光伏发电的趋势精选(九篇)

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第1篇：光伏发电的趋势范文

关键词：太阳能光伏发电 太阳能电池 大城市居民小区 直流配电网

中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（b）-0022-03

随着社会公众的环保意识的提高以及新材料、现代电力电子技术的发展，充分利用可再生的太阳能已经越来越受到政府和公众的重视。目前太阳能技术已经在新能源发电、交通、航空航海和空间站建设等领域得到了广泛应用。充分利用可再生的太阳能发电，建立节能、环保、舒适的居住空间也成了社会的共识。因此，该文根据当前各种太阳能发电技术的特点与发展，以经济、环保利用太阳能为目标，考虑大城市居民小区具有建筑密度大，高楼较多、屋顶面积小、楼间距较小等特点，分析适用于大城市居民小区的太阳能发电技术的选择方案。

1 太阳能光伏发电技术的发展现状

1.1 太阳能的应用形式

目前，居民小区应用太阳能的途径主要可分为太阳能光伏发电和光热转换两种形式。

太阳能光热技术是将太阳辐射能量转化为热能的技术。在居民小区，常见的直接利用太阳能的方式有：（1）利用太阳能空气集热器供暖。（2）利用太阳能热水器提供生活热水。（3）利用集热-储热的原理建造太阳房等。间接利用太阳能的主要方式是利用太阳能制冷。其中利用太阳能制冷技术仍处于研究阶段，相关技术正在进入攻坚克难阶段，预计未来将会取得突破性进展。

太阳能光伏发电是以太阳能电池为中介将太阳能转化为电能的技术。太阳能发电系统有单独发电和并网发电两种发电方式，在城市小区，因为供电的可靠性要求，通常是采用并网发电方式，它是由太阳能电池阵列、蓄电池组、保护和控制系统、逆变器、小区负荷等设备构成，其中光伏电池阵列是由多个太阳能电池板串并联而成，是整个系统最核心、最有价值的组件。

1.2 太阳能电池技术的应用发展

到目前为止太阳能电池技术已历经三代，第一代主要为晶体硅太阳能电池；第二代是基于薄膜技术的太阳能电池；第三代是高倍聚光光伏电池。

晶体硅太阳能电池是以硅元素作为基本原材料，主要包括单晶硅和多晶硅太阳能电池两类。这是发展最早、技术最成熟、已经形成了大规模商业化生产的太阳能电池技术，约占据93%的市场份额，其转换效率在15%～20%。晶体硅太阳能电池最大的技术瓶颈是原材料硅的价格较为昂贵且供应不足，造成晶体硅电池价格呈现上涨趋势。表1给出了对单晶硅太阳能电池与多晶硅太阳能电池的主要特性。

薄膜太阳能电池所需要的硅材料极少或是不需要，因而与晶体硅太阳能电池相比，在生产成本上有明显的优势。薄膜太阳能电池可分为硅基、碲化镉（CDTE）、铜铟镓硒（CIGS）、砷化镓（GAAS）薄膜电池以及染料敏化（DSSC）太阳电池等[1]。薄膜太阳能电池应用已经逐步展开，其中2014年12月我国首个兆瓦级CIGS薄膜太阳能电站在云南石林投运，其发电效率比同等规模的晶体硅太阳能电站高出10%。根据大城市居民小区的需要，表2给出了主要薄膜太阳能电池的技术特性。染料敏化太阳电池是一种采用由有机材料构成核心部件的太阳能电池，在原材料上具有潜在的优势，可以大面积成膜，具有可设计性强，质轻，可塑性好，是一种有前景的太阳能电池技术，但是目前仅停留在实验阶段。

从适用于大城市居民小区建筑的角度看，由于非晶硅薄膜电池可制作成半透明的类玻璃形状，且具有较高的吸收系数，因此非常适合于与光伏-建筑一体化小区工程相结合，作为建筑物的玻璃幕墙、玻璃窗以及建筑墙面。CIGS薄膜电池由于其缓冲层CdS具有潜在的毒性，国产化水平较低，价格较高，但转换效率高，比较适合用于商住两用型小区、公寓型小区或是小区中的大型公共建筑的玻璃幕墙。CDTE薄膜太阳能电池成本较高，且有一定污染，可用作大型建筑的屋顶，而GAAS薄膜电池价格过高，一般不用于居民建筑。

2 居民小区的太阳能光伏发电技术的应用选择

在我国，特别是一些低层建筑比较密集的中小城市、广大农村地区，太阳能热水器技术已经得到广泛利用和推广。但是这种利用方式无法适用于大城市居民小区，一方面是因为高层建筑物不能提供安装位置，另一方面是因为这种杂乱无章的安装严重影响建筑物的视觉美观效果，破坏环境的和谐，不能实现与建筑物的完美结合[2]。目前推出的壁挂式大阳能热水器是比较适合大城市居民小区的太阳能光热利用的产品。

同时，太阳能光伏发电技术在民用领域也具有广泛的利用和推广空间。城市居民小区有许多公共用电设备，如小区路灯、草坪庭园景灯、高层建筑楼梯间、地下车库的照明，楼房的电梯以及变频调速的水泵、风机等，这些设备数量多、总体耗电量大，都可以首先考虑采用太阳能光伏发电供电。在小区的公共区域放置太阳能电池板是一个优选方案。除考虑房屋的承重和成本问题外，可以采用3种放置太阳能电池的方式：（1）放置在建筑屋顶，并加砌与建筑外观一致的护拦，同时利用太阳能电池组件替代保温隔热层的作用，对于已建小区还可以与社区屋顶“平改坡”结合起来加装太阳能电池组件。（2）在楼梯间顶部专门加装一个放置太阳能电池板的阁楼，并采用与建筑外观协调和谐的斜屋顶设计，维护整体环境的协调。（3）对于新建的多层建筑和高层建筑，外墙与太阳光接触面积最大，采用与太阳能电池一体化的玻璃幕墙、透明绝热材料，实现光伏-建筑一体化，同时达到美观和装饰效果。

在城市居民小区中，通常采用太阳能光伏发电系统与市政电网并联供电的形式，如图1所示。但是当小区内太阳能光伏发电容量比较大，且小区内直流负载比例较高时，小区采用分布式直流配网供电[3]，将市政电网通过交流-直流变换作为并联电源，如图2所示，更有利于太阳能光伏发电的利用，且具有更好的效率。这是因为：（1）太阳能光伏发电输出直流电，直接接入直流配电网，可以节省大量的DC-AC换流环节。（2）大部分民用负载都是直流负载，比如个人电脑、电视、充电设备、电热器、照明负荷，采用直流配电网后，整体效率更高；同时对于采用变频技术的家用电器，如空调、冰箱、洗衣机，如果采用传统的交流配电网，需要经过AC-DC-AC变换，而采用直流配电网则只需要采用DC-AC变换。因而直流配电系统的整体效率更高。（3）同时直流配电网更可靠，且没有频率和无功问题，也没有传统交流配电网的谐波污染问题。（4）直流配电网的可控性，更有利用于未来智能社区的建设[4]。

3 结语

太阳能光伏发电在大城市民用领域也具有广阔的发展空间。但是由于大城市的地价贵、楼间距小、高层建筑多，相对中小城市、农村来说，利用太阳能光伏发电的空间较小、单位投资高、发电成本高，回收成本年限长，如果采用全国统一的补贴标准，难于达到预定的促进作用。因此，需要靠政府政策扶持，鼓励企业、社会公益投资，同时与绿色社区、智能社区建设结合起来，达到更好的整体社会、经济、环保效率。

参考文献

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[2] 彭瑛.民用建筑太阳能的利用[J].湖南工业大学学报，2012，26（5）：90-94.

