太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制

前言

眾所周知，在追求低碳社會(huì)的今天，太陽能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。在各國政府的大力支持下，全球的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展：2006～2009年，全球太陽能光伏電池產(chǎn)量的年均增長(zhǎng)率為60％；雖然受到2008年金融危機(jī)的影響，但2009年全年的太陽電池產(chǎn)量達(dá)到了10431Mw，比2008年增長(zhǎng)42.5％。世界太陽電池的年增長(zhǎng)率已經(jīng)連續(xù)10年超過30％。2009年德國光伏組件安裝容量高達(dá)3200Mw，占全球總安裝量的50.4％。除德國、意大利、捷克、法國等歐洲地區(qū)國家之外，美國及日本、中國、印度等新興市場(chǎng)的需求增加，也帶動(dòng)全球市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大。目前，美國參議院能源委員會(huì)已投票通過了美國千萬太陽能屋頂計(jì)劃，即預(yù)計(jì)從2012年開始，將投資2.5億美元用于該項(xiàng)計(jì)劃，2013-2021年，每年將投資5億美元用于太陽能屋頂計(jì)劃。該項(xiàng)立法的補(bǔ)助資金可以補(bǔ)貼40（；w的新安裝容量，加上地面光伏電站、各州聯(lián)邦政府補(bǔ)貼，美國光伏發(fā)電市場(chǎng)總?cè)萘勘貙⒊^10GlGW，顯然，美國將取代德國成為未來太陽能發(fā)電市場(chǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)光伏發(fā)電市場(chǎng)權(quán)威研究機(jī)構(gòu)S0larlOUZZ發(fā)布的報(bào)告顯示，2010年全球光伏發(fā)電市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到15GW，全球?qū)⒂?個(gè)國家光伏發(fā)電市場(chǎng)規(guī)模超過250Mw，其中德國將繼續(xù)領(lǐng)跑全球光伏發(fā)電市場(chǎng)。未來10年，在各國新能源政策的支持下，光伏發(fā)電市場(chǎng)將通過降低成本、提高轉(zhuǎn)化效率等手段迅速擴(kuò)張，各類光伏材料市場(chǎng)也將加快發(fā)展，其中歐洲、美國和亞太地區(qū)將成為增長(zhǎng)核心區(qū)。若各國政府像目前一樣持續(xù)推動(dòng)太陽能支持計(jì)劃，至2014年全球的太陽能市場(chǎng)將可望達(dá)到30Gw規(guī)模。我國太陽能資源非常豐富，理論儲(chǔ)量達(dá)每年1700~l億標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常廣闊。我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)于20世紀(jì)70年代起步，90年代中期進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期。太陽電池及組件產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。經(jīng)過30多年的努力，已迎來了快速發(fā)展的新階段。在“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目和“送電到鄉(xiāng)”工程等國家項(xiàng)目及世界光伏發(fā)電市場(chǎng)的有力拉動(dòng)下，尤其是《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》以及“太陽能屋頂計(jì)劃”、“金太陽工程”的出臺(tái)，我國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)獲得了迅猛發(fā)展：2007年我國的太陽電池產(chǎn)量超過歐洲和日本，成為世界第一；2008年全球太陽電池的產(chǎn)量約7GW，同年我國的太陽電池產(chǎn)量約2.6Gw，所占份額超過30％；2009年全球太陽電池的產(chǎn)量約10Gw，而同年我國產(chǎn)量超過4Gw，所占份額超過40％。2009年我國的太陽能市場(chǎng)安裝容量為228Mw，年增長(zhǎng)率高達(dá)552％。

內(nèi)容概要

《太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制》是編者張興、曹仁賢等在長(zhǎng)期從事太陽能光伏發(fā)電及并網(wǎng)逆變技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)上，通過學(xué)習(xí)和研究大量國內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)編寫而成的，是對(duì)相關(guān)本科教材的深入與完善。《太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制》以“太陽能光伏發(fā)電技術(shù)”以及“電力電子技術(shù)”理論為基礎(chǔ)，從光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)逆變控制角度出發(fā)，深入淺出地討論了太陽電池技術(shù)、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)洹⒐夥⒕W(wǎng)逆變器控制策略、最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)及反孤島策略、陽光跟蹤聚集技術(shù)、電能質(zhì)量問題與對(duì)策及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，為光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與研究提供了理論基礎(chǔ)。    《太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制》可為從事光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)以及并網(wǎng)逆變器技術(shù)相關(guān)研究與應(yīng)用的工程技術(shù)人員提供參考，也可作為高等院校本科生、研究生的學(xué)習(xí)參考書。

