性及安装方法光伏组件基本原理输出特性光伏电池的工作原理光伏电池的分类光伏组件的参数和输出特性光照强度温度对光伏组件的影响最大功率点的跟踪方法恒压跟踪方法扰动观察法增量电导法纹波扰动法功率计算法电流寻优法模糊逻辑控制法其他方法光伏组件安装角度的确定原则光伏组件太阳能跟踪控制方法光伏组件安装角度计算光伏组件的选用原则和串并联方式本章小结第章光伏并网系统的设计及验证华北电力大学硕士学位论文并网发电方式的选择接入电网方案选择并网逆变器的选择电网对逆变器的要求用户对逆变器的要求光伏阵列对逆变器的要求并网逆变器主要指标并网逆变器的安装和连接并网逆变器的运行孤岛效应的研究与验证孤岛效应孤岛效应检测原理孤岛效应保护的验证电网电压波动研究及验证电网电压波动检测原理电网工作电压保护验证电网工作频率保护验证本章小结第章中原地区光伏系统的安装中原地区太阳能发电系统区域规划中原地区光伏阵列安装角的确定光伏阵列支架系统的防雷保护本章小结第章系统的运行与实用化分析系统监控装置和软件系统运行效果光伏系统实用化分析本章小结第章总结与展望总结后续工作参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况致谢华北电力大学硕士学位论文第章绪论人类对能源的获取贯穿在整个人类文明发展的历史进程中，从原始社会到现代社会，能源从最早期的火种到后来的化石能源，再到现代的可再生能源，人类对能源获取的方式在定程度上反映着人类文明的高低。年前积累的煤石油天然气等的化石能源长久以来都是人类能源最重要也是最为普遍的来源，但是化石燃料能源的储备总量不是无穷无尽的，随着人类疯狂的开发采集，最终将会枯竭。根据资料的显示，以当前人类开发消耗能源的速度这样继续下去，煤可以达到年，天然气约为年，而石油只有年左右，未来的发展不容乐观！近三十五年以来，世界能源的消耗量已经翻了番，以这样的增长率计算，估计到年全球的能源消耗还得再翻番！伴随着化石能源的重度使用，伴随着的环境问题也日益严重起来。首当其冲的就是温室气体二氧化碳的排放，在燃烧化石能源的同时产生了大量的二氧化碳，致使地球的温室效应加剧，全球变暖，两极的冰川融化，海平面上涨，地球气候变化，这些都严重威胁到人类及大自然的生存。另外，大量化石能源的燃烧还会产生二氧化行充电，为此该系统称为混合型的光伏发电的系统。光伏发电与其他发电方式比较目前，寻找种新型环保的能源使其无论在成本还是需求上都可代替传统化石能源满足人们的需要已成为各国探索和发展的新方向，其关系到全世界经济的可持续性的发展。全世界经济持续不断的发展，能源的需求量也在逐年加速的提高，而由于过度的开采世界传统的化石能源的储备量正在急剧的减少，悲观的看，在未来数十年里甚至会消耗完，并且这些传统化石能源都能产生高污染使用效率低下的的问题。由此，些新型的发电方式得以产生主要有太阳能光伏发电，地热能发电和风能发电。光伏发电与传统的火力发电系统相比，其优点主要有首先，太阳光随处可得，不管在地球哪个地方，都会有太阳光的照射，只要太阳不毁灭，太阳能就取之不尽用之不竭然后太阳能属于清洁能源，开发和利用太阳能不会对环境造成破坏，这对我们日益衰败的生态环境无疑是最为重要的保护再者，太阳每年辐射到地球上的能量经过估算大概和百三十万亿吨标准煤产生的能量相当，而太阳中氢的储藏量能够维持核聚变反应长达上百亿年之久，地球的寿命则只有约为几十亿年，由此可见，太阳能是取之不尽用之不竭的最后，太阳能发电系统设备建设周期比较短，成本回收较快。但是，太阳能发电还是不可避免的存在些缺点和不足首先是太阳能发电系统中的储能环节仍然是蓄电池，而蓄电池中铅的开采冶炼制造等系列环节都存在环境的污染问题其次，太阳能照射的总能量虽大，但是能量密度较小，整个太阳能发电系统需华北电力大学硕士学位论文要非常大的占地面积，同时受到周围环境当地气候条件日夜交替和天气等条件的制约，发电的成本比较高。风能作为另种清洁的可再生的能源，世界各国越来越对其重视起来。风力发电就是把风的动能量转化为机械的动能，再把机械能转化为电能。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约亿，其中，陆地上风能储量约亿陆地上离地高度资料计算，海上可开发和利用的风能储量约亿，共计亿。风电的没有公害的能源之，而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水缺燃料和交通不便的沿海岛屿草原牧区山区和高原地带用风力发电十分的适合。风能是种蕴藏量充沛洁净的自然绿色的能源，能量的获取不会污染环境。建造风力发电厂的成本较低且利用风力发电即不需要人工长期值班，只需定期保养，适用于贫困偏远地区。目前，风力发电技术已经成熟，在可再生能源中成本相对较低，有着广阔的发展前景。风电场运营模式可以成为国家电网补充电力，小型风电机组可以为边远地区提供生产生活用电。风力发电也存在些缺点例如风叶的噪声还有视觉的污染，占地面积也是比较大的发电量受环境制约不稳定也不可控影响鸟类与传统的火力发电相比成本仍然比较高。虽然成本较高，但是随着技术发展，风力每增加倍，成本就可下降，近几年世界风电增长直保持在以上。