第2篇：光伏发电的趋势范文

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[3]袁婉玲.危机中见机遇 太阳能光伏产业正和时宜[J].无线电技术,428.

[4]我国太阳能光伏产业的近期进展、挑战和政策建议[J].宏观经济研究,2009,(2).

[5]刘慧芬,史占中.我国发展太阳能产业政策刍议[J].科学技术与工程,2008,8(22).

[6]李晓刚.中国光伏产业发展战略研究[D].吉林大学博士学位论文,2007.

第3篇：光伏发电的趋势范文

Abstract： Based on the description of the principle， advantages and disadvantages of the solar photovoltaic power generation system， the paper analyzes the operation of photovoltaic power station access system， and puts forward the control measures.

关键词： 光伏发电；并网运行；原理；运行分析；控制措施

Key words： photovoltaic power generation；grid-connected operation；principle；operation analysis；control measures

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）30-0084-02

0 引言

目前，世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，光伏发电成为各种可再生的替代能源之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是，光伏并网发电发展迅速。截止目前，石嘴山地区并网发电光伏电站有5座，总装机容量108MW，并且，还有不少光伏电站正在筹建中，对光伏电站并网进行安全分析，提出防范对策是本文想要探讨的问题，仅供参考。

1 太阳能光伏发电系统的原理

1.1 原理光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。

1.2 太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器组成。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是：

①光伏电池：光电转换。

②光电转换控制器：作用于整个系统的过程控制。

③蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。

1.3 太阳能光伏发电系统的分类 目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。

目前我局光伏电站均为光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向电网购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力输送给电网。在与系统并网电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。

2 光伏发电的优点

①充分的清洁性。②绝对的安全性。③相对的广泛性。④确实的长寿命和免维护性。⑤初步的实用性。⑥资源的充足性及潜在的经济性等。

3 光伏发电局限性

3.1 时间周期局限 由于光伏发电的条件是出太阳时，光伏发电设备才能正常工作发电。因此，白昼黑夜，一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。

3.2 地理位置局限 光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设，也就是所谓的光伏屋顶就地供电。如果离开建筑物来建设光伏发电，将会大大增加成本或者破坏环境和生态。

3.3 气象条件局限 气候对光伏发电影响。如果一个城市上空的气候大幅变化，将造成电力负荷的大幅波动；当一个城市上空的空气质量比如空气污染，或能见度变差比如雾天，阴天等都将使光伏发电在线或实时出力下降。

3.4 容量传输局限。

3.5 光能转换效率偏低。

4 我局光伏电站情况及接入电网运行方式

由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定差，调节能力差的能源，发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后对电网安全，稳定，经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。我局网内五座光伏电站未安装相关故障解裂装置或安稳装置，在系统故障时，还可能将电流反送至故障点处，造成系统二次故障，严重影响电网稳定运行，对电网造成了安全隐患。

5 正常运行方式下光伏电站接入系统运行分析

在现有的电网结构和运行方式下，选择第三光伏电站园林变321园特线进行分析。

5.1 当故障点1发生永久性故障时，园特线装有光纤差动保护，保护动作后切除线路两侧开关，可靠隔离故障点。

5.2 当故障点2发生永久性故障时，主变中后备保护动作，切除300、302开关，电流通过321开关反送至故障点，造成二次故障。

5.3 当故障点3发生永久性故障时，主变保护动作切除故障点，光伏电站电源通过321开关向网上继续供电，对网上影响不大。

5.4 当故障点4发生永久性故障时，步桥变29116步园甲线保护动作，开关跳闸，第三光伏电站通过321园特线开关将电流反送至园林变系统，孤岛运行，将造成步桥变所带用户电压、频率质量不合格，对个别工艺要求供电质量较高的用户影响较大。

5.5 当故障点5发生永久性故障时，步桥变29116步园甲线保护动作，开关跳闸，重合闸动作，重合不成功，园林变110千伏备自投动作，通过步园甲线线路侧PT检测线路无电压后切除111步园甲线开关，合上112步园乙线开关。

经过计算，当故障点5发生永久性故障时，第三光伏电站通过园林变主变，将电反送至110千伏步园甲线线路侧时电压约为110千伏，不满足备自投动作条件，将会造成110千伏备自投拒动。

6 根据以上分析提出的建议及可行性分析

6.1 建议一、以园林变为例，加装故障解裂装置，针对对系统有影响的三个点进行分析。

当故障点2发生永久性故障时，跳300开关联跳321园特线开关。

当故障点4发生永久性故障时，跳步桥变29116步园甲线开关联跳321园特线开关。

当故障点5发生永久性故障时，跳步桥变29116步园甲线开关联跳321园特线开关。

6.2 建议二、以园林变为例

6.2.1 在小电源开关处加装灵敏度高的保护装置，当故障点1、故障点2、故障点3发生永久性或者瞬间故障时，瞬间切除小电源侧开关，防止给故障点反送电，待故障点隔离后由调度通知小电源并网发电。

6.2.2 在园林变加装安全稳控装置，检测110千伏母线及电源线电压、频率值，按照设定的电压、频率值的变化可靠切除321园特线对侧开关，当故障点隔离后由调度通知小电源并网发电。

7 结束语

太阳的能量对于人类而言几乎是无限的，在研究和开发新能源的过程中，光伏发电设备由于具有极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便等优点，光伏发电逐渐成为各种可再生的替代能源之一，在光伏电站并网发电的变电站，解决好上述并网运行问题，光伏发电的优越性将更加突出。

参考文献：

[1]冯垛生，宋金莲.太阳能发电原理与应用.

[2]崔容强，赵春江，吴达成.并网型太阳能光伏发电系统.

[3]吴治坚.新能源和可再生能源的利用.

[4]刘飞，段善旭，徐鹏威，王志峰.光伏并网发电系统的若干问题研究.太阳能，2006（04）。

[5]太阳能发电系统状况及发展趋势，沈阳建筑大学交通与机械工程学院，2007-9-6.

[6]叶娜.解析太阳能光伏发电新趋势.

