（电力电子与电力传动专业论文）单相并网耦合电感型全桥软开关逆变器拓扑及控制策略研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：蔓垡 e l期：二坐竺坐 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和 电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 、 论文作者签名：壹遣导师签名： 日期：! 型! ：兰：! ! 山东大学硕士学位论文 目录 摘要。i a b s t r a c t i i i 符号说明v 第1 章绪论l 1 1 太阳能光伏发电的背景和优势l 1 2 太阳能光伏发电系统构成2 1 3 光伏发电的应用形式3 1 3 1 独立光伏发电系统3 1 3 2 并网光伏发电系统。4 1 3 3 混合供电系统一6 1 4 光伏发电产业的国内外现状及其发展6 1 5 软丌关逆变器的提出及其发展7 1 6 本文所做的主要工作1 0 第2 章软开关技术1 2 2 1 软开关与硬开关一1 2 2 2 软开关技术的发展及现状1 4 2 2 1 软开关技术的发展1 4 2 2 2 软开关技术的现状1 4 2 3 软开关电路的分类1 5 2 4 软开关逆变器的分类19 2 5 本章小结2 0 第3 章耦合电感型软开关逆变电路拓扑的研究2 l 3 1 软开关逆变器电路拓扑的选择一2 l 3 1 1 软开关电路拓扑的选择2 1 3 1 2 滤波器选择2 l 3 2 耦合电感型软开关电路的基本单元拓扑与工作原理2 3 3 2 1 电路拓扑2 3 3 2 2j 下周期操作2 3 3 2 3 轻载条件下的负周期操作2 5 3 2 4 重载条件下的负周期操作2 7 3 2 5j 下周期谐振阶段的等效电路图及参数设计2 7 3 3 耦合电感型软开关逆变器的p s p i c e 仿真与结果2 9 3 4 本章小结3 2 第4 章光伏并网逆变器控制策略的研究3 3 4 1 逆变器输出控制模式。3 3 4 2j 下弦波脉宽调制技术3 4 4 3 逆变器并网运行控制策略研究3 6 4 3 1 逆变器并网运行电路原理分析3 6 4 3 2l c 滤波器参数设计3 7 4 3 3 锁相环设计3 9 4 3 4 逆变器并网运行时的调节器设计与m a t l a b 仿真4 1 4 4 逆变器独立运行控制策略研究一4 6 4 5 本章小结5 1 山东大学硕士学位论文 第5 章光伏并网逆变器的软件设计与实验结果分析一5 2 5 1 数字p i d 软件设计及程序实现5 2 5 1 1 数字p i d 软件设计5 2 5 1 2 数字p i d 的程序实现5 5 5 2a d c 软件设计及程序实现5 5 5 2 1a d c 软件设计5 5 5 2 2a d c 的程序实现5 6 5 3 锁相坏软件设计及程序实现5 7 5 3 1 锁相环工作原理5 7 5 3 2 锁相环软件设计5 9 5 3 3 锁相环的程序实现6 l 5 4 最大功率点跟踪软件设计6 1 5 4 1 功率扰动观察法6 3 5 4 2 增量电导法6 4 5 5s p w m 软件设计及程序实现6 6 5 5 1s p w m 生成原理6 6 5 5 2s p w m 软件设计的基本思想6 8 5 5 3s p w m 的软件实现7 0 5 5 4s p w m 的程序实现7 2 5 6 主程序设计7 3 5 7 实验结果及分析7 3 5 8 本章小结7 5 第6 章总结与展望7 6 6 1 主要内容总结。7 6 6 2 进一步工作。7 6 附录7 8 参考文献9 2 致谢9 6 a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i i s y m b o l s 1 0 7 c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n - 1 1 1b a c k g r o u n da n ds u p e r i o r i t yo f p h o t o v o l t a i cp o w e rg e n e r a t i o n 1 1 2c o m p o n e n t so f p h o t o v o l t a i cs y s t e m 2 1 3a p p l i c a t i o nf o r m so f p h o t o v o l t a i cp o w e rg e n e r a t i o n 3 1 3 1s t a n d a l o n e p h o t o v o l t a i cs y s t e m 3 1 3 2g r i d - c o n n e c t e dp h o t o v o l t a i cs y s t e m 4 1 3 3h y b r i dp h o t o v o l t a i cs y s t e m 6 1 4c u r r e n ts t a t u sa n dd e v e l o p m e n to fp h o t o v o l t a i cp o w e rg e n e r a t i o n 6 1 5i n t r o d u c t i o na n dd e v e l o p m e n to f s o f t - s w i t c h i n gi n v e r t e r 7 1 6m a i nw o r ko f t h i sp a p e r 1 0 c h a p t e r 2s o f t - s w i t c ht e c h n o l o g y 1 2 2 1s o f t s w i t c ha n dh a r d s w i t c h 1 2 2 2d e v e l o p m e n ta n ds t a t u so f s