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1、 光伏储能及其充放电及其计算摘要 随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长，化石能源越来越突显出它的稀缺性。在这种化石能源供应日趋紧张的背景下，很有必要大规模利用和开发可再生能源。太阳能作为取之不尽、清洁干净的资源成为人类开发研究的热点，并已经取得了显著的效果。作为分布式发电的理想能源，独立型光伏发电系统解决了一些地方用电难的问题，已经明显提高了人民生活水平。本文讨论光伏发电系统的发展状况以及应用前景，对独立型光伏发电系统进行研究与设计。本文以基于储能系统的独立型光伏发电系统为研究对象，阐述了独立型光伏发电的基本原理及其发展趋势。对光伏系统的最大功率追踪控制方法(MPPT)进行了分
2、析，通过对草坪灯的设计，进一步分析光伏发电系统。文章给出了光伏系统的容量设计计算，其中包括光伏电池组板功率计算，蓄电池容量及充放电计算。通过计算系统容量并考虑经济方面的因素，选定适合系统的各个元件。本文通过对太阳能草坪灯的研究设计，实现光伏储能及其充放电，进一步肯定光伏发电在现代社会能源战略中的重要地位。关键词：光伏发电 最大功率跟踪MPPT 储能系统 充放电AbstractAs the global economic and social development, the continued growth of energy consumption and the corresponding
3、 fossil energy become more and more highlights its scarcity. Under the background of this kind of fossil energy supply has become increasingly tense, it is necessary to large-scale use and development of renewable energy. Solar energy as an inexhaustible, clean resources become a hotspot of research
4、 on human development, and has achieved significant effect. As an ideal energy, distributed generation photovoltaic generating system solves the independent model, the difficulty of some local electricity, has significantly improved peoples living standard. This article discusses the development sta
5、tus and application prospect of photovoltaic power generation system, the independent model photovoltaic power generation system research and design.In this paper, based on the energy storage system of the independent model of photovoltaic power generation system as the research object, this paper e
6、xpounds the independent model, the basic principle of the photovoltaic power generation and its development trend. For photovoltaic system was analyzed, and the Maximum power tracking (MPPT) control method, through to the lawn lamp design, further analysis of photovoltaic power generation systems. C
7、apacity of the photovoltaic system design calculation is analyzed, including photovoltaic battery board power calculation, battery capacity, calculation of charge and discharge. Through the calculation of system capacity and to consider economic factors, selected is suitable for the various system c
8、omponents.In this paper, through the study of solar energy lawn lamp design, realization of photovoltaic energy storage and its charge and discharge, further sure photovoltaic energy strategy the important position in modern society.Keywords： photovoltaic (pv) generation; Maximum power tracking MPPT
