太陽能開題報(bào)告范文

　　一．課題的目的及研究意義

　　1.課題的目的及意義

　　常規(guī)化石燃料的無節(jié)制使用和二十世紀(jì)七十年代發(fā)生的兩次石油危機(jī)，使得人們?cè)絹碓角逍训卣J(rèn)識(shí)到化石燃料資源遲早會(huì)枯竭耗盡。根據(jù)我國現(xiàn)已探明可丌采的化石能源儲(chǔ)量的統(tǒng)計(jì)和使用這些能源的速度，可以預(yù)計(jì)，煤可以應(yīng)用的時(shí)間約為54-81年，石油為15-20年，天然氣的時(shí)間28-58年，核燃料使用的時(shí)間也不會(huì)超過百年，前一個(gè)數(shù)字是預(yù)測(cè)的估計(jì)，后一個(gè)數(shù)字是保守的估計(jì)。因此找到一條可持續(xù)發(fā)展的包括太陽能在內(nèi)的可再生能源等的新出路，將是我們避免人類能源短缺與枯竭的緊迫任務(wù)。 八十年代人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，化石燃料對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染所導(dǎo)致的生態(tài)破壞、地球溫室效應(yīng)等正日趨嚴(yán)重地威脅著人類的生存。能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的兩大問題，制約著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。

　　自20世紀(jì)50年代太陽能電池的空間應(yīng)用到如今的太陽能光伏集成建筑，世界光伏工業(yè)已經(jīng)走過了近半個(gè)世紀(jì)的歷史。由于太陽能資源分布相對(duì)廣泛、蘊(yùn)藏豐富，光伏發(fā)電系統(tǒng)具有清潔、安全、壽命長(zhǎng)以及維護(hù)量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，光伏發(fā)電被認(rèn)為將是21世紀(jì)最重要、最具活力的新能源。在世界各國尤其是美、日、德等發(fā)達(dá)國家先后發(fā)起的大規(guī)模國家光伏發(fā)展計(jì)劃和太陽能屋頂計(jì)劃的刺激和推動(dòng)下，光伏工業(yè)近幾年保持著年均30%以上的

　　高速增長(zhǎng)。其中，以光伏集成建筑為核心的光伏并網(wǎng)發(fā)電市場(chǎng)己經(jīng)超過離網(wǎng)應(yīng)用，近幾年的增長(zhǎng)速度都在40%以上，成為世界光伏工業(yè)的最主要發(fā)動(dòng)機(jī)。并網(wǎng)光伏發(fā)電已經(jīng)成為光伏發(fā)電領(lǐng)域研究和發(fā)展的最新亮點(diǎn)。

　　八十年代人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，化石燃料對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染所導(dǎo)致的生態(tài)破壞、地球溫室效應(yīng)等正日趨嚴(yán)重地威脅著人類的生存。能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的兩大問題，制約著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。 太陽能作為新能源和可再生能源的一種，是取之不盡、用之不竭的潔凈能源。開發(fā)利用太陽能，對(duì)于節(jié)約常規(guī)能源、保護(hù)自然環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人民生活都有極為重要的意義。

　　2.國內(nèi)的研究現(xiàn)狀分析

　　由于我國光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)的研究仍然處于起步階段，技術(shù)水平相對(duì)國外還有一定差距。就并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)并網(wǎng)型逆變器而言，合肥工業(yè)大學(xué)能源研究所、燕山大學(xué)、上海交通大學(xué)、中國科學(xué)院電工研究所等科研單位和大學(xué)在這一方面進(jìn)行了相關(guān)的研究，并且在“九五”、“十五”期間，國家科技部投入相當(dāng)數(shù)額的經(jīng)費(fèi)進(jìn)行開發(fā)工作。除此之外，北京索英電氣技術(shù)有限公司和合肥陽光電源有限公司也在推出了適合并網(wǎng)光伏系統(tǒng)用的逆變器。北京索英電氣技術(shù)有限公司的

　　三相光伏并網(wǎng)逆變器，采用日本的智能功率模塊IPM作為主回路功率器件，運(yùn)用該公司先進(jìn)的并網(wǎng)控制技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、性能優(yōu)良、電磁干擾小和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。全新的的全數(shù)字化DSP控制，簡(jiǎn)化控制回路，提高了系統(tǒng)控制性能。多項(xiàng)先進(jìn)的并網(wǎng)發(fā)電控制技術(shù)，保證向電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)送電，還能夠追蹤太陽能電池板的最大功率點(diǎn)，檢測(cè)電網(wǎng)的狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的調(diào)節(jié)。合肥陽光的正弦波并網(wǎng)充放電裝置雖不是專門為并網(wǎng)光伏設(shè)計(jì)，但是也可應(yīng)用在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中。從這兩種成熟的市場(chǎng)產(chǎn)品可以看出，國內(nèi)對(duì)并網(wǎng)光伏逆變器的研究比較多的采用最大功率跟蹤和逆變部分相分離的兩級(jí)能量變換結(jié)構(gòu)，而且市場(chǎng)產(chǎn)品的種類還相對(duì)單一，系統(tǒng)構(gòu)建死板。