第4篇：光伏发电的趋势范文

关键词：光伏建筑一体化；综合医院；节能；环境效益

电能是综合性医院建筑能耗的主要能源，耗电平均值为95.04kWh/(m2·a)，约占总能耗的56.39%[1-2]。为降低建筑能耗，我国对绿色建筑的评定标准中突出了对可再生能源的利用水平[3]。随着光伏发电成本的大幅下降，光伏建筑一体化（BuildingIntegratedPhotovltaic，BIPV）将光伏组件附着于建筑表面[4-5]，可以兼顾发电的经济效益和美化立面效果，成为未来建筑节能的主要技术路径之一。为了探究医院节能减排的技术路径[6]，以天津某医院综合医疗楼为例，进行光伏建筑一体化系统发电潜力及其效益的研究。分析楼体的立面和顶面得到光伏发电的可利用面积，并结合天津地区太阳辐射情况，估算光伏系统的发电量以及项目在全寿命周期内的成本，分析该系统带来的经济和环境效益，为光伏建筑一体化技术应用于综合性医院提供参考。

1项目概况及发电量计算

天津某医院综合医疗楼总建筑面积124290m2，裙楼5层，主楼14层，总高60m，裙楼位于主楼的北侧，朝向正北方向，主楼外墙采用玻璃幕墙和金属铝板。为了不影响楼内采光，以除玻璃幕墙以外的立面作为光伏发电的可利用面积。由于主楼的影响，裙楼楼顶的可利用面积较少，故不计入可利用面积内，裙楼部分立面计算在可利用面积之内。经过测算得到可利用面积如表1所示。立面和顶面的光伏板安装角度分别为90°和31°，根据文献[7]得到天津地区不同建筑立面的太阳辐射量，理论发电量计算公式为：2020年医院光伏系统每月发电量，如表2所示。由表2可知，南立面发电量为476635kWh；东立面发电量为135344kWh；西立面发电量为135344kWh；顶面发电量为127282kWh；系统的年发电量为874605kWh。由于太阳能光伏板的性能衰减、尘埃遮挡、逆变器和其他电气设备老化等，造成光电转化效率降低。按照光伏材料寿命25年计算，项目全寿命期间的损耗及老化综合效率取0.9，得到光伏发电系统在全寿命周期内，年均发电量787144kWh，总发电量19678612kWh。根据2020年医院每月的耗电量，光伏系统第1年医院用电量与光伏预计发电量变化趋势如图1所示，2020年光伏预计发电量占医院耗电量的比例如表3所示。该光伏发电系统在第1年的总发电量占医院总用电量最高的月份为4月，占比15.15%；最低为8月，占比6.51%，主要原因是8月份的用电量最大。经计算该光伏发电系统的年总发电量占医院总用电量的9.76%，就光伏发电量而言，4月和5月的发电量最大分别为：84984kWh和84758kWh；发电量最小的月份为12月，发电量为57845kWh。

2应用效益分析

2.1经济效益分析

为了便于计算，本研究仅考虑光伏组件的安装成本，未考虑新建项目安装光伏组件替代铝扣板幕墙节约的成本。根据其他光伏幕墙的建设经验[8]，项目光伏幕墙的初始投资成本为0.189万元/m2，估算得到本项目的初始投资成本约为1386万元。另外每年的运维费用约为总投资的0.1%[9]，日常维护费用为8元/kW[10]，则系统运行25年总运行维护费用为595700元。系统总投资成本为系统初期投资和运行维护费用之和，得到总投资成本为14455700元。单位供电成本计算公式为：A=B/(C×d)(2)式中：A——单位供电成本，元；B——总投资成本，元；C——年平均发电量，kWh;d——寿命周期，a。经过计算，单位供电成本为0.7345元/kWh。按照天津地区35kV等级用户的电费标准，在8：30~18：00的电费约为0.7385元/kWh，若采用“自发自用”模式，得到全寿命周期内可节约医院电费78714元。

2.2环境效益分析

与煤炭电力相比，太阳能光伏发电可以避免产生大量的CO2、SO2、NOx和粉尘等污染物。以燃煤火力发电站为参照，分析光伏发电在全寿命周期内的环境效益。按照我国火力发电煤耗325克标准煤/kWh为标准，本系统25年内可节约6395.55吨标准煤，折算为原煤8953.59t。2020年我国原煤的平均价格约为550元/t，则该系统产生的价值约为4924474元。按照每燃烧1吨标准煤所排放的污染物和每单位污染物排放所对应的环境成本[10]，得到25年总减排量和总环境效益如表4所示。由表4可知，该系统总减排效益1807493元，总环境效益为总减排效益与节约的资源价值之和，共计6731967元。

3结语

通过对天津市某医院综合医疗楼光伏建筑一体化应用的研究和分析，光伏发电可以作为一种清洁的能源供给方式，并作为未来建设绿色综合性医院的技术路径。得到如下结论：（1）考虑建设成本的条件下，光伏建筑一体化技术应用于综合医院建筑的经济效益并不突出，全寿命周期内仅可节约78714元。BIPV系统的发电量占建筑总耗电比例约为9.76%，但是该系统可作为应急电源向重要负荷供电，提高医院供电系统的可靠性。由于光伏材料价格下降趋势明显，且光电转化效率和使用寿命的进一步提高，可以预见未来光伏发电系统将产生良好的经济效益。（2）BIPV系统的环境效益较明显，总环境效益为6731967元，可以有效降低因使用煤炭带来的环境污染。在我国鼓励光伏系统加入碳交易的背景下，BIPV系统有效减少医院建筑碳排放量，同时可以增大经济效益。（3）本研究未考虑因布设光伏幕墙替代原有铝板幕墙的花费，若在新建项目中统筹考虑光伏幕墙的安装，也会节约整个建设项目初始的投资成本。另外光伏玻璃幕墙也可以替代立面原有玻璃幕墙，进一步增大立面的利用面积，增大系统的发电量。未来的研究可以更全面地评估医院建筑的发电潜力及效益。

参考文献

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第5篇：光伏发电的趋势范文

关键词 光伏发电；预测方法；太阳辐射

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）14-0157-02

在石油开采量日益见底和生态环境急速恶化的严峻形势下，太阳能作为一种自然能源，以其储量丰富且清洁无污染性显示了其独特的优势，已被国际公认为未来最具竞争性的能源之一。太阳能光伏发电成为太阳能利用的主要方式之一。

光伏发电分为离网和并网两种形式，随着光伏并网技术的成熟与发展，并网光伏发电已成为主流趋势。由于大规模集中并网光伏发电系统容量的急速增加，并网光伏发电系统输出功率固有的间歇性和不可控等缺点对电网的冲击成为制约并网光伏发电的重要元素。太阳能光伏发电系统发电量受当地太阳辐射量、温度、太阳能电池板性能等方面因素的影响。其中太阳辐射强度的大小直接影响发电量的多少，辐射强度越大，发电量越大，功率越大。

太阳辐射受季节和地理等因素的影响，具有明显的不连续性和不确定性特点，有着显著的年度变化、季节变化和日变化周期，且大气的物理化学状况如云量、湿度、大气透明度、气溶胶浓度也影响着太阳辐射的强弱。

美国、欧洲、日本等发达国家对太阳能光伏发电预测方法的较早的进行了研究与实验。我国太阳能光伏发电预测技术起步较晚，少数几个知名大学相继开展了以建模、仿真为主的技术研究。本文对对太阳能光伏发电的预测方法进行了分析与总结，归纳了各种预测方法的优点及不足，为国内太阳能光伏发电行业的发展提供重要依据。

1 太阳能光伏发电预测原理

当前，对太阳能光伏发电预测的研究主要集中在太阳能辐射强度的预测上。太阳辐射的逐日或逐时观测数据构成了随机性很强的时间序列，但太阳辐射序列的内部仍有某种确定性的规律，只有充分了解掌握太阳能光伏发电的特点、变化规律，才能建立符合实际情况的预测模型及方法。

