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1、毕业设计(论文)光伏阵列及汇流箱设计二一三年五月二十四日摘要当今世界，随着生物能源的频频告急和环境的日益恶化，发展新的可持续的绿色的能源已经成为大势。而在众多新能源之中，太阳能因为储量巨大、安全、清洁以及较少受地理和气候因素限制而倍受青睐。由于单体光伏电池的输出电压、电流和功率都很小，不能满足作为电源应用的要求，为了提高输出功率，需要多个单体电池合理的串、并联后封装成电池组件。太阳能本身是一种低密度的平面能源，需要用大面积的太阳能电池来采集。所以在需要更大功率的场合，需要将多个组件组成方阵，以提供数值更大的输出电流、电压。为了节约电缆，简化系统结构，提高可靠性和可维护性等原因，实际安装中需要把
2、多个方阵的输出电缆先进行并联后（一级汇流）通过汇流箱再输入到逆变器（二级汇流） ，而不是直接把所有方阵电缆直接接入逆变器。本文第一章介绍了太阳能产业的意义和目的，国内外光伏产业的现状和未来我国发展光伏产业的前景。在第二第三章介绍光伏发电的基本原理，以及高度角、方位角等安装参数的计算。并着重探讨了光伏汇流箱的作用原理和基于 ATmega16 单片机的光伏汇流箱相关硬件软件设计。关键词：太阳能 光伏发电 汇流箱 原理；IDesign of the PV array and the solar photovoltaic junction boxAbstractTodays world, with f
3、requent emergency bioenergy and environmental deterioration, the development of new sustainable green energy has become a trend. And among the many new energy, solar energy because of huge reserves, safe, clean, and less affected by geographical and climatic factors limit the favorites. As single ph
4、otovoltaic cell output voltage, current and power are very small, can not meet the requirements of the application as a power supply, in order to improve the output power, to a plurality of series of cells reasonable, in parallel battery components packaged. Solar plane itself is a low-density energ
5、y, and require large-area solar cells to collect. Therefore, where more power is required, several components need to be square in order to provide greater output current value and voltage. In order to save the cable, simplifying the system structure, improve reliability and maintainability and othe
6、r reasons, the actual installation requires a plurality of the first phalanx of the output cables be connected in parallel (a bus) through the combiner box and then input to the inverter (two convergence level), rather than all the cable directly to the matrix inverter. The first chapter describes t
7、he meaning and purpose of the solar energy industry, domestic photovoltaic industry status and future prospects of the development of photovoltaic industry. In the second chapter describes the basic principles of photovoltaic power generation, and the elevation angle, azimuth and other installation
8、parameters calculations. And focuses on the role of PV combiner box principle and ATmega16 microcontroller based PV combiner box related hardware and software design.Keywords: Solar Photovoltaic power generation the solar photovoltaic junction box Principle ；I目录摘要 .I Abstract .II 第 1 章绪论 .1 1.1课题研究的
9、意义和目的 .1 1.2国外现状 .2 1.3国内现状 .3 1.4太阳能的发展前景 .5 1.5论文的主要工作 .6 第 2 章太阳能光伏及汇流箱总体研究 .72.1太阳能光伏发电的特点 .7 2.2太阳能光伏电池的基本特性 .8 2.3光伏汇流箱的基本特点 .11 第 3 章光伏阵列及汇流箱设计 .14 3.1. 光伏阵列的基本组成和排列 .14 3.2. 太阳能电池组件选择 .14 3.3. 光伏阵列方位角、倾斜角、周围阴影的计算 .15 3.4. 保护用熔断器的选择设计 .17 3.5. 设计光伏汇流箱 .18 3.6. 实例 .29 总结 .31 参考文献： .32 致谢 .340第
10、 1 章 绪论1.1课题研究的意义和目的随着煤炭、石油等现有能源的频频告急和生态环境的恶化，使得人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生能源以代替。风能、水能、太阳能等就是未来人类探寻和研究发展的主要方向。而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势，必将成为未来的最主要能源之一。目前太阳能发电有两种形式，一是热发电，二是光发电，也称光伏（PV）发电。太阳能光伏产业是指利用光伏效应使太阳能转化为电能的产业。因为光伏发电具有规模大小随意、能独立发电、建设速度快、维护简单等优势，所以自 20 世纪 70年代以来，世界各国包括中国的光伏产业发展非常迅猛。目前太阳能光伏产业主要是指晶体硅太阳能电池产业。光伏阵
11、列是太阳能光伏发电的关键组成，多块太阳能电池串并联成阵列方式的合理与否，决定了阵列的发电效率和收益。所以，在组成光伏阵列之前有必要对其进行设计和各关键变量的计算，以获得精确的数据，方便之后的安装、发电及维护。多块太阳能电池板不可能直接接入电路，需要在光伏汇流箱内进行一次汇流，才能用于直接使用或者输入到逆变器中进行二次汇流。所以，汇流箱的设计是关系到光伏输出效率的关键之一。图 1.1 光伏电池板11.2国外现状在传统能源的消耗和全球环境日益恶化的压力下，可再生的绿色能源日益受到关注。美、德、日等国家相继行动起来，提出了关于光伏发电的“光伏屋顶计划”和“新阳光计划”等，在政府的相关政策、法规和行动
12、计划的推动下，光伏产业以及其迅猛的姿态高速成长。1973 年，美国制定了政府级阳光发电计划；1980 年又将光伏发电正式的列入公共电力规划，累计投资高达约 8 亿美元；在 1994 年度的国家财政预算中，光伏产业的预算约达7800 万美元，比 1993 年增加了约 23.4；1997 年欧美相继宣布实施“百万屋顶光伏计划”，美国计划到 2010 年安装共 10003000MW 的太阳能电池。日本 1997 年用于补贴“屋顶光伏计划”的经费高达 9200 万美啊元，目标是安装 7600MW 的太阳能电池。印度计划 19982002 年太阳电池总产量为150MW，其中 2002 年为 50MW。在
13、过去 15 年中，全球光伏产业以 25%的年均增长率高速成长。2003 年以来欧洲光伏市场的迅速启动，使得 2004、2005 年的市场一度出现供不应求的局面。随后各大厂商纷纷加大产能，尽管原材料并不充裕，到 2006 年，世界光伏电池产量仍然达到 2501 MW，比 2005 年增加了 42.2%。20002006 年全球光伏系统安装量年均复合增长率高达 49.1%。2006 年全年新增光伏系统安装容量达到1870.4MW，比 2005 年增长 35%。多年以来德国一直是全球最大的光伏市场，在德国光伏屋顶计划的示范作用下，西班牙、意大利、葡萄牙、挪威等国纷纷效仿，这些国家的市场已经兴起，其中西班牙的增长率超过 200%；在亚洲，日本和韩国的安装量 2007 年也迅猛增加；在美国，2006 年通过的加利福尼亚州“百万太阳能屋顶计划”进一步刺激了美国国内的市场需求。随着太阳能产业的迅猛发展，太阳能组件价格不断下降，但仍然比较高。国际市场价格在 1980 年为 21.83 美元/Wp(峰瓦)，1990、2005 年分别为 6.07、2.70 美元/Wp。值得指出
