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1、本科毕业设计（论文） 题目： 并网型太阳能光伏 系统的设计与计算 摘 要在能源危机和环境问题日益凸显的今天，可再生能源与各种绿色能源的开发利用越来越受到人们的关注。而随着太阳能电池技术的不断发展，太阳能光伏发电得到了快速的发展，已成为新能源利用的主流之一。现如今，光伏发电正向低成本、高效率和高功率密度的方向迈进。本文分别从光伏技术的发展、并网光伏发电系统的结构、并网光伏系统的设计方案、并网光伏系统效率分析和改善，以及并网光伏系统对电网的危害这五个方面来对光伏发电技术进行了研究。通过使用软件PVSYST研究并设计了并网型太阳能光伏系统，计算出了光伏系统中的各种情况下的参数，最终计算出光伏系统的发
2、电量。我们也研究了向日跟踪系统和电池最大功率点控制问题，讨论了并网光伏对电网的影响，最后分析了我国光伏技术的发展前景。关键词：并网光伏系统；太阳能电池；综合效率Design and Calculation ofGrid Connected PhotovoltaicSystemAbstractEnergy crisis and environmental problems is increasingly prominent today, more and more people pay attention to the development and utilization of renewab
3、le energy and green energy. With the continuous development of solar cell technology, solar photovoltaic power generation has been rapidly developed. It has become one of the mainstreams of the utilization of new energy sources. Nowadays, photovoltaic power generation is researching out for the dire
4、ction of a low cost, high efficiency and high power density.Five aspects, such as the developments of photovoltaic technology, the structure, the design, the efficiency analysis and improvement of grid connected photovoltaic system and some harms to grid connected photovoltaic power generation syste
5、m are researched. Software PVSYST is used to research and design the grid connected photovoltaic system, the parameters under the various conditions in PV system are calculated. At last, we obtain the power generation of the PV system. The problem of tracking system and the maximum power point contr
6、ol are also studied. The effects of grid connected photovoltaic system on power grid is discussed, finally, we analyze the development prospects of photovoltaic technology in china.Key Words: Grid Connected Photovoltaic System; Solar Cell; Comprehensive Efficiency 目 录 摘 要IAbstractII1 绪论11.1 光伏发电的意义1
7、1.2 光伏发电的发展历程11.3 光伏发电系统的优缺点分析11.4 国外光伏发电的发展现状及趋势21.4.1 世界光伏发电的发展现状21.4.2 我国光伏产业及市场发展52 光伏发电系统的原理与设计92.1 光伏系统的类型简介92.1.1 并网光伏发电系统92.1.2 并网要求102.2 光伏系统的组成与原理102.1.2 光伏系统的组成102.1.2 光伏系统的原理112.3 并网光伏发电系统设计112.3.1 PVSYST简介112.3.2 太阳能电池组件安装的倾角设计122.3.3 太阳能电池方阵之间的间距设计132.3 4 太阳能方阵的串并联组合设计143 并网光伏发电系统模拟设计1