太阳辐射分为直接太阳辐射和散射太阳辐射。直接太阳辐射为太阳光通过大气到达地面的辐射；散射太阳辐射为被大气中的微尘、分子、水汽等吸收、反射和散射后，到达地面的辐射。散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。太阳总辐射强度的影响因素包括：太阳高度角、大气质量、大气透明度、海拔、纬度、坡度坡向、云层。

太阳能光伏发电预测是根据太阳辐射原理，通过历史气象资料、光伏发电量资料、卫星云图资料等，运用回归模型、人工神经网络、卫星遥感技术、数值模拟等方法获得预测信息，包括太阳高度角、大气质量、大气透明度、海拔、纬度、坡度坡向、云层等要素，根据这些要素建立太阳辐射预报模型。

2 太阳能光伏发电预测方法分析

太阳能变化趋势主要受到当地地理条件和气象条件的影响。地理条件的影响有明显规律，可以根据当地经纬度计算出全年太阳的运行轨迹，并结合光伏电池阵列自身的参数计算出太阳能变化的一个总体变化趋势。但该趋势并不能反映出几小时内，甚至不能反映出几天内的太阳能变化的大致情况。

气象条件对于太阳辐射的影响是最直接的。要实现几小时内的太阳能趋势预报，就必须找到根据气象条件推算出太阳能趋势的计算方法。近年来，随着太阳能产业的飞速发展，对太阳能光伏发电预测要求的不断增加，发达国家对太阳能光伏发电预测的研究较早、发展较快。目前，我国对太阳能光伏发电预测技术的研究还处于起步阶段，需进一步深入研究与实验。

太阳能辐射的预测方法主要有三大类：

第一类：基于历史气象数据和光伏发电量数据的研究，采用统计学方法进行分析建模；

第二类：基于卫星云图资料数据和地面监测资料数据，通过卫星、雷达图象处理，计算出实时太阳能辐射的预报方法；

第三类：基于数值天气预报的预测方法。

2.1 第一类预测方法

第一类预测方法，其模型的建立不考虑太阳辐射变化的物理过程，通过对历史观测数据资料进行分析和处理，以历史发电量预报未来发电量。一般采用回归模型预测、神经网络等数学方法，建立光伏发电系统与气象要素相关性的统计模型，进行发电量预测。该方法模型构造及运算方法较为简单，但只适应于发电量变化不大的平稳时间序列，对于发电量变化较大的时间序列，误差较大。

2.1.1 回归模型预测

回归模型预测根据历史资料，，找出天气变化与太阳辐射的关系及其变化规律，建立可以进行数学分析的数学模型，对未来的太阳辐射进行预测。该方法其特点是将预测目标的因素作为变量，将预测目标作为常量。利用给定的多组变量和常量资料，研究各种变量之间的关系。利用得到的回归方程式来表示变量与常量之间的相对关系，从而达到预测太阳辐射的目的。在大量的实验与实践中得出，变量误差较大，尤为正午时误差明显。

回归模型预测对于非线时间序列的太阳辐射数据预测结果并不理想。人工神经网络方法较回归模型预测误差较小。

2.1.2 人工神经网络

人工神经网络方法采用神经网络技术，建立发电量与太阳总辐射、板温的函数模型，历史数据结合效果较好。目前研究最多的是应用误差反向传播算法（BP算法）进行短期预期。该算法的主要思路为将历史数据和影响太阳辐射最大的几类因素作为输入量输入人工神经网络，经过输入层、隐含层和输出层中各种数据运算从而生成输出量；再以设定误差为目标函数对人工神经网络权值进行反复修正与完善，直至达到设定误差值。

在传统统计无法满足要求时，可利用人工神经网络进行预测方法，但该方法同样基于历史气象数据进行预测，发电量预报严重依赖于太阳总辐射预报准确： 未能找出影响光伏发电量的关键逐时气象要素，对突发及随机的天气变化预测较难控制。

2.2 第二类预测方法

第二类预测方法主要利用卫星遥感技术完成太阳辐射的预测。卫星遥感是指以人造卫星为传感器平台的观测活动，是通过勘测地球大气系统发射或反射的电磁辐射而实现的。它包括对地观测以及面向太空环境的观测活动，其中对地观测是目前卫星遥感的主要内容高空间分辨率图像数据和地理信息系统紧密结合，为太阳辐射预测提供了可高依据。

1960年，第一颗泰罗斯卫星将第一幅可见光云图传送至地球，使人们看到了用卫星遥感的巨大潜力。从此，以气象卫星技术的逐步完善为开始，又逐渐出现了遥感地球大气、地球表面陆地、海洋特征以及监测地球环境的各种卫星。

美国的卫星遥感技术一直处于世界领先地位，代表了卫星遥感技术的发展水平。欧洲、加拿大、日本等国都在大力发展研究遥感技术。我国的第一颗地球同步气象卫星“风云2号”，于1997年6月10升空，标志着我国卫星遥感技术迈上了新的台阶。

经过大量的研究与实践表明，卫星遥感技术获取的小时地面辐射数据与地面观测的辐射数据偏差较大，最大误差可达到均方根误差20%-25%。因此如何更好的较小误差，准确的统计、预测将成为遥感技术的发展方向。

2.3 第三类预测方法

第三类预测方法主要利用数值模拟方法进行预测，即用数学物理模式对大气状况进行分析，用高速计算机求解进行预报的方法。该方法根据描述大气运动规律的流动力学和热力学原理建立方程组，确定某个时刻大气的初始状态后，就可通过数学方法求解，计算出来某个时间大气的状态，就是通常所说的天气形势及有关的气象要素如温度、风、降水、辐照度等。数值模拟预测方法预测的时间较长，目前，可预测40 h甚至更长的数据。

数值模拟方法中的气象和环境因素最为复杂，难以精确确定，所以预报的误差不仅存在，对于短时又特别复杂的变化，准确度更是大大降低。因此精准度的提高一直是目前研究的重点和难点。

3 结语与展望

本文在阅读了大量国内外太阳能光伏发电预测方法文献，广泛调研的基础上，较为全面地论述了太阳能光伏发电量预报技术的研究现状和发展方向，对三类预测方法进行较为详细的总结与分析，阐述了各类方法的优点及缺点。如何在已有的科研成果基础上继续完善、不断改进和探索，找出影响太阳辐射的关键因素，准确预测，形成多层次、多信息融合的综合预报系统，是我国太阳能光伏发电预测的主要研究方向。

参考文献

[1]卢静，翟海青，刘纯，王晓蓉.光伏发电功率预测统计方法研究[J].华北电力，2010，38（4）：563-567.

