可并网运行光伏逆变器的研制硕士学位论文

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1、第一章绪论1绪论1.1论文研究背景及意义太阳能光伏发电技术己历经了半个多世纪的发展。目前全世界太阳能电池组件的年产量已达2000MWp以上，2005年投入应用的太阳能光电系统的累计容量已超过2200MWp，太【1】阳能已成为全球发展最快的能源。预计到2010年，全世界太阳能电池组件年产量将高达3.2GWp。太阳能光伏发电系统正迈向大规模的商业应用。一方面，兆级光伏电站不断出现，最大的已达到6.5MWp，正在建造的最大规模为64MWp。另一方面，近年来许多国家【2】的政府都非常重视发展太阳能屋顶光伏发电系统。1990年德国率先提出并实施“一千屋顶计划”，在居民住宅屋顶上安装容量为太阳能

2、并网发电系统。由于采取了一些优惠政策，项目结束时共安装1～5KW的屋顶太阳能并网发电系统2056套。1999年1月进一步提出了“十万屋顶计划”，到2000年安装太阳【3】能发电系统容量超过40MW。现在德国的太阳能发电市场已从探索阶段发展成为繁荣的专业市场。日本从20世纪70年代开始连续制订和实施了几个太阳能发电发展5年计划，到1996年底己安装2700套并网户用太阳能发电系统，每套容量平均为3MW。同时，日本政府又提出“30年计划”，预计到2030年光伏发电总容量达100GWp。目前日本的光伏组件产量己超过美国居世界第一位。意大利1998年实施“全国太阳能屋顶计划”，总容量为50M

3、Wp。在这类系统中，规模最大的是1997年6月美国总统克林顿在联合国环境发展会议上宣布的“百万太阳能屋顶计划”，到2010年将安装101.4万套光电系统，总安装容量高达3025MWp。欧盟在1997年11月26日发表了名为《能源的未来:再生能源》的欧盟战略与行动白皮书提出，到2010年在欧盟范围内要安装100万套太阳能发电系统，其中50万套为屋顶太阳能并网发电系统，需要光伏组件l000MW，另外50万套是为乡村供电的独立太阳能发电系统。这就需要将目前30MW的光伏组件的年产量扩大100倍(3GW)。与之相比，中国光伏产量在过去的十年中始终徘徊在1.5～2.0MW之间，2001年总产量

4、约为4.0MW，在世界光伏产量中所占的比例逐年减少，说明潜在的中国光伏市场需求量十分【4】巨大。按NREL(美国国家可再生能源实验室)所作的估计，到2010年太阳能发电电价将可与常见能源电价相当。多数人认为到下世纪中叶，太阳能发电量将占世界总发电量的15～20％，超过核电，成为人类的基本能源之一。与此同时，作为上述应用系统的关键装置——可并网运行光伏逆变器的研制无疑也成为世界上太阳能光伏发电领域中最热门的研究方向之一，对它的研究和开发是太阳能应用推广的必然要求，并存在着巨大的市场前景。目前，我国正处于经济转轨和蓬勃发展时期，能源问题较为严峻，城市中由于大量使用化石能源，导致环境持续恶

5、化。2000年世界卫生组织公布的世界上污染最严重的十个大城市中，中国占了八个，其中北京居于第七位。大力发展太阳能并网发电发电将有助于1西安理工大学硕士学位论文尽早解决这一问题。国家有关领导部门已经开始给予足够的重视，国家科技部已规划有步骤地推进相关的科技创新研究、示范及其产业化进程。“八五”和“九五”期间把“太阳能屋顶并网发电系统”列入“国家科技攻关计划”。到目前为止，我国太阳能并网发电的关键技术及设备仍主要来自进口，面对如此巨大的国内需要，发展自主知识产权的相关高【5】新技术，进而实现其产业化，已是刻不容缓的事。1.2太阳能并网发电系统的广阔前景1.2.1太阳能光伏并网发电系统的优

6、点【6】太阳能利用主要有光热利用、光伏利用和光化学利用三种主要形式。我国低温光热利用己经具有可观的规模，它成本低，使用方便，安全可靠。光伏利用近期在世界范围内高速发展，我国光伏研究及其应用技术的发展也令人鼓舞，特别是2002年在“西部大开发”战略的推动下，呈现出了一片繁荣景象。太阳能光伏并网发电系统与其他发电系统【7】相比，具有许多独特的优越性，可概括为如下几点:⑴利用清洁干净、可再生的自然能源太阳能发电，不耗用不可再生的、资源有限的含炭化石能源，使用中无温室气体和污染排放，与生态环境和谐，符合经济社会可持续发展战略。例如，安装1KW太阳能发电系统，每年可少排放CO22600～230

7、0kg，NO216kg，SO29kg及其他微粒0.6kg。每年少排放的CO2数量，相当于一辆家庭轿车每年的排放量。⑵所发电能馈入电网，以电网为储能装置，省掉蓄电池，比独立太阳能光伏系统的建设投资可减少达35～45％，从而使发电成本大为降低。省掉蓄电池并可提高系统的平均故障时间和蓄电池的二次污染。同时，太阳能随处可得，就地可用，不需要长距离输送，因而避免了输电线路等电能损耗，也大幅度节省了远程输变电设备的投资费用。⑶光伏电池组件与建筑物完美结合，既可发电又能