小型独立光伏发电系统蓄电池控制电路的设计文献综述

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1、文献综述小型独立光伏发电系统蓄电池控制电路的设计1前言进入21世纪以来,各国对能源的消耗以日俱增。众多不可再生能源的消耗殆尽和环境污染问题的日益严重，已成为制约人类社会可持续发展的两个关键性因素。人类开始将目光转向可再生能源的发展。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，与其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源[1]。太阳能是各种可再生能源中最重要的能源，风能、水能、海洋能、生物质能等其他可再生能源都来自太阳能，现在所说的太阳能利用是指对太阳能的直接转换和利用。太阳能的转化利用方式基本可分为光电转换、光热转换、光化学转化等三种方式。通过

2、转换装置把太阳能转换成热能加以利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电称为太阳能热发电；通过转换装置把太阳能转换成电能加以利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光生伏打效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。光伏发电是当前利用太阳能的主要方式。太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能变换成电能。这个能量转换器叫做光伏电池。单体光伏电池是光伏电池的基本单元。在利用光伏发电的过程中，若用光伏电池供电则其输出功率太小，一般要将其串并联构成光伏电池组件，再将组件串并联构成光伏阵列来供电。目前的光伏电池大

3、致可分为硅光伏电池和半导体光伏电池，用的最多的主要是单晶硅光伏电池和多晶硅光伏电池。光伏电站系统可分为并网型系统和独立供电型系统2种。前者可以看作集中式或者分布式的太阳能电站；而后者则不与电网相连，直接向负载提供电力，为了提供持续的能量供应必须使用储能装置[2]。蓄电池是光伏发电系统的储能装置，其作用是将光伏电池转换出来的电能储存起来以便使用。与光伏电池阵列配套的蓄电池通常在浮充状态下工作，其电压随方阵发电量和负载用电量的变化而变化。它的电能量比用电负载所需的电能量大得多。蓄电池提供的能量还受环境温度的影响。为了与光伏电池匹配，要求蓄电池

4、工作寿命长而且要维护简单[3~4]。2主题根据系统与电网的关系，太阳能光伏发电系统可以分为独立系统和并网系统两种。独立光伏发电系统利用光伏电池和蓄电池构成独立的供电系统来向负载提供电能。当太阳能电池输出电能不能满足负载要求是，由蓄电池进行补充，而当其输出的功率超过负载需求是将电能储存与蓄电池中，而不会将电能回馈上电网以供其他客户端负载使用。独立光伏发电系统的组成与负载有关：如果只是直流负载，则仅需要对输出电压进行升/降压处理即可与负载连接；如果还需带交流负载，就需要加入逆变单元。图1为独立的光伏系统框图。图1独立光伏系统结构图并网光伏发电

5、系统是将光伏发电系统和电网并联，当太阳能电池输出电能不能满足负载要求时，由电网来进行补充；而当其输出的功率超过负载要求时，将电能送到电网中。因为要将功率回馈给电网，就要求系统满足电网对电能的各项性能指标要求，还要具备各种保护功能以保证不影响电网的稳定运行，因此其控制器的功能更加复杂，对并网逆变器的要求也更高，图2为带蓄电池的并网系统结构框图[5~7]。图2带蓄电池的并网系统结构框图常规能源资源的有限性和环境压力的增加，使世界上许多国家重新加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。近几年，国际光伏发电迅猛发展。1973年，美国制定了政府级阳

6、光发电计划；1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投资达8亿多美元；1994年度的财政预算中，光伏发电的预算达7800多万美元，比1993年增加了23．4％；1997年美国和欧洲相继宣布"百万屋顶光伏计划"，美国计划到2010年安装1000～3000MW太阳电池。日本不甘落后，1997年补贴"屋顶光伏计划"的经费高达9200万美元，安装目标是7600Mw。印度计划1998－002年太阳电池总产量为150MW，其中2002年为50MW。国际光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展，光伏发电已由补充能源向

7、替代能源过渡。到目前为止，世界太阳电池年销售量己超过60兆瓦，电池转换效率提高到15％以上，系统造价和发电成本已分别降至4美元/峰瓦和25美分/度电；在太阳热利用方面，由于技术日趋成熟，应用规模越来越大，仅美国太阳能热水器年销售额就逾10亿美元。太阳能热发电在技术上也有所突破，目前已有20余座大型太阳能热发电站正在运行或建设。煤炭巨量消费已成为我国大气污染的主要来源。我国具有丰富的太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等新能源和可再生能源资源，开发利用前景广阔。太阳能光伏发电应用始于70年代，真正快速发展是在80年代。在1983年一198

8、7年短短的几年内先后从美国、加拿大等国引进了七条太阳电池生产线，使我国太阳电池的生产能力从1984年以前的年产200千瓦跃到1988年的4．5兆瓦。目前太阳电池主要应用于通信系统和边远无电县、