[2]李光明，廖华，李景天，赵恒利，黄波，何京鸿.并网光伏发电系统发电量预测方法的探讨[J].云南师范大学学报，2011，31（2）：33-38

第6篇：光伏发电的趋势范文

关键词：光伏并网；太阳能；MATLAB仿真

当前，世界能源结构中，人类主要是对石油、天然气、煤炭等化石能源的利用，但其不可再生，将面临枯竭的危机。但化石能源的开采和利用也是造成环境污染的直接来源，人类为了将来的生存与发展，必须寻找一种清洁能源。随着世界经济的发展，人类对能源的需求越来越大，进而随之而来的能源短缺，环境破坏已经成为社会发展面临的重大问题。

新世纪，能源需求成为一个急需解决的全球性问题，各国对能源的争夺也愈加激烈。需要寻找一种替代能源来缓解目前的形势，走“节能减排”，发展低碳经济的可持续发展的道路。利用“节能减排”只能缓解能源短缺的局面，但是不能从根本上解决能源短缺的趋势，因此必须调整能源结构，利用可再生能源逐步取代传统化石能源，因此可再生能源发展问题成为世界关注的焦点。

一、光伏发电的国内外发展现状

20世纪70年代，在全球石油危机的背景下，西方发达国家将寻找新能源的方向转向了丰富的太阳能，并高度重视光伏发电技术。

德国是大规模发展光伏事业最早的国家，其由政府制定的《可再生能源电力供应法》，很大力度的促进了光伏发电的市场，为本国光伏事业的发展提供了强制的政策保障。美国是继德国之后的发展光伏发电的国家，在1997的联合国环境与发展大会上提出了一个伟大的百万太阳能屋顶计划。这一计划在美国新一届总统奥巴马的支持下得到了更大的推广，奥巴马政府对新能源开发政策给美国的光伏乃至全球的光伏发电市场注入了新的更大活力。日本也是太阳电池的生产大国，其在1997年提出了“7万光伏屋顶计划”，到2010年光伏电池的安装总量达7600MW。

最近几年，各国新的可再生能源法的出台，更是掀起了一轮政策热潮，新的补贴法案促进可全球光伏市场的高速发展。正是欧洲、美国和日本的强有力支持，全球光伏逆变器市场呈现出一片欣欣向荣的景象。

我国的光伏并网技术从20世纪开始起步，到现在的稳步发展的阶段，国家也出台了《可再生能源长期发展规划》的政策，来激励和促进我国的光伏事业的快速发展。我国国内对光伏逆变器的应用比欧洲国家晚很多，我国目前最好的光伏企业合肥阳光电源比德国的SMA要晚上市9年。我国是继德国、美国和日本之后的世界第四大光伏组件制造国。光伏发电未来的发展必定是建设大规模的并网光伏发电系统。随着我国经济的不断发展，国家制定的“十二五”规划，为我国光伏制定了确切的发展目标，即到“十二五”末期，国内光伏发电装机容量达到 5GW。要实现这一宏伟的目标，前路依旧是漫长和艰辛。

二、光伏并网发电系统

光伏并网发电系统是相对独立式光伏发电系统而言的，两者的区别就是发电系统与电力系统连接与否。光伏发电并网系统与电力系统的电网相连接，成为电力系统的一部分，便可为电力系统提供有功功率和无功电能。光伏并网系统通常由三部分组成：光伏阵列、逆变器和电网。

光伏发电系统追求的是输出功率的最大，系统连接方式对输出功率有着明显的影响。其中，影响发电功率的两个重要的方面是光伏阵列的分布方式和逆变器的结构，其分布方式和结构不同发电功率也不一样。

三、光伏并网发电系统的关键技术

（一）最大功率跟踪

在光伏发电系统中，光伏阵列电池输出功率的利用率不仅与其内部结构有关，还受外界环境（如光照度、温度和负载等因素）的影响。在周围的外界不同的条件下，光伏阵列的输出功率可达到不同的且唯一的最大功率点（MPP），对于利用光来发电的系统说，应当使光伏电池工作在最优的状态，达到最大地将光能转换为电能的转化率，采用适当的控制使其运行在最大功率输出称为最大功率跟踪（MPPT）。经查阅资料，在许多文献上提出了多种控制算法，有恒定电压法、扰动观察法和增量电导法等。

（二）并网控制技术

光伏逆变器的控制器的控制策略是光伏系统并网控制的关键。光伏并网发电系统在诸如单级式、双级式以及单相、三相等多种拓扑结构中都不能缺少网侧的DC-AC变换，即并网逆变单元。并网逆变器实现直流到交流的能量变换，要控制并网电流相位和频率，甚至需根据指令进行电网的无功功率的调节。可见，网侧逆变器的有效控制是光伏并网发电系统的核心部分。

参考文献：

[1]赵争鸣 《太阳能光伏发电及其应用》，北京：科学出版社，2005.

[2]赵玉文 《21世纪我国光伏产业发展战略思考》，合肥工业大学讲座.2002.

[3] ICF. Intonation. American Recovery and Reinvestment Act of 2009： A Guido Renewable Energy Efficiency OPP or unities for Lowland Tribal Governrnents. 2009.

[4]陈雷 《光伏并网发电系统的实现》[学位论文]，华北电力大学，2008.

[5]杜慧 《太阳能光伏发电控制系统的研究》[学位论文]，华北电力大学，2008.

第7篇：光伏发电的趋势范文

关键词：风力发电；光伏发电系统；小干扰稳定

Abstract: the small signal stability analysis for wind power and photovoltaic power generation, have very important significance, because of wind and solar are characterized, instability, therefore, wind turbine in a photovoltaic battery will generally by means of power electronic converter and grid connected to the load, therefore, small disturbance stability presents the new features, this paper mainly research on small disturbance wind power and photovoltaic power system stability.

Keywords: wind power generation; photovoltaic power system small signal stability

[中图分类号] TM614 [文献标识码]A[文章编号]

一、引言

近些年来，对着自然环境的恶化和能源的枯竭，可再生能源日益受到了社会各界的重视，作为可再生能源的重要组成部分，风力和太阳能发电也得到了一定程度的发展，在风力和太阳能发电发展过程中，较为成熟的技术当属风力发电技术以及太阳能光伏发电技术，但是，随着近些年来风力发电以及光伏发电容量的增加，这两种技术带来的小干扰稳定问题也受到了专家学者的关注，对于风力发电与光伏发电系统小干扰稳定的问题，国外的专家学者已经进行了深入的研究，取得了良好的研究成效，下面就对风力发电系统小干扰稳定及光伏发电系统小干扰稳定分别进行阐述。

二、风力发电与光伏发电简介

就目前来看，风力发电技术是现阶段对于可再生能源发电技术中发展形势最好的技术之一，风力发电最早发源于丹麦，近些年来，由于环境资源的枯竭问题，风力发电这项新技术渐渐受到了各国的关注，在1995年之后，风力发电在世界范围内得到了迅速的发展，目前，兆瓦级的风机成为发展的主流，海上风机也得到了一定程度的发展，我国的风力发电最为起源于上世纪50年代，在1995年以后，风力发电也逐渐呈现出了产业化的发展趋势，但是就现阶段来看，我国的风力发电技术还不够完善，核心的元器件都需要依赖进口，电能的造价也较高，主要依靠国家的补助来维持，因此，在下一阶段，必须要发展风力发电的核心技术。

光伏发电是太阳能发电的一种，最早起源于上世纪50年代中期，我国的光伏发电于上世纪80年代以后得到了迅速的发展，近些年来也取得了一定的发展成效，作为光伏电池的生产大国，我国在其运用方面还有一些不足之处，也有着巨大的市场潜力。