与风能和太阳能的不稳定性相比，地热能是更为可靠实用的可再生能源，所以人们相信地热能是可以很好地代替煤炭核能和天然气的清洁能源。此外，地热能的清洁能源特性，是由于地热能源始终保存在地下，不受气候状态影响，且使用后不会产生氧化碳二氧化碳等温室气体，对环境没有危害。地热发电这种新型发电技术合理利用地下的蒸汽或热水作为动力源，将地下的热能转变为可用的机械能，再将机械能转换为电能，为我们所用。若是直接利用地热能，对技术的要求就不是很高，也不需要很复杂的设备。在直接取用地热能源时，由于地热流中只含有少量的盐和泥沙，所以可以直接利用地热能源，不过般都是用泵将地热流抽出，利用交换器，将地热能源变成热气和热液后再加以使用。这些简单的系统，只需要简单的常规部件。因为电流不能用来产生热，却能用来传热，所以地热泵提供的能量将比自身消耗的能量高倍。除此之外，地热能源对使用温度的要求不高，只要在地球温度范围内就可以使用。当然，地热资源有很高的温度，要很好的利用这点，最好的方式就是地热发电。地热发电不仅可以为公共电网提供电力，也方便为当地的工业加工提供电力。通常情况下，它只用于基本负荷发电，只有在特殊情况下才会用于峰值负荷发电。因为要想控制峰值负荷是很困难的，而且容器的结垢和腐蚀也是不得不考虑的问题，因为旦由于容器和涡轮机内的液体不满导致空气进入，就会产生结垢华北电力大学硕士学位论文和腐蚀问题。但是地热能的利用在技术层面扔有待提高，主要的就是勘测开采点以及预测地热蕴藏量。对于地热项目的投资建设来说，钻探次的成本很高，找到合适的开采点起到非常重要的作用。本课题背景研究目标和内容国家太阳能光伏产品质量监督检验屋顶建设了总装机容量为的小型太阳能光伏系统，系统采用屋顶集中安装，并网运行，为中心大楼的日常办公照明提供电能。本文结合本单位该小型太阳能光伏并网系统项目的设计建设，对并网系统的光伏组件并网逆变器等主要部件的选用方法，系统连接以及光伏电站运行情况的监控实现进行研究。主要内容如下第二章光伏组件的特性及安装方法。包括光伏组件的工作原理和输出特性，组件系统的最大功率点跟踪方法的分析，以及组件选用和串并联方式。第三章并网逆变器的选择研究与验证。包括并网逆变器的选用，孤岛效应工作电压保护工作频率保护等保护功能的分析，并结合现有并网逆变器国家标准，验证所选逆变器的孤岛效应工作电压保护保护功能。第四章光伏系统的安装设计。包括光伏阵列安装角的确定组件支架和系统的防雷保护。第五章系统运行数据的监控方法及实际运行效果。分析该小型太阳能光伏系统运行监控的方式方法，对实际运行的发电数据进行分析。华北电力大学硕士学位论文第章光伏组件特性及安装方法光伏组件基本原理输出特性光伏电池的工作原理太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，种是光热电转换方式，另种是光电直接转换方式。平衡态的状态下，结的地方会有势垒电场，其方向是指向区，当有太阳光能量射入时，结就会产生个电子空穴对。图显示的就是光照条件下，光伏电池内的结中生成电子空穴的现象产生的载流子并没有存在在结中，受到内部电场的控制，带负电的电子流到了区，带正电的空穴流入到区，于是在空间区域内，它们产生了个与势垒的电场方向相反的个光生电场效应。这样的个光生电场能够抵消势垒电场部分的作用，还会使区失去电子而带正的电荷，区带有负的电荷，并在结之间产生个电动势，这就是所谓的“光生伏特效应”。通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳光照在半导体结上，形成新的空穴电子对，在结电场的作用下，空穴由区流向区，电子由区流向区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。图光伏电池工作中的结基于以上所述的原理，光伏电池的等效的电路图如图所示，。华北电力大学硕士学位论文图光伏电池等效电路光伏发电电池的分类光能发电电池的光电转换效应是靠光照下的半导体的结来形成的，因此光伏电池的基本的特征就是结的构造。根据结的构造的不同，光伏电池主要分为下面几类同质结电池相同的半导体的材料构成的结。异质结电池两种不同的半导体材料或半导体与金属相互接触形成结。叠层电池结是由两种对光波吸收的能力有差异的半导体的材料叠在起构成。薄膜电池结的形成是利用薄膜技术将很薄的半导体材料铺在非半导体衬底而构成。由于不同半导体材料光伏效应的差异，同时受到各种材料的物理性质提纯技术及生产成本等条件限制，能够进行商业化生产的并不多。根据所用材料的不同，光伏电池主要可分为无机盐的化合物如硫化镉砷化镓为材料的光伏电池硅材料的光伏电池纳米晶体的光伏电池功能型高分子的材料的光伏电池。相比之下，晶体硅材料是光伏电池的最好材料，按原子排列方式分为单晶硅多晶硅以及非晶硅。多晶硅的光伏电池的转换效率比不上单晶硅的，其转换的效率通常是，但是多晶硅散发着灰色金属般的光泽，密度在。熔点是。沸点是。溶于氢氟酸和硝酸的混酸溶液里，不溶于水硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室温下表现为质脆，切割时易碎裂。加热至以上即有延展性，时会明显的变形。常温下不活泼，高温下与氧氮硫等发生化学的反应。高温熔融状态下，具有较大的化学的活泼性，能与