8、63.1概况163.2 并网光伏发电系统设计163.2.1 太阳能电池组件安装的倾角设计163.2.2 太阳能方阵的串并联组合设计183.2.3 太阳能电池方阵之间的间距设计213.2.4 太阳能电池方阵整体布局233.3 设计结论233.4 不同环境下的各系统发电情况244 平均综合效率PR分析304.1 PR的定义304.2 影响PR的因素分析324.3 提高PR的措施334.3.1 减少系统损失334.3.2向日跟踪系统344.3.3 MPPT控制器345 并网光伏对电网的影响36结 论37参 考 文 献38致 谢391 绪论1.1光伏发电的意义能源危机的到来、生态环境的日益恶化及人们环
9、保意识的不断提高，世界各国都在积极寻找一种无污染、可持续发展的新能源来代替现在大量使用的能源，如石油、煤等化工染料，每年排向天空的数十万吨硫等有害物质使得大气环境遭受到严重的污染；同时大量的二氧化碳等温室气体的排放，使得地球产生明显的温室效应而导致全球气候变化。而水力发电的缺点在于：受限于水力资源的分布和季节变换对其影响程度较大，并且当地的生态平衡会被破坏；核电在正常情况下是满足人们的要求，但一旦发生事故导致核发生泄漏，后果就十分严重，并且如何处理核废料直至今日仍然是一个全球性待解决的问题。因此，人们将目光转向了太阳能光伏发电，光伏发电的优势在于太阳能满足了人们对新能源的需求：无污染且可持续发
10、展，不会破坏生态平衡，也不会产生能源危机的担忧。太阳能光伏发电寄托了人们对于新能源能够改善现有的能源结构和维持可持续发展战略的希望。1.2光伏发电的发展历程太阳能光伏发电起始于“光伏效应”的发现，它是由法国科学家贝克雷尔在1839年首次发现的，他发现通过光照的作用，半导体PN结之间会产生电位差。太阳能光伏发电取得重大突破的成果是美国（阿尔卡特朗讯）贝尔实验室在1954年研制出了首块使用单晶硅制作的电池，虽然电池的效率仅为6%，但它代表了人类首次利用太阳能来发电的里程碑。此外，在太阳能利用方面，仅在一年之后，即1955年，以色列科学家Tabor在光热利用方面取得重大突破，他提出了选择性吸收面表概
11、念和理论，并且成功研制出选择性太阳吸收涂层。两年之，两项技术的突破表明了人们对寻求新能源的重视，又代表了人类在太阳能资源利用方面进入了高速发展阶段的标志。太阳能电池最早被用于航天技术，宇宙中的太阳能辐射远比地球上的要多，可以通过太阳能电池发电来为人造卫星和宇宙飞船等空间飞行器提供大量电力。现在，太阳能电池的应用已经得到普及，不管是在军事国防等方面，还是在生活照明等方面都能体现出太阳能电池的利用价值。随着太阳能光伏发电技术的发展，它的转换效率会一点一点地提高，成本也会逐步逐步地降低，它将在更多的领域里得到更多的应用，如海水淡化工程、风-光混合电站、分散式屋顶联网光伏发电系统等。1.3光伏发电系统
12、的优缺点分析每一种能源的使用都有其优点与缺点，太阳能光伏发电也存在此类问题。和目前的火力发电相比，光伏发电系统的优点：无穷无尽，没有枯竭危险；能源品质高，便于利用；没有危险、危害，使用者从感情上容易接受；建设周期短，获得能源的时间短；不需要消耗燃料和架设输电线路即可以就地供电；不用受限于资源的分布，可利用建筑屋面等，如在无电地区以及地形复杂地区等地就非常适合选择这种能源。缺点：发电成本高；照射的能量分布密度小，意味着要占用巨大面积；系统输出电量的多少受到季节变换、昼夜交替、天气状况等影响非常大。1.4国外光伏发电的发展现状及趋势1.4.1世界光伏发电的发展现状世界太阳能光伏发电的快速发展主要体
13、现在以下几个方面。（1）太阳能电池产量持续增长 这些年来光伏产业一直都是世界增长速度最快和最稳定的领域之一。在1999-2005年间，太阳能电池年产量以增长率超过40%的速度快速发展，太阳电池的年产量从1999年到2005年增长了9倍，从202MW猛增到1818MW，如图1.1。图1.1 1999-2005年世界太阳电池历年产量在2004-2011，这10年里世界太阳能电池平均年增长率为53%。2010年世界太阳能电池产量达23.9GWp，同比增长124%；2011年世界太阳能电池产量达37.6GWp，同比增长57%。2011年中国大陆太阳能电池产量达21.1GWp，占56.1%，中国太阳能电
14、池产量达4.5GWp，占11.9%。中国已连续5年占世界第一，如图1.2。图1.2 2004-2011年世界各大地区和国家太阳电池增长情况（2）生产规模不断扩大图1.3 2011年世界前20家太阳电池厂商排序（MWp）如图1.3所示，2011年世界排名在前的20家生产商太阳能电池年生产量都以达到600MW以上，其中突破1000MW的有7家，中国占了6家。（3）光伏市场快速膨胀光伏市场的快速膨胀得益于世界上各个国家政策的大力支持。美国加州在2006年出台了3000MW太阳能光伏发电安装计划，这一举措影响到了美国其他地区，他们都纷纷效仿，这将使美国成为继欧洲、日本之后世界第三大太阳能光伏市场。德国在2005年太阳能光伏市场上的年装机容量累计837MW，占据世界市场的57.3%之多，这一巨大的成果是由于德国政府的大力支持，补贴法的修订。我国在2006年实施了可再生能源法等一系列政策支持可再生能源的发展，这些政策的实施使得在可再生能源领域方面国家的扶持政策日趋明朗化。这一系列的政策无疑将推动我国太阳能光伏产业的大步发展。图1.4 2000-2011年世界光伏发电系统年安装量增长情况如图1.4所示，2011年全球光伏发电系统安装量达到30.16GWp，其中欧洲为
