可再生能源，但和全世界能源需要量相比，水能资源十分有限风能是地球表面大量空气流动所产生的动能，风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带从广义上讲，生物质是植物通过光合作用生成的有机物，它的能量最初来源于太阳能，所以生物能是太阳能的种地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，开发潜力较大的地热田般出现在偏远的山区，它的可输送性比较低。在各种可再生能源中，太阳能具有储量大普遍存在利用经济清洁环保等优点，利用前景最为广阔，无疑是符合可持续发展战略理想的绿色能源，是未来能源结构的基础。利用可再生能源发电方式主要有水力发电风力发电生物质发电太阳能发电海洋能发电和地热能发电等。其中光伏发电系统有着建设周期短，安装模块化，易于根据负荷大小进行建设等优势，应用前景十分广阔。不仅在偏远山区可以使用，而且随着城区住宅业的发展，户用光伏发电系统将越来越显示出其重要性和发展潜力。青岛大学硕士学位论文国内外研究动态光伏发电历史对于光伏发电技术的研究，始于多年前。其发展历史如表所示表早期的光伏发电技术发展历史发现的科学家发现时间现象法国物理学家贝克勒尔年光生伏打效应用两片金属浸入溶液构成的伏打电池，光照时会产生额外的伏打电势英国科学家年对光敏感的硒材料，推断出在光的照射下硒导电能力的增加正比于光通量年光伏器件能够产生光生伏打效应的器件光伏电池半导体结器件在阳光下的光电转换效率最高世纪中期，超薄单晶硅光伏电池问世，但是从年到年十年间，光伏发电技术的研究重点直在提高其抗辐射能力和如何降低成本方面，硅光伏电池技术并没有取得很大的进展。年到年之间，出现了各种各样的新研制出的光伏电池。世纪后期，光伏技术得到不断完善，成本不断降低，形成了光伏技术产业链。世纪，光伏技术成为能源舞台上的主要成员之。国外光伏发电技术的现状光伏产业是世界上发展速度较快的行业之。本世纪以来，鉴于常规能源的有限性和环保压力的增加，为实现能源和环境的可持续发展，世界各国都开始投入到开发和利用太阳能等可再生能源的研究中。到年底，全球光伏发电容量已超过万千瓦，光伏发电的竞争力不断提高，已成为全球最受重视的新能源发电技术。太阳能电池的研究和生产在欧洲美洲亚洲大规模展开。美国不断提出新的光伏发电计划及宏伟的发展目标。年，美国率先制定了政府级的阳光发电计划，年正式将光伏发电列入了公共电力规划，累计投入达亿多美元。年月，又提出了克林顿百万屋顶光伏计划，此计划旨在加速和促进美国光伏产业的快速发展，把发电成本降到美分以下，起到减排保持和加强美国光伏产业在世界的领先地位的作用。美国能源部制定了从年第章绪论月日开始的新年国家光伏计划，以及年的长期规划，以实现美国能源环境社会发展和保持光伏产业世界领导地位的战略目标按预计的发展速度，年美国光伏系统达到。日本在年代制定了阳光计划，后在年又将月光计划环境计划阳光计划合并成新阳光计划。年末，日本已安装套并网户用光伏系统，其中每套系统的平均容量为。年末，即发展到万套。年末，已在万户住宅屋顶安装了容量为的光伏电池组件，年光伏发电装机容量达到。德国在年时安装光伏系统的容量为，年即增加倍，到年其容量扩大到。于年开始实施十万屋顶计划，年安装光伏系统容量超过。现在，德国的光伏发电市场已从探索阶段发展成为繁荣的专业市场。欧盟在年月日发表了能源的未来再生能源的战略与行动白皮书。白皮书提出到，年在欧盟范围内要安装万套光伏系统，需要光伏组件，万套是乡村供电的光伏系统。希腊宣布了建设世界上最大的太阳能发电厂计划。瑞士法国意大利西班牙芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。表世界光伏电池产量汇总表世界光伏电池组件的产量单位欧洲美国日本其它总计可以看出到十年间，在各国政府的大力扶持下，世界光伏产业迅猛发展，世界光伏电池产量逐年增长。其中，我们可以看到年世界光伏电池产量总计比年增长了倍，除欧洲美国日本外的其他国家光伏电池产量总和增长速度最快，十年间增长了近倍。截至年，最近年光伏电池及组件年平均增长率约，而最近年年均增长率达到。年世界光伏产电池年产量为，而年达到了，比年增长。截至年底，世界光伏电池累计安装容量已达。青岛大学硕士学位论文我国光伏发电的现状年，我国开始研究光伏电池，年将光伏电池用于地面，年，开始生产单晶硅太阳能电池，这是我国在光伏电池应用领域的第个里程碑。我国光伏发电经历了两次飞跃。第次飞跃始于二十世纪年代末，当时，我国正处于改革开放蓬勃发展时期。国内先后引进多条太阳能电池生产线，太阳能电池生产能力由原来的几百千瓦升至几兆瓦。引进的光伏电池生产设备和生产线的投资主要来自中央政府地方政府国家工业部委和国家大型企业。第二次飞跃在，。假设是单调增加的，有，于是我们可把，作为第个区间端点，和作为第二个区间端点和作为第个区间端点，这样设计正好满足闭区间套的第个定理，又因为在闭区间,是连续的，且，从而可以保证和的差是无限小的，即，所得的函数值和又满足闭区间套定理第二个条件。