分布式光伏并网发电系统电能调节装置的设计与实现

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1、第1章绪论1．2光伏并网发电系统研究现状及其动态1．2．1光伏发电系统国内外发展现状在上世纪50年代初期人们就开始使用太阳能光伏发电，进入2l世纪后光伏发电产业更有了突飞猛进的发展。其中，欧、美、日等发达国家对光伏发电系统的应用处于领先地位，在上世纪八十年代就开始对光伏并网发电方面进行了比较深入的研究，在政府配备的大型光伏发电试验设备中进行了大量的试验研究，并取得了卓越的成效。九十年代后，对太阳能的应用进入了一个新的阶段，出现了大量的“屋顶光伏并网系统”。屋顶光伏并网利用闲置的建筑物顶，将太阳能电池板安装在屋顶上，不占用土地面积，得到了政府的大力鼓励和支持，掀起了一波光伏发电产业的浪潮【2】。

2、诸如美国先后推出了“太阳能先导计划”和“千万太阳能屋顶计划”政策，使光伏发电的成本大大降低，电能质量明显改善，并涌入出了一批具有一定规模的光伏发电企业。日本在“朝日七年计划”和“七万屋顶计划”的作用下，在2012年初时已占据了全球光伏装机总量的7％，达到近5GW，并提出了在2020年达到28GW的光伏发电总量。欧洲光伏协会提出“SetforZOZO”规划，2011年全球新装机20GW，约占全球太阳能发电容量的72％。近几年，虽然受金融危机影响，但大部分国家的政策扶持力度却在逐年加大，光伏发电系统在我们的日常生活中的作用还将会越来越大。我国正处于经济的高速发展阶段，能源危机非常严峻，并且目前的发

3、电系统基本都是采用高耗能的发电方式，急需通过新能源技术的应用来应对能源危机和环境问题，光伏发电就是一个很有效的途径，且我国的太阳能丰富，十分适合大力发展太阳能光伏发电。中国光伏发电产业虽起步较晚，但得到了国家政策的大力支持，发展十分迅速，己具有了一定规模的产业化和商业化。特别是在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家重点项目的扶持下，中国的光伏发电产业发展十分迅速，截止到2012年年底，累计的光伏系统装机容量达到2．2GWfl0】，2001．2012年每年的新增装机容量如图1．1所示。电池产业发展也尤为迅速，截至2011年底，共有电池企业约115家，总产能为36．5GW左右，产能1GW以

4、上的企业共14家，占总产能的53％。2第1章绪论一——一一一一。．．锺d⋯善图1．12001．2012年新装机容量1．2．2光伏并网发电技术国内外的研究动态嚣光伏并网发电技术主要包括光伏电池、光伏并网逆变器和储能装置等。作为太阳能光伏发电系统基本核心部件的光伏电池，目前急需解决提高光电转换效率和降低生产成本两大难题【4'5】。第一代光伏电池以硅片为基础，己经发展的很成熟了，但其生产成本十分昂贵，且在制作过程中耗能巨大。第二代光伏电池是基于薄膜技术发展的，通过在非硅材料的衬底上铺上薄膜，大大减少了半导体材料的消耗，且易于工业自动化大批量的生产，大大的降低了光伏电池的成本。第三代光伏电池采用减少非

5、光能耗的高新技术，通过增加光子的利用率和减少内阻，提高了光伏转换效率【l们。由于多晶硅光伏电池的生产材料成本比单晶硅光伏电池低，世界各国都加大了对它的研发力度，目前主要包括以下方面的研究：1)多晶硅的生产技术研究；2)高硅片的表面处理技术研究；3)连续和快速的布线工艺研究；4)多晶硅电池表面织构化技术和薄片化的研究等。非晶硅电池技术比较成熟，但仍处在高速发展中，每年保持着IOMW以上的新增产量。作为下一代主要光伏电池的化合物太阳电池具有转换效率高、成本低、弱光性好和寿命长等众多优点【2j，目前还基本处于实验室研发阶段。我国在光伏电池方面的研究虽然起步晚，但经过各科研院校和企业的共同努力，取得了

6、非常优异的成效。特别是在“十五”期间，国家对电池技术研究投入非常大，除了新建了一批高效率的生产设备外，还对现有的装备生产能力进行了大幅度的改造和升级，光伏电池的性能和生产水平得到了很大的提高。3第1章绪论在并网发电技术和高压并网发电等应用技术研究方面，国家给予了大力的财政和政策支持，建立了一大批10-50KW的屋顶系统，取得了骄人的成绩。在产业化方面，国家重点支持大批大规模、有技术的光伏电池企业，主要的产品是晶硅电池和少量非晶硅电池。截至2011年底，共有电池企业约115家，产能1GW以上的企业共14家。但目前商品化的产品与国外发达国家相比要低1．2个百分点，其中多晶硅电池的效率为10％．12

7、％，而国外发达国家的一般为12％．14％【61。逆变器是采用电力电子器件技术将直流电变成交流电的变换装置。光伏发电系统发出的直流电均需通过逆变器将直流电变换为交流电，并根据需要进行并网。逆变器的安全可靠运行是独立光伏发电系统中的首要问题，并且它的好坏直接影响整个系统的性能。与独立型逆变器不一样的是并网型逆变器必须进行“孤岛效应”防护，防止因大电网故障而光伏发电系统仍处于工作状态。目前国内外的电力科