　　并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)在我國還沒有真正地投入商業(yè)化運(yùn)行的應(yīng)用，目前所建并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)都為示范工程。并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心并網(wǎng)型逆變器還主要依賴進(jìn)口或者合作研究的方式獲得，導(dǎo)致并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)的造價(jià)升高、依賴性強(qiáng)，從而制約了并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)在國內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展和推廣。因此掌握并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)的核心并網(wǎng)型逆變器技術(shù)對(duì)推廣并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用。

　　2.國外的研究現(xiàn)狀分析

　　國外并網(wǎng)型逆變器已經(jīng)是一種比較成熟的市場(chǎng)產(chǎn)品，例如在歐洲光伏專用逆變器市場(chǎng)中就有SMA,Fronius,Sputnik,Sun

　　Power和西門子等眾多的公司具有市場(chǎng)化的產(chǎn)品，其中SMA在歐洲市場(chǎng)中占有的50%的份額。除歐洲外，美國、加拿大、澳大利亞、新西蘭以及亞洲的日本在并網(wǎng)型逆變器方面也都己經(jīng)產(chǎn)品化。以SMA和西門子為例介紹目前光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)用逆變器的發(fā)展情況。

　　SMA 光伏并網(wǎng)逆變器目前具有三大系列產(chǎn)品:支路逆變器、集中逆變器和多支路逆變器，其中以SWR和SB兩個(gè)系列應(yīng)用最為廣泛。該產(chǎn)品具有如下特點(diǎn):高效率、高功率因數(shù)、低THD;基于微處理器的自動(dòng)功率點(diǎn)調(diào)節(jié)，即:基于軟件實(shí)現(xiàn)的最大功率跟蹤:根據(jù)電網(wǎng)情況調(diào)制工作狀態(tài)，工作狀態(tài)自動(dòng)切換;通過LED顯示主要工作狀態(tài);故障自診斷;測(cè)量數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)通過總線傳輸至PC機(jī):多臺(tái)逆變器可以任意組合構(gòu)建系統(tǒng)，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)便、擴(kuò)展更加方便。多支路逆變器是SMA最新推出的產(chǎn)品，該產(chǎn)品采用最大功率跟蹤和并網(wǎng)逆變兩級(jí)能量變換結(jié)構(gòu)，多個(gè)不同支路共用同一個(gè)逆變環(huán)節(jié)，中間設(shè)置有內(nèi)部直流母線，可以使系統(tǒng)的靈活性大為提高;輸出端無工頻變壓器隔離，采用最新的電網(wǎng)阻抗檢測(cè)和交、直流剩余電流檢測(cè)來實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)。

　　與SMA相比較，西門子并網(wǎng)光伏逆變器則采用主從式構(gòu)建系統(tǒng)，由主逆變器和若干個(gè)從逆變器來組建用戶要求容量的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，靈活性和系統(tǒng)擴(kuò)展等均沒有SMA的強(qiáng)。西門子SITOP Solar主要分為隔離和非隔離兩種支路逆變器，兩級(jí)能量變換，

　　最大功率跟蹤和逆變部分集成在一個(gè)機(jī)箱內(nèi);功率因數(shù)高;基本單級(jí)式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)用逆變器的研究數(shù)據(jù)本地集中顯示;實(shí)時(shí)發(fā)電電能顯示;RS232串口連接PC或者調(diào)制器:能夠外接輻射計(jì)和組件溫度傳感器。

　　除SMA和西門子外，美國的Xantrex的SunTie XR系列并網(wǎng)逆變器也是根據(jù)光伏市場(chǎng)需要推出的產(chǎn)品，系列覆蓋了中、大功率范圍，也可將多臺(tái)中功率的逆變器并聯(lián)構(gòu)成系統(tǒng)，而且逆變器中也集成了最大功率跟蹤環(huán)節(jié)。

　　綜上所述，目前國外光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品的研發(fā)主要集中在最大功率跟蹤和逆變環(huán)節(jié)集成的單級(jí)能量變換上，功率主要為幾百瓦到五千瓦的范圍，控制電路主要采用數(shù)字控制，注重系統(tǒng)的安全性、可靠性和擴(kuò)展性，均具有各種完善的保護(hù)電路。

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