9、; Energy storage system; Charge and discharge目录摘要IAbstractII第一章 引言11.1背景与意义11.2发展前景与面临的问题41.3 本文研究的主要内容6第二章 光伏发电原理与基本特性分析72.1 光伏电池72.1.1 光伏电池的种类72.1.2硅太阳电池的结构及工作原理82.2光伏电池的结构与特性分析102.2.1光伏电池等效电路102.2.2光伏电池的电气特性112.3 环境因素对太阳能电池输出特性的影响122.4光伏阵列最大功率跟踪142.4.1最大功率跟踪控制原理142.4.2 最大功率跟踪控制方法142.5 本章小结17第三章 储
10、能系统的分析设计183.1 蓄电池183.1.1蓄电池的分类与应用183.1.2酸蓄电池工作原理及其 SOC 估计及其容量的计算213.1.3 光伏系统对蓄电池性能要求分析243.2蓄电池充放电特性分析263.3 蓄电池 超级电容混合储能系统273.3.1 混合储能性能分析273.3.2 储能系统结构293.4本章小结29第四章 光伏储能及充放电控制系统的设计304.1控制电路总体设计方案304.2系统电路设计314.2.1系统主电路设计314.2.2 变换电路设计324.3系统容量的设计344.3.1光伏电池的选用354.3.2蓄电池容量的选择374.3.3蓄电池充放电计算384.3.4 B
11、oost电路参数计算384.4本章小结40第五章 总结与展望425.1 本文总结425.2未来展望42参考文献44致谢45IV第一章 引言1.1背景与意义1、背景能源和环境问题是近十几年来世界关注的焦点，随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源越来越突显出它的稀缺性，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。能源作为人民生活和社会经济的主要物质基础，对于人民生活水平的提高和社会经济的发展极为重要。但是，近年来人类对能源需求的日益增加，化石能源的储量正逐渐枯竭。在这种化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的利用和开发可再生能源已成为未来全世界能源战略中的重
12、要组成部分。为了实现环境和能源的可持续发展，目前世界各国都将光伏发电作为发展的重点。在各国政府的大力支持下，光伏产业迅速发展。太阳能是人类用之不竭取之不尽的可再生能源，具有绝对的安全性、充分的清洁性、相对的广泛性、潜在的经济性、资源的充足性及确实的长寿命和免维护性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。世界光伏产业和市场发展的另一个突出特点是：光伏发电在能源中的替代功能越来越大，主要表现在并网发电的应用比例增加非常快，并成为光伏发电的主体市场(其他应用包括通讯和信号特殊商业和工业应用农村离网应用消费品和大型独立电站等)。不得不说，德国、日本和美国的鼓励政策世界光伏发电市场的增长。欧洲、日本和美
13、国都制定了各自的光伏发展路线，表 1-1 和表 1-2给出了一些发达国家的发展目标和光伏发展路线的比较。表11光伏发电成本预测年份200420102020欧洲（欧元）0.250.180.10日本（日元）302314美国（美元）0.180.130.10表12光伏发电装机预测年份200420102020欧洲1.23.041日本1.24.830美国0.342.136中国0.0650.31.8世界4.014200其他1.1953.891.2我国太阳能资源非常丰富，而且开发利用的潜力非常大，发电产业的应用空间也非常广阔，可以应用于与建材结合、并网发电、解决边远地区用电困难问题等。经过20多年的发展，我国
14、光伏发电产业的发展己经具有了初步规模，但是总体水平上还与国外还有很大的差距。这些差距主要表现为生产规模较小、封装水平不高、技术水平较低，电池效率低，部分材料仍需进口。另外，我国电池组件的售价和成本都偏高，这样就会导致太阳能电池造价太高，直接阻碍着太阳能光伏发电的大规模发展。我国必须要加大这方砸的投入，突破这个技术瓶颈，促进太阳能光伏发电的规模的扩大。2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会通过了中华人民共和国可再生能源法把促进可再生能源的开发利用提高到了法律的高度。近些年来。国家在“973”和“863”等重大项目中也将太阳能电池的发展放到了重要的位置。积极发展太阳能光伏发电对于解决
15、我国的能源紧缺和环境污染具有重要的战略意义。相信在政府政策的扶持和学界的大力研究下，我国的光伏发电技术会得到发展和广泛应用，前景一遍光明。2、意义首先从长远来看，太阳能光伏发电将逐渐占据世界能源消费的重要地位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。可再生能源将是人类未来的主要能源来源，因此世界上部分发展中国家和大多数发达国家都十分重视可再生能源对未来能源供应的重要作用。另外，在新的可再生能源中，风力发电和光伏发电是发展最快的，世界各国都把太阳能光伏发电的商业化利用和开发作为重要的能源发展方向。中国是一个能源生产大国，也是一个能源消费大国，因此发展可再生能源有很大的必要性。无论从中国还是从世界来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10。图1-1给出的是世界和中国主要常规能源储量预测。图1-1 世界和中国主要常规能源储量预测“到2030年太阳能发电将在世界电力的供应中显现其重要作用，达到10%以上，可再生能源在总能源结构中占到30；2050 年太阳能发电将占总能耗的20%，可
