太阳能发电系统的分析及简易设计.docx

本科毕业论文（设计）论文题目：太阳能发电系统分析与简易设计世界能源革命开始，新能源的开发与应用已成为世界各国解决能源短缺与环境保护的关键。太阳能是一种越来越受到世界各国重视的清洁能源。电力在清洁、多样化和能源结构转变中起到了积极的促进作用。本文对我国太阳能发电的发展趋势进行了分析，并对其在空间、时间上的分布进行了分析，以期对我国今后的发展有所帮助。为了减少建筑资源的浪费，提高发电的利用率，决策者可以作出未来的战略抉择和制定，这对于提高我国的太阳能利用效率有一定的现实指导作用。随着社会的不断前行,人类所需的能量需求与地球自然能源日益减少之间存在着巨大的矛盾。同时，近年来环境问题相继爆发，比如燃煤和石油的污染、温室效应、空气污染和臭氧层的破坏等。为了应对这些日益严重的环境问题，我们必须认真研究如何利用环境友好的、可再生的自然资源。在这些能源中，太阳能受到了广泛的关注，并被积极地开发与应用。当前，人们使用太阳能的方式主要有光、热两种。在这几种方式中，太阳能光伏发电的灵活性更强，它的使用也更多，因为它的安装更加方便，而且维护也更容易。本论文将重点讨论离网太阳能发电系统，并对离网太阳能发电系统的设计与应用进行分析。一般将阻抗加在光伏矩阵和负载间来进行最大功率点跟踪的方法称为“最大功率点跟踪控制法”(MaximumPowerPointTracking,MPPT)。作为光伏发电系统中的核心技术，相关研究人员对此提出了大量的MPPT算法，包括智能算法和传统算法。其中,传统方法因其控制简单的优势而被广泛应用，其主要方法有扰动观察法和电导法增量法。现有的算法都存在自身的优缺点，因而需要对各类算法的优缺点和适用条进行深入了解及对比分析，从而更有效地应用于光伏发电系统。随着电力电子技术的迅速发展，人们对其的关注也越来越多，太阳能光伏并网发电的发展速度也越来越快。其中，并网逆变技术的发展极大地促进了太阳能光伏并网的利用，同时也降低了发电成本。根据项目的需求，设计了一套符合需求的太阳能光伏系统，包括蓄电池的容量、光伏电池的仿真分析、控制器的功能、设计和保护功能。本方案的特点是电路简单，功能齐全，适用于中小规模的光伏系统。关键词：光伏系统；控制器；最大功率点跟踪；MAT1.ABZSimuIink论文类型：工程设计AbstractAtthebeginningoftheworldenergyrevolution,thedevelopmentandapplicationofnewenergyhasbecomethekeytosolveenergyshortageandenvironmentalprotection.Solarenergyisakindofcleanenergywhichispaidmoreandmoreattentionbycountriesallovertheworld.Electricityplaysapositiveroleinpromotingclean,diversifiedandenergystructuretransformation.Inthispaper,thedevelopmenttendencyofsolarenergyisanalyzed,anditsdistributioninspaceandtimeisanalyzed,hopingtobehelpfulforthefuturedevelopmentofourcountry.Inordertoreducethewasteofbuildingresourcesandimprovetheutilizationrateofpowergeneration,thedecision-makerscanmakestrategicchoicesanddecisionsinthefuture,whichhasacertainpracticalguidanceforimprovingtheefficiencyofsolarenergyutilization.Withthecontinuousprogressofthesociety,people,shighdemandforenergyandtheearth'snaturalenergygraduallytowardsexhaustion,whichhascausedaseriouscontradiction.Inaddition,inrecentyears,therehavebeenseriousenvironmentalproblems,suchaspollutionfromfossilfuelssuchascoalandoil,greenhouseeffect,airpollutionandozonelayerdestruction.Peopleneedtoseriouslystudyhowtouseenvironmentallyfriendlyandrenewablenaturalresourcestocopewiththeincreasinglyseriousenvironmentalproblems.Amongtheseenergysources,solarenergyhasbeenwidelyconcernedandconcerned,andhasbeenactivelydevelopedandapplied.Atpresent,peopleusesolarenergymainlyinlightandheattwoways.Ofthese,solarphotovoltaicisthemoreflexible,anditisusedmoreoftenbecauseitiseasiertoinstallandeasiertomaintain.Thispaperwillfocusontheoff