o f t s w i t c ht e c h n o l o g y 1 4 2 2 1d e v e l o p m e n to f s o f t - s w i t c ht e c h n o l o g y 1 4 2 2 2s t a t u so f s o f t - s w i t c ht e c h n o l o g y 1 4 2 3c l a s s i f i c a t i o no f s o f t - s w i t c h i n gc i r c u i t 1 5 2 4c l a s s i f i c a t i o no f s o f t - s w i t c h i n gi n v e r t e r 1 9 2 5s u m m a r y ：! ( ) c h a p t e r3 r e s e a r c ho fc o u p l e d - m a g n e t i cs o f t - s w i t c hi n v e r t e r c i r c u i tt o p o l o g y 2 1 3 1s e l e c t i o no f s o f t s w i t c h i n gi n v e r t e rc i r c u i tt o p o l o g y 2 1 3 1 1s e l e c t i o no f s o f t s w i t c h i n gc i r c u i tt o p o l o g y 2 l 3 1 2s e l e c t i o no f l cf i l t e r 2 l 3 2b a s i cc e l lt o p o l o g ya n do p e r a t i n gp r i n c i p l eo fc o u p l e d - m a g n e t i cs o f t s w i t c h i n g c i r c u i t ：! ：； 3 2 1c i r c u i tt o p o l o g y z j 3 2 2p o s i t i v e c y c l e o p e r a t i o n z j 3 2 3n e 鲥v ec y c l eo p e r a t i o nu n d e rl i g h t l o a dc o n d i t i o n 2 5 3 2 4n e g a t i v ec y c l eo p e r a t i o nu n d e rh e a v y - l o a dc o n d i t i o n 2 7 3 2 5e q u i v a l e n tc i r c u i td i a g r a m sa n dp a r a m e t e r sd e s i g nd u r i n gr e s o n a n ts t a g e o f p o s i t i v ec y c l e 2 7 3 3p s p i c es i m u l a t i o n sa n dr e s u l t so fc o u p l e d m a g n e t i cs o f t s w i t c h i n gi n v e r t e r 2 9 3 4s u m m a r y 3 2 c h a p t e r4c o n t r o l s t r a t e g i er e s e a r c ho fp h o t o v o l t a i cg r i d - t i e i n v e r t e r 3 3 4 1c o n t r o lm o d e s o f i n v e r t e r o u t p u t 3 3 4 2s i n u s o i d a lp w mt e c h n o l o g y 3 4 4 3c o n t r o ls t r a t e g yr e s e a r c ho fi n v e r t e ru n d e r 鲥d _ c o n n e c t 3 0 4 3 1p r i n c i p l ea n a l y s i so f g r i d - c o n n e c t e di n v e r t e r ：；o 4 3 2l cp a r a m e t e r sd e s i g no f l cf i l t e r j ， 4 3 3d e s i g no f p h a s el o c k e dl o o p 3 9 4 3 4m o d u l a t o rd e s i g na n dm a t l a b s i m u l a t i o n so fg r i d c o n n e c t e di n v e r t e r4 1 4 4c o n t r o ls t r a t e g yr e s e a r c ho fi n v e r t e ru n d e r s t a n d - a l o n em o d e 4 6 4 5s u m l l l l 】? y 5 1 c h a p t e r5s o f t w a r e d e s i g n sa n de x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n a l y s i so f p h o t o v o l t a i cg r i d t i ei n v e r t e r 5 2 5 1s o f t w a r ed e s i g na n dp r o g r a m m i n go f p i d - 5 2 5 1 1s o f t w a r ed e s i g no f p i d 5 2 5 1 2p r o g r a m m i n go