三、风力发电小干扰稳定

对于风力发电的小干扰稳定需要从单机系统入手研究，为了研究风力发电的小干扰稳定，需要建立小信号模型，并在模型的基础上探讨风力发电系统的小干扰稳定性，并通过各种参与因子分析控制器参数与状态变量以及震荡模型之间的关系，从而揭示出小干扰稳定的原理。目前，在我国研究较多的是异步风力发电系统、直驱式永磁同步风力发电系统以及双馈风力发电系统，相关的研究数据表明，当风力发电系统的风电机处在额定转速十，其桨距角可以使风机获得最大的转距，在风速超过额定速度时，可以控制其桨距角使风机可以获得恒定的输出功率，但是，在实际的工作过程中，风机存在着延时的情况，因此，在控制中除了使用桨距角，还要利用其他的因素，通过建立单机模型对其进行分析，并根据不同参与因子的计算，利用状态矩阵元素对风力发电小干扰稳定进行研究，可以获知，同永磁同步发电机转速相关的模态都属于衰减状态，通过对起衰减状态的研究证实，整个风力发电系统在运行的过程中，遭受干扰后表现的也较为稳定，也有良好的动态性能。

四、光伏发电系统小干扰稳定

一般情况下，光伏发电系统主要由光伏电池，滤波电容，逆变器，线路，变压器，电网等部分组成，在研究光伏发电系统小干扰稳定的过程中，选择风速的阶跃上升以及风速的阶跃下降作为干扰，并建立仿真波形图以及小信号模型，小信号模型包括电力电子变换器模型，光伏电池模型，控制器模型，电网接口部分模型以及直流部分模型，经过仿真波形图的计算，并将这些模型进行联立，可以得出，当风速发生阶跃的情况下，整个光伏发电系统的动态稳定性能较好，系统运行也较为稳定。在计算的过程中，对起运行过程中的参与因子进行分析可计算，可以得出当控制器的参数发生变化时，会对状态产生不同的影响，在这其中，主导特征值对整个系统运行的动态性能有着极为重要的影响，当主导特征值为15.4时，整个系统呈现出衰减的状态，当主导特征值为14.7时，整个系统呈现出震荡的状态，

五、结语

随着近些年来风力发电以及光伏发电的发展，其小干扰稳定问题也逐渐引起了相关专家学者的关注，小干扰稳定的分析对于风力发电与光伏发电而言，都有着十分重要的意义，由于风能及太阳能都具有不稳定性的特征，因此，风力发电机组于光伏电池组一般会通过电力电子变换的装置于负荷以及电网相连，因此，小干扰稳定也呈现出了新的特点，对于风力发电机组而言，整个风力发电系统在运行的过程中，遭受干扰后表现的也较为稳定，也有良好的动态性能，对于光伏电池组而言，当风速发生阶跃的情况下，整个光伏发电系统的动态稳定性能较好，系统运行也较为稳定，同时，主导特征值对整个系统运行的动态性能有着极为重要的影响。

参考文献：

[1] 黄汉奇：风力发电与光伏发电系统小干扰稳定研究[博士论文]，华中科技大学 ，2012，05（01）

[2] 范伟，赵书强：考虑风力发电的电力系统小干扰稳定性分析[博士论文]，华北电力大学学报(自然科学版)，2009，03（30）

第8篇：光伏发电的趋势范文

关键词：光热发电；可再生能源；技术；电力供应

中图分类号：TQ171 文献标识码：A

随着技术不断的进步、产业的飞跃发展及社会对清洁能源需要的不断增大，光热发电已逐渐于很多国家及地区作为可再生能源产业的新投资热点，可是与光伏发电产业相较，光热发电技术尚处于发展之中，产业尚处在成长阶段，市场尚处在开拓之中，尚需要具备有效的政策与有益的发展环境给予支持。光热发电称得上是具有战略意味的可再生能源技术。虽然光热设备制造技术在我国出现较晚，但进步速度确很突出。槽式热发电之聚焦集热管作为光热发电设备关键部件在全球发展已近三十年的历史，并且世界上只有德国肖特与西门子两个企业能够批量生产，可我国仅仅用了两到三年的时间，就出现有十三家企业试制生产出样管。客观上来说，光热发电于我国尽管起步较晚，可在西班牙、美国等欧美地区已经具备了一定的规模。

一、大力发展光热发电有助于推动可再生能源发展和电力供应结构转型

党的“十”倡导要推进能源生产与促进消费革命，而可再生能源属于此方面是不能缺少的路径之一。二零一二年尾我国风力发点电与光伏发电并网运行，装机容量风力发点电达六千二百三十七万千瓦；光伏发电达七百万千瓦上下，百分之八十以上容量用在我国的西部和北部的集中开发上，因为光伏发电同风力发电均都很难存储，已经显露出严重的并网及受限出力问题，一些地区的限电数值已超过百分之三十，可光热发电能够借助技术可行、成本相对较低的储热装置达到按电力调度需要发电，不仅能够看做基础支撑电源，而且具有比较灵便的调峰能力。大力开发利用光热发电能够缓解西部及北部的风力发电、光伏发电限制出力的状况，并且共同构成清洁发电系统，有效提升可再生能源于电源结构中所占的比例。

二、发展光热发电具有显著的拉动经济和相关产业作用

与光伏发电相较，光热发电具备系统工作效率高而发电技术成本低的优势，其规模效应具备能同常规能源火电相比拼的潜力，光伏发电与光热发电的产业链都很长，与光伏发电产业链不一样的是，光热发电产业链的大多数环节属于传统制造业方面，例如太阳集热岛所大批需求的钢材和混泥土以及储热材料等，一个五万千瓦装机配置四到八小时储热的光热发电系统，大概需用钢材十万至十五万吨、玻璃六千吨、混凝土一万吨，发展光热发电能够适量缓解我国钢铁、水泥等方面产能过剩矛盾，除此之外，发电机汽轮机等在我们国家都是传统行业，光热发电技术作为新生产业潜力很大。光热发电不单单是指出一项清洁能源供应策略，尤为重要的是能够拉动经济及诸多传统及新生产业的发展。

三、光热发电市场具有应用面广发展潜力大的优势

光热发电即将将作为新能源的主要角色，因为其光照不够时可利用储热发电，光热较比光伏发电、风力发电更加有助于电网的稳定；并且免掉了光伏发电中成本较大的硅晶光电转换，降低了成本、免除了污染。太阳能在我国的资源很丰富，特别是西部与北部地区，土地及太阳能资源能够适合光热发电大范围发展需求。相较风力发电与光伏发电，光热发电需要具备一定程度的水资源，能够与西部煤电基地产生默契，建成数千万千瓦到上亿千瓦光热发电系统，从太阳能、大地、水源方面看是可行的。光热发电产业未来发展可从两大类市场方面阐述，一方面是建立配置储能装置的大型光热电站和建立光热与天然气联合型电站等，另一方面采取光热发电的分区布置式应用，包含在海岛、偏僻地区运用光热发电促成供电、热以及海水淡化，在具备工业用热所需领域推广建立光热热电联合产业等。《可再生能源发展十二五规划》指出了我国光热发电产业的发展目标，到二零一五年达到一百万千瓦，针对此目标，业内有着不一样的观点，一部分人认为目标还能够增大，另一部分人认为当前光热发电建设状况达到目标很难，可此目标最为关键的意义在于其显露出我国发展光热发电的信心与导向。因此，若是光热发电在技术方面与经济性方面再前进一步。在设备制造方面保障系统集成方面及运作管理方面获取充足的经验，那么光热发电产业中长期目标将会大幅度增加。