与闭区间套定理相融合的干扰观法的工作原理与闭区间套相结合的干扰观察法的核心思想是在扰动的过程中不断改变步长。在主电路没开始工作前，给控制器指定个固定的扰动步长，把给定的扰动步长分为个区间，最大的区间为第个区间，依次向内缩小范围，第个区间，第个第三章光伏电池和最大功率跟踪区间第个区间。开始扰动时，步长为的区间长度，在扰动的过程中，不断采样所需要的变量信息，比较采样到的结果，以此做依据来判断扰动方向，如果检测到扰动方向,改变原来的扰动方向，同时缩小扰动步长，取步长为的区间长度，沿着相反的方向进行扰动，直到再次检测到扰动方向，将步长确定在的区间长度，然后按照改变后的方向继续扰动，依次类推，改变方向后，步长确定在的区间长度，直到为无穷大，扰动步长足够小时，光伏电池阵列就稳定在最大功率点处。具体算法如下首先设定参考电压和扰动步长的初值，把扰动步长初值分为个区间取扰动步长为初始步长，开始扰动，检测扰动后光伏电池的输出电压和电流，计算功率，与设定的功率做比较，计算出功率变化量若，则扰动方向不变，以的区间长度为扰动步长继续扰动，若，改变振动步长，将扰动步长确定为区间的长度，扰动方向相反，继续采样光伏电池的输出电压和电流，更新输出功率的值，计算，来判断扰动方向，如此反复改变，直到足够大，光伏电池阵列的工作点就会稳定在最大功率点处。该算法的程序流程图如图所示。青岛大学硕士学位论文开始设定和检测计算结束图融合闭区间套干扰观察法程序流程图仿真模型为了验证此算法的有效性，利用工具进行仿真分析，其仿真模型如图所示。它的原理是通过改变脉宽来调节升压电路中的开关管的导通时间，改变占空比，从而控制光伏电池的输出功率，对光伏电池阵列进行最大功率点跟踪控制。图中通过模块控制对光伏电池输出电压和电流的采样周期，本文中设定为秒通过模块的初始值设定来实现系统启动时对占空比的初始化设置通过运算模块和模块的组合完成对扰动方向的判断，即的符号第三章光伏电池和最大功率跟踪为符号取反通过模块完成对本周期各参数的保存，作为下周期的比较量输出量作为发生器的调制控制信号。图闭区间套干扰观察法仿真模型利用工具建立了整个系统的仿真模型如图所示，对温度为不变，日照强度从降至以及日照强度为不变，温度由升至时光伏电池的输出功率和负载的功率进行了仿真分析。图光伏发电系统仿真模型系统仿真参数设置选择算法，仿真时间为秒，设定初始扰动步长为，取为。模拟日照强度的变化，设定在秒时从跃变至，通过示波器得到的波形图如所示。设定光强为不变，温度在秒由跃变到。青岛大学硕士学位论文图日照强度从降至功率的输出波形图温度由跃变到光伏电池的输出波形观察图中的曲线，可以看出对于恒温，当日照强度从下降至时，电池输出功率下由下降至左右，经过约三个周期的调整，第三章光伏电池和最大功率跟踪最后稳定在左右。对照图可以看出，当温度发生变化时，功率略有减小，最后仍然稳定在最大功率点上。仿真结果表明，无论光强与电池温度如何变化，与闭区间套相融合的干扰观察法总能快速的实现最大功率点跟踪，而且跟踪过程变化平稳，太阳能电池阵列工作点电压波动较小。算法优缺点的分析此算法在控制过程中，每个循环都改变步长，其步长为上次扰动步长的，扰动方向改变时，这样可以获得比采用定步长的经典干扰观察法更高的精度。同时可以避免干扰观察法在最大功率点附近振荡，加强了系统工作的稳定性，提高了寻优速度。当干扰观察法与闭区间套定理相结合时，改变了传统的定步长扰动法，有效的提高了跟踪速度和跟踪精度，而且在硬件上的要求不高，易于实现，可以避免传统的扰法引起的误判现象。青岛大学硕士学位论文第四章蓄电池选择研究在光伏发电系统中，光伏电池输出功率随太阳辐射强度的变化而变化。太阳辐射强度受气候昼夜和季节等因素影响较大。在白天，太阳辐射强度大的时候，太阳能电池输出功率大在阴雨天或夜间，太阳辐射强度很小，太阳能电池输出功率随之很小或者没有功率输出。因此，储能环节对于光伏发电系统的运行起着至关重要的作用。目前光伏发电系统中储能部件般采用蓄电池。蓄电池在光伏发电系统中所起的作用主要有三点储存能量，为负载提供可持续供电电源。由于白天和黑夜的交替出现，另外，阴雨大雾等天气条件的限制，太阳光的照射强度变化较大，同时辐射也是不连续的。所以当白天太阳光强度较大时，光伏电池阵列产生的电能大于负载消耗的要求时，将剩余的电能储存起来，当夜晚没有光照或者阴雨天光照较弱时使用，所以蓄电池的个重要作用就是储存能量。稳压和钳位作用。由于太阳光辐射强度环境温度时常发生变化，光伏电池的工作特性受其影响，这样就使负载不能稳定工作在最佳工作点附近，从而降低了系统的工作效率。如果利用蓄电池给负载供电，对太阳能电池和负载起到了隔离作用，消除了电压变化对负载的影响，使负载稳定在最佳工作点附近，从而提高了整个系统的效率。提供启动电流的作用。由于很多电机类设备在启动时需要大的启动电流，通常是额定工作电流的倍，然而受到最大短路电流和太阳光辐照强度的限制，光伏电池阵列可能无法满足负载