节，以便保持同太阳光垂直的角度，从而达到对太阳光的最大利用，通过当前时钟可以很方便的在太阳下山后（无光照时）控制光电池阵列回到初始位置，以便开始新的一天的工作。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。 非正常情况下：如果是阴天，光电传感器检测到的两电压信号相等，所以输出的电压差信号为零，这时可用软件实现时钟优先。单片机会结合当前时钟调节光电池阵列的角度，如果光电传感器仍然检测不到电压差信号，则可判断是阴天，系统停止连续跟踪调节以节能；如果光电传感器能检测到电压差信号，但是经单片机对电机进行调整后，光电传感器再次检测的信号与前一次相比没有变化，则判断光电池阵列是否触到限位开关，若是，单片机将结合当前时钟对光电池阵列的角度进行调节，若不是，则说明系统出现故障，这时将由通信口发出信号通知工作人员进行维护。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 因地球自转，对于同一地点而言，不同季节不同时间点，太阳光的照射角度是不一样的，只有让太阳能电池方阵时刻正对着太阳才能保证光照强度最高，因此要设计光源跟踪系统，使太阳能的利用率达到最大化。谚辞調担鈧谄动禪泻類。 本系统的模拟光源跟踪控制系统主要由3盏日光灯（模拟早、中、晚三个时间点的日照）、太阳能模拟追日跟踪传感器、太阳能板水平和俯仰传动机构、直流电动机（配减速箱）、三菱FX2N可编程控制器、按钮和继电器等组成。通过太阳能模拟追日跟踪传感器接收到的光线强度信号，利用PLC内设计程序进行比较，调整太阳能电池板的左右位置及仰角。模拟光源跟踪PLC控制系统I/O分配如表1所示。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。

目前国内外跟踪太阳的主要方法可以分为三种：

①视日运动轨迹跟踪②光电跟踪③视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合。

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现就这三种跟踪方案做一个简要的介绍和比较。 ①视日运动轨迹跟踪

视日运动轨迹跟踪，即计算机先根据太阳运行规律计算出一天内某时刻太阳的位置角度，然后运行控制程序使跟踪装置对准太阳完成跟踪。视日运动轨迹跟踪系统可分为单轴跟踪和双轴跟踪两种。单轴跟踪一般采用:①倾斜布置东西跟踪; ②焦线南北水平布置,东西跟踪；③焦线东西水平布置,南北跟踪。这三种方式都是单轴转动的南北向或东西向跟踪。工作原理基本相似。单轴跟踪的优点是结构简单，但是由于入射光线不能始终与太阳能电池板垂直，收集太阳能的效果并不理想 [17][18]。如果能够在太阳高度和赤纬角的变化上都能够跟踪太阳就可以获得最多的太阳能，全跟踪即双轴跟踪就是根据这样的要求而设计的。双轴跟踪又可以分为两种方式:极轴式全跟踪和高度角一方位角式全跟踪。在双轴跟踪中极轴式全跟踪采用赤道坐标系，高度角—方位角式全跟踪采用地平坐标熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。 ②光电跟踪

目前，国内常用的光电跟踪有重力式、电磁式和电动式，这些光电跟踪装置都使用光敏传感器如硅光电管。在这些装置中，光电管的安装靠近采光板，调整采光板的位置使采光板对准太阳、硅光电池处于阴影区；当太阳西移时采光板的阴影偏移，光电管受到阳光直射输出一定值的微电流，作为偏差信号，经放大电路放大，由伺服机构调整角度使跟踪装置对准太阳完成跟踪。光电跟踪灵敏度高，结构设计较为方便；但受天气的影响很大，如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况，太阳光线往往不能照到硅光电管上，导致跟踪装置无法对准太阳，甚至会引起执行机构的误动作[12]。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。 ③视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合

光电跟踪方法容易受外界天气、杂光的干扰。视日运动轨迹跟踪在计算太阳角度的过程中会产生误差，从而影响跟踪精度，并且跟踪装置的机械执行机构的精密程度也会影响到装置的跟踪精度。但是，将视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合就能克服两者的缺点。在视日运动轨迹跟踪的基础上加两个高精度传感器。当跟踪装置开始运行时，用两片高精度传感器初始定位。在运行当中，以过程控制为主，传感器瞬时测量作反馈，对程序进行累积误差修正。这样能在任何气候条件