四、结合我国光热发电形势及发展需求提出几点建议

（一）制定相关政策 启动和扩大市场规模

结合我国风力发电、光伏发电等可再生能源发展实际经验，光热发电业已在技术与产业方面做好准备，就要迈进商业化运用的门槛。这便需求国家制定适应的政策，以快速启动市场，并且结合市场反馈及此产业建设程度，依据适宜的速度拓展规模。国家需要出台合理的电价政策，主张直接采纳诸如与风电、光伏电相近似的光热发电标杆电价方法，抑或借助一两轮的招标来确立标杆电价，为光热发电投资单位、制造业提供准确的信号，并且于金融信贷等层面提供扶持及优惠政策。

（二）注重自主技术的创新，为光热发电市场发展提供支撑

我国光热发电制造设备产业不仅需要行动快速，短期内完善产业链建构，而且还需要引鉴国外光热发电产业和国内光伏发电产业的成功经验与失败教训。应当加大自主技术创新力度，基于我国疆土环境与条件研究开发技术并且实施产业链建设，不仅需要符合我国特殊情况，而且需要更加注意避免重复光伏产业大批引进技术及生产线、同类产业恶性竞争、对外贸易矛盾纠纷不断的旧路，建设真正属于我国自主技术力量研发投入的光热发电产业。

结语

总之，光热发电具有市场需求范围广，产业发展潜力很大的优势。我国目前的光热发电电站规模比较小，主要是靠获得了支持技术研究开发示范的科学研究经费的资助。所以，国家应当借助有效的政策引领逐步发展起来的我国光热投资市场。光热发电仍需借助技术的不断进步以及借助政策扶持启动市场并且逐渐扩大规模，最终促成光热发电技术成本的不断下降。

参考文献

[1]冯晋霞，王帆.可再生能源态势下中国光热发电的前景探析[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版） 2011（01）.

第9篇：光伏发电的趋势范文

关键词 太阳能；光伏发电；环保；偏远用电

中图分类号：TU18 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0121-02

目前，全球能源危机、环境污染致使新能源的应用成为热点的话题，而太阳能凭借其清洁、可再生、分布广等优势获得了普遍关注。而光伏发电，就是利用太阳光能转换成电能，供人类使用，发电时无污染，深受社会的喜欢，但光伏发电的实际应用缺少之又少。

1 项目背景

发展可再生能源如今已成为全世界共同关注的课题，而其中发展最好的三大可再生能源中太阳能最被业内人士看好，其潜力也最大。特别是近几十年来太阳能开发中提出的光伏发电研究成果，因其具有极好的商业化和市场开拓潜力，使得太阳能研究领域迅速发展成为全球快速稳定发展的新兴产业之一。本项目重点研究的就是太阳能光伏产业如何更好地将其提提倡的绿色电力在苏州住宅小区中推广，以期从点到面来研究该行业的推广应用，使其能在真正意义上成为全球各国解决能源与经济发展、环境保护之间矛盾的最佳途径之一。

1.1 立项原因

太阳辐射能源是一种极其丰富、无污染、廉价的能源，其取之不尽用之不竭的特性，使无数研究者趋之若鹜。本项目组就目前太阳能发电的研究成果，中国太阳能发电设备的出口限制和供求关系等因素，申请了该项目，学习研究实施太阳能光伏发电。

1）太阳能发电的趋势。根据国家《可再生能源中长期发展规划》（可再生能源中长期发展规划，2007.9，中华人民共和国-国家发展和改革委员会），要大力推广应用小功率光伏系统，建立分散型和集中型兆瓦级联网光伏示范性电站。我国国内光伏市场十分巨大。

2）中国太阳能发电设备的出口限制和供求关系。目前，我国的光伏行业出口受到很大的限制，也就是一般意义上的“双反”。由于以往的光伏产业主要都是欧美国家在生产，为了鼓励我国企业自行从事太阳能的研发生产，我国制定了一系列鼓励政策。因为国外的光伏产业已经经历了大规模的发展，起步较晚的中国光伏制造企业为了生存发展只能选择走低价路线，一番价格竞争以后欧美的光伏企业纷纷开始使用地方保护政策和法律武器保护自己，即双反。鉴于此，中国太阳能发电设备的出口受限，主要供求都局限在国内市场。

1.2 住宅小区采用光伏发电的需求分析

1）环保需要。目前太阳能基本上是无污染的能源，光伏发电，不会产生“目视污染”外的其他污染。

2）用电需要。现在住宅小区，用电的地方很多，如：居民家中、公共楼道、路灯、小区门卫室、绿化灯光美化照明等。

3）科技发展的需要。光伏是个新兴的技术行业，能为人类的生活带来很大的方便。

1.3 太阳能发电的优势

1）量大价廉。太阳能资源取之不尽、用之不竭，且免费。

2）无需配送。可原地发电、原地使用，节约输配电网的投资，并减少了输配电损耗。

3）改善环境。安装在屋顶和墙面上的光伏阵列能在吸收太阳能的同时避免了屋顶和墙面的阳光直射，尤其在夏日，可明显改善室内温度环境。

4）保护空气。现在全球大部分地区都是采用化石燃料发电，这会对空气造成严重污染，如果选用了太阳能光伏发电，则能有效的保护空气，防止雾霾现象的进一步恶化。

5）占地面积小。太阳能光伏发电无需额外占地建设，只需安装在屋顶即可，节省了土地资源，这对于人口密集、土地昂贵的城市建筑尤为重要。

1.4 光伏发电的挑战

1）稳定性差。气候和昼夜的变化对太阳能的获取量影响很大。为了使其达到一定的稳定度就必须有贮存装置，这一措施不仅增加了技术难度，也提高了造价。鉴于目前的贮存系统都不够理想，要具体应用也较为困难。

2）装置成本过高。虽然地面接收到的太阳能量非常大，但其分散度太大，密度太低，因此，作为能源使用就必须安装面积相当大的收集设备才能达到预期效果。但是大面积必将造成价位高，从而提高这一量大价廉的能源价格。

3）太阳能光伏面板损坏。太阳能光伏面板有一定的寿命，目前还不是很明确；冰雹天气对太阳能光伏面板有一定的破坏作用；天气灰尘较多，时间长后，会覆盖在太阳能面板上，影响太阳能的接收。

2 太阳能发电原理的学习与研究

2.1 太阳能发电的原理

太阳能电池组件能在太阳照射下将太阳能转换为电能，一方面通过控制器将直接送入用电设备完成诸如照明、电路控制等多种功能，如有需要还可通过AC/DC逆变器为交流负载提供电能。另一方面也可通过控制器将多余的电能送入蓄电池内贮存起来，提供夜间所需的电能。