書籍目錄

序言前言第1章  緒論  1.1  太陽能及其光伏產(chǎn)業(yè)  1.2  光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展    1.2.1  國內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展    1.2.2  國內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電的激勵(lì)政策    1.2.3  我國光伏發(fā)電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃  1.3  國內(nèi)外大型光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介    1.3.1  Springerville Generating Station（SGS）大型荒漠光伏電站    1.3.2  APS Star Center調(diào)峰電站    1.3.3  Prescott的荒漠電站    1.3.4  國外10MW以上大型光伏電站    1.3.5  我國大型光伏并網(wǎng)電站（超過200kW）現(xiàn)狀第2章  光伏電池與光伏陣列第3章  光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第4章  光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)涞?章  光伏并網(wǎng)逆變器控制策略第6章  光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）技術(shù)第7章  并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)及反孤島策略第8章  陽光的跟蹤與聚集第9章  光伏發(fā)電并網(wǎng)的電能質(zhì)量仿真計(jì)算附錄光伏并網(wǎng)發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

章節(jié)摘錄

插圖：2.光伏電池組件的環(huán)境試驗(yàn)在地面使用的光伏電池組件長(zhǎng)期暴露在陽光下，直接經(jīng)受當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的影響。這種影響因素有環(huán)境、氣象和機(jī)械的。氣象因素有光照、氣溫、雨、雪、霜、冰和風(fēng)等。環(huán)境因素有空氣中的水汽、腐蝕性氣體，沙塵、鳥糞等。機(jī)械因素有組件在使用、安裝、運(yùn)輸和存放過程中，可能受到的摩擦、振動(dòng)和沖擊等各種機(jī)械力的作用以及冰雹的打擊。對(duì)組件的環(huán)境考核和壽命試驗(yàn)使用兩種方法。一是實(shí)地試驗(yàn)法；二是環(huán)境模擬試驗(yàn)法。實(shí)地試驗(yàn)法即把組件長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，定期觀察和測(cè)量電性能參數(shù)，檢查元件、材料的老化和電性能的衰降情況。這種方法試驗(yàn)費(fèi)用少、易實(shí)行、電性能測(cè)試儀器比較簡(jiǎn)單，但試驗(yàn)周期太長(zhǎng)，近期內(nèi)不能得出或不能明顯地顯示試驗(yàn)結(jié)果。所得到的試驗(yàn)結(jié)果僅能反映某一地區(qū)環(huán)境條件下的結(jié)果，不能代表其他環(huán)境條件下的運(yùn)行情況。環(huán)境模擬試驗(yàn)法是用人工方法創(chuàng)造自然環(huán)境中的各種典型條件，對(duì)組件進(jìn)行試驗(yàn)和性能檢查。為了縮短試驗(yàn)周期和加速得到試驗(yàn)結(jié)果，可將試驗(yàn)條件按實(shí)際條件加倍，即把實(shí)際條件乘上一個(gè)“加速因子”。環(huán)境模擬試驗(yàn)法試驗(yàn)環(huán)境因素全面，試驗(yàn)周期短。大部分光伏電池要在戶外長(zhǎng)期使用，對(duì)其耐候性能的要求很高，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，光伏電池組件要進(jìn)行室外暴露試驗(yàn)，熱斑耐久試驗(yàn)，紫外試驗(yàn)，熱循環(huán)試驗(yàn)，濕.冷試驗(yàn)，濕.熱試驗(yàn)，引線端強(qiáng)度試驗(yàn)，扭曲試驗(yàn)，機(jī)械載荷試驗(yàn)和冰雹試驗(yàn)等。2.4.2光伏系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法光伏陣列可分為平板式和聚光式兩大類。平板式陣列，只需把一定數(shù)量的光伏電池組件按照電性能的要求串、并聯(lián)起來即可，不需加裝匯聚陽光的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多用于固定安裝的場(chǎng)合。聚光式陣列，加有匯聚陽光的收集器，通常采用平面反射鏡、拋物面反射鏡或菲涅爾透鏡等裝置來聚光，以提高入射光譜輻照度。聚光式陣列，可比相同功率輸出的平板式陣列少用一些單體光伏電池，使成本下降；但通常需要裝設(shè)向日跟蹤裝置，但也因有了轉(zhuǎn)動(dòng)部件，從而降低了可靠性。

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