-gridsolarpowersystem,andtheoff-gridsolarpowersystemdesignandapplicationanalysis.TheapplicationpremiseoftheexistingMPPTalgorithmisthatthephotovoltaicarrayreceivesuniformillumination,buttheactualphotovoltaicarrayisblocked.Inthephotovoltaicarray.Inthispredicament,thetraditionalMPPTalgorithmbasedonoptimalsinglepeakwillexposethedefectthatitisdifficulttofindtheglobaloptimal,soitisofgreatsignificanceforthestudyofbetterMPPTalgorithm.Withtherapiddevelopmentofpowerelectronicstechnologyandmoreandmoreattention,thedevelopmentofgrid-connectedsolarphotovoltaicpowergenerationisalsofasterandfaster.Amongthem,thedevelopmentofgrid-connectedinvertertechnologyhasgreatlypromotedtheutilizationofgrid-connectedsolarphotovoltaic,andalsoreducedthecostofpowergeneration.Accordingtotherequirementsoftheproject,asetofsolarphotovoltaicsystemisdesignedtomeettherequirements,includingthefunctionoftheinverter,themaincircuitandthemainprogramflow.Thisschemeischaracterizedbysimplecircuit,completefunctions,suitableforsmallandmedium-sizedphotovoltaicsystems.KeyWords:PhotovoltaicSystem；Controller；MaximumPowerPointTracking摘要IAbstnirt错误!未定义书签。目录错误!未定义书签。1绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 国内外研究现状11.3 课题研究的内容与目的21.4 本章小结32太阳能光伏系统组件设计分析42.1 影响设计的诸多因素42.2 太阳能光伏系统总体设计原则42.3 太阳能光伏发电系统的容量设计52.3.1 蓄电池设计方法52.3.2 太阳能电池阵列设计82.3.3 蓄电池和光伏组件方阵设计的校核92.4 光伏电池的仿真构建及分析92.5 本章小结153光伏系统控制器的设计163.1 最大功率点跟踪CVT设计163.2 最大功率点跟踪MPPT的原理173.2.1 最大功率点跟踪的控制方法183.2.2 MPPT控制的仿真及分析223.3 充放电控制设计263.3.1 保护措施293.4 控制器的几个重要指标293.5 本章小结29结论30参考文献31致谢321绪论1.1 课题研究背景及意义当不可再生能源如电力、煤炭、石油等日益匮乏，节能灯的概念越来越流行，而太阳能作为一种绿色能源，它的技术和应用都得到了快速的发展，全球能源市场的格局也在发生着变化。随着工业化、现代化的加速，发展中国家的能源消费将会持续增长。今后十年，世界上约有85%的增长将由发展中国家增加，而消费的重心逐渐向东转移。欧洲、日本两国的主导地位已被打破，虽然欧洲是主要的销售市场，但太阳能电池制造中心已向亚洲转移。而中国拥有丰富的太阳能资源，中国太阳能行业的发展潜力很大，发展前景也很好。国家对此给予了极大的重视，并加大了对其的投入，加大了对该产业的扶持力度，提高了对该产业的技术水平。"十二五'规划中明确指出，要大力发展太阳能光电发电、太阳能热电发电，并强调分散化发展，增强本地供电能力，增强本地供电可靠性。青海，新疆，甘肃，内蒙古是建立太阳能热电厂，带动当地经济发展的重要地区。由于技术的不断提高以及成本的不断下降，太阳能的应用将会越来越广泛。另外，在未来相当一段时间里，中国的能源结构仍然依赖于矿产资源。在日益严峻的生态环境与气候变化背景下，实现能源的绿色转型是当务之急。与可再生的太阳能相比，其它矿物能源储量较少，应急能力较差，安全状况比较严重。同时，要坚持环保、低碳发展的理念，将能源资源的开发与生态保护结合起来，以保护为目的，以发展为目的，积极构建以生态为目标的能源发展方式。为了顺应“十二五”规划的要求,太阳能发电站将优先在西藏，内蒙古，甘肃，宁夏，青海，新疆，云南等地区，利用沙漠、戈壁和未开发的荒地，在此基础上，建设多个大型光伏电站，探索利用当地能源和电网，实现风光水互补的新模式。总之，作为一种具有可行性、发展性和必要性的绿色技术，太阳能的发展潜力不可低估。1.2 国内外研究现状在20世纪五十年代，光电太阳能电池被发明之后，第一次被用于太空电力。但是因为其昂贵的价格，它在70年代才被引入商用。自从1973年的石油危机之后，世界各地都开始了对太阳能的开发和利用，各国纷纷出台了相关的政策，将大量的资金投入到了太阳能的开发和应用之中。目前，太阳能光电技术的研究主要有：(1)晶闸管光电转换效率持续提升，加速薄膜光电技术的研究。在实验室中，单晶硅片的最高效率由