2.2 目前太阳能发电的节能减排分析

太阳能光伏发电相比火力发电，可以减少污染物的排放，起到节能减排的作用。表1是天科光伏公司对上海、苏州地区的太阳能节能减排的分析。

表1 发电量与节能减排分析

100 kW光伏项目 kWh/年 节省 减排

标准煤 二氧化碳 二氧化硫 氮氧化物

年均发电量 85800 33.46T 87T 0.8T 0.23T

25年总

发电量 2145000 836.5T 2175T 20T 5.75T

3 苏州太阳能发电的可行性

3.1 环境可行性

苏州全年太阳总辐射4605.55 MJ/m2（兆焦/平方米），日均太阳辐射为12.62 MJ/m2，其中7月份太阳辐射最多，达到日均17.17 MJ/m2；1月份最少，为7.05 MJ/m2。全年日照时数1829小时，年日照率为42%。

3.2 经济可行性

苏州属于III类资源区，苏州的光伏发电的上网价格是1.0元/千瓦。分布式光伏的保底收入就是当地“标杆电价+0.42元/度”，而正常情况下用电价格是高于当地燃煤机组标杆上网电价的，所以自发自用比例越高，收益越高。

表2 光伏发电入网价格

3.3 政策可行性

目前我国有多项政策对大阳能发电研究进行支持，其中国发〔2013〕24号《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》制定的发展目标如下。

把扩大国内市场、提高技术水平、加快产业转型升级作为促进光伏产业持续健康发展的根本出路和基本立足点，建立适应国内市场的光伏产品生产、销售和服务体系，形成有利于产业持续健康发展的法规、政策、标准体系和市场环境。2013～2015年，年均新增光伏发电装机容量1000万千瓦左右，到2015年总装机容量达到3500万千瓦以上。加快企业兼并重组，淘汰产品质量差、技术落后的生产企业，培育一批具有较强技术研发能力和市场竞争力的龙头企业。加快技术创新和产业升级，提高多晶硅等原材料自给能力和光伏电池制造技术水平，显著降低光伏发电成本，提高光伏产业竞争力。保持光伏产品在国际市场的合理份额，对外贸易和投融资合作取得新进展。（国发〔2013〕24号国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见（节选），2013.8）

所有的这些政策，基本上都是对光伏发电产业的支持。

4 太阳能发电模型的建立

4.1 太阳能电池组件

该项目建立的模型如下。

1）系统硬件配置。10 W太阳板X2、电源箱、导线、LED光源（2W球泡、3 W球泡、8 W球泡、6 W＼300 MM灯管、9 W＼500 MM灯管，客户可根据应用需求做出组合选择）组成。①普通家居照明可选1 W球泡或2 W灯管；②商业照明可选3 W球泡或4 W灯管。

2）系统可照明时间说明。①满电状态下可为：2 W光源照明最少8小时；②在光照充足的情况下，太阳板充电一天可为2 W光源提供12小时所需电能；两天可以基本充满电；③如果遇到持续阴雨天，太阳板将无法为系统正常补充电能，请缩短每晚照明时间，从而延长照明天数；④每天晚上照明4-6小时以内，白天及时充电，尽量使电池始终处于满电状态，这样既可以保证系统有3天的储电量，也可以大大延长蓄电池的使用寿命。

3）持续阴雨天时请关注电压表，当指针显示电压低于12 V时，请及时充电！如天气未能转晴，可用专用的AC220V―DC12V适配器为系统充电。

4）充电插口有两个，太阳板、适配器均可任意接入充电。

5）照明插口有四个，位于USB接口的下方，插上光源的插头即可照明。

6）指示灯说明见电源箱的说明，系统设置为微电脑默认模式，正常使用即可。

4.2 蓄电池

牵引式蓄电池是目前光伏系统中的最常用蓄电池为，通常放电率可超过80%，该类型的电池主要有VRLA（铅酸）蓄电池、Ni-Cd（镍镉）蓄电池和Ni-H（镍氢）蓄电池三种类型。涉及2 V、4 V、6 V、12 V和24 V等型号电池，品种有0.5AH～2000AH近百个规格。

蓄电池应与太阳能电池、负载相匹配。可采用一种简单方法大致确定它们之间的关系。太阳能电池板额定输出功率和负载输入功率之间的关系在华东地区大致是2～4：1，系统才能正常工作，具体比例要根据灯具每天工作时间以及对连续阴雨天照明要求决定。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压的20～30%，才能保证给蓄电池正常充电。蓄电池容量必须比负载日耗电量高6倍以上为宜。

4.3 专用控制器

本系统的控制器电路主要完成以下功能。

1）为了防止蓄电池深度放电和过度充电的问题，必须限制其充、放电条件，以延长蓄电池的使用寿命。

2）控制器电路，同时实现了负载控制功能，能自动光控或者时控方式下的路灯工作状态。

3）控制器具有以下几个特点：防反充电控制；防过充电控制；防过放电控制；光控自动切换负载工作。因此，在温差较大的地方能进行温度补偿功能。该产品技术已极为成熟，设备型号有数十种之多。

4.4 蓄电池参数

为了有效减少蓄电池的数量，本项目设定了工作目标，以此来设计匹配不同型号的蓄电池。根据前期调研，为了实现最终模型，本项目需要在蓄电池充满情况下连续工作5个阴雨天，得出蓄电池容量应为（AHL×DW/ DOD =69.58×5/0.6=579.8AH），因此本项目选用了4台24 V150AH的蓄电池来完成目标。若根据负载需要设计匹配不同型号的蓄电池，可有效减少蓄电池的数量。此外，为了将蓄电池工作电压由24 V降低到12 V供负载使用，还需使用直流降压器。

4.5 太阳能电池组件

蓄电池总充电电流

式中，ε为太阳能组件系统综合损失系数，取ε=1.05；η为蓄电池充电效率，取η=0.9。

CS6P-240型太阳能电池组件数量N

为了保证系统在太阳辐射最少的月份能稳定运行，必须对系统设计进行校对。苏州地区而言1月份日平均太阳辐射最低，为7.05兆焦/平方米即1.96 kWh/m2。系统日耗电量为3.39 kWh，单晶硅电池效率为18%，则CS6P-240型太阳能电池组件数量N。

5 总结推广

5.1 成功之处

我们团队能够熟练掌握太阳能光伏发电的基本原理，组装过程，注意事项等。团队的每位成员都能够快速、正确的配置安装太阳能光伏发电系统。

5.2 有待提高

虽然该项目已经接近尾声，但还有一些不足之处，如：

1）模型较小，因为考虑到携带、演示的方便，我们的模型较小，功率不大。

2）目前太阳能光伏发电的设备较贵，如果要联网发电，一般至少要2 kW，而2 kW的价格基本上在16000元左右，我们的科研经费受限。等工作后，我们可以利用业主、社区或企业，提供经济支持，建立联网发电系统。

6 总结

经过大家辛苦努力，大家学到了很多太阳能光伏发电的知识，该项目的调研报告终于完成了，模型也基本上能够展现太阳能发电原理和实际的应用。

参考文献

[1]张晓俊，吴玺，何建龙，等.太阳能公交车站系统的设计及分析[J].信息化研究，2011（1）.

[2]刘汉元.加快发展光伏产业 确保我国能源与环境安全[J].中国科技产业，2013（7）.

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