f p i d 5 5 5 2s o f t w a r ed e s i g na n dp r o g r a m m i n g o f a d c 5 5 5 2 1s o f t w a r ed e s i g no f a d c 5 5 5 2 2p r o g r a m m i n go f a d c 5 0 5 3s o f t w a r ed e s i g na n dp r o g r a m m i n g o f p l l 5 7 5 3 1w o r k i n gp r i n c i p l eo f p l l - 5 7 5 3 2s o f t w a r ed e s i g no f p l l 5 9 5 4 1p o w e rp e r t u r ba n do b s e r v ea l g o r i t h m 6 3 5 4 2i n c r e m e n t a lc o n d u c t a n c ea l g o r i t h m 6 z i 5 5s o t t w a r ed e s i g na n dp r o g r a m m i n go f s p w m 6 6 5 5 1g e n e r a t i o np r i n c i p l eo f s p w m 6 6 5 5 2b a s i ct h e o r yo f s p w ms o f t w a r ed e s i g n 6 8 5 5 3s o t t w a r e r e a l i z a t i o no f s p w m 7 0 5 5 4p r o g r a m m i n go f s p w m 7 2 5 6p r o g r a m m i n go f m a i nr o u t i n e 7 3 5 7e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n da n a l y s i s 7 3 5 8s u m m a r y 7 5 c h a p t e r6c o n c l u s i o n s a n do u t l o o k 7 6 6 1s u m m a r yo f m a j o rw o r ko f t h i sp a p e r 7 6 6 2f u r t h e rw o r k s 7 6 a p p e n d i x 7 8 r e f e r e n c e s 9 ：! a c k n o w i e d g e m e n t 9 6 v 摘要 世界能源危机和环境恶化促使开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可 持续发展成为人类当前的首要任务。而随着太阳能电池和电力电子技术的不断进 步，光伏发电技术和产业不仅是当今能源的一个重要补充，更具备成为未来主要能 源的潜力。当前，光伏发电不断向低成本、高效率和高功率密度方向发展，太阳能 光伏利用的主要形式将是并网发电系统。 本文主要进行了一种单相并网耦合电感型全桥软开关逆变器的研究，在此基础 上进行了单相并网硬开关逆变器并网独立运行时的控制策略研究，并进行了相应的 软件设计。主要工作如下： 1 详细分析了耦合电感型软开关电路的基本单元拓扑与工作原理。采用p s p i c e 对该软开关逆变器进行了仿真，给出了仿真电路和仿真波形，验证了该软开关逆变 器的优越性。 2 通过分析比较各种电流控制方式，选择双极性s p w m 控制方式来产生逆变 器的开关控制信号。逆变器在不同的运行模式下采用不同的控制策略：即当并网运 行时，电网决定逆变器的输出电压，逆变器看作电流源，采用电流闭环控制输出电流； 独立运行时，逆变器采用电压外环、电流内环双闭环系统控制输出电压。利用 m a t l a bs i m u l i n k 对两种运行模式下的单相硬开关逆变器进行了仿真。同时提出一 种单相软件锁相环使并网输出电流跟踪电网电压，仿真结果显示该锁相环锁相效果 良好。 3 进行了数字p i d 、模数转换a d c 、锁相环p l l 、最大功率点跟踪m p p t 、 s p w m 软件设计和主程序设计，并给出了软件流程图，最后对并网逆变器样机进行 了实验结果分析。 本文通过对耦合电感型软开关逆变器的设计与p s p i c e 仿真，实现了主开关器 件的软开关特性，降低了开关损耗，验证了其优越性；通过对并网逆变器并网独立 运行方式的计算机仿真和初步实验，验证了论文所设计的控制策略的合理性和有效 性。 关键字：光伏发电系统；单相并网耦合电感型软开关逆变器；并网运行；独立运行； 山东大学硕士学位论文 l l 功率点跟踪 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t b e c a u s eo ft h ew o r l de n e r g yc r i s i sa n de n v i r o n m e n t a ld e t e r i o r a t i o n ，i ti sb e c o m i n g t h ep r i m a r yt a s kf o rh u m a nb e i n gt oe x p l o i tt h er e n e w a b l ea n dg r e e ne n e r g ys o u r c e sf o r t h es a k eo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t w i t ht h et e c h n o l o g i c a lp r o g r e s so fs o l a rc e l la n d p o w e re l e c t r o n i c s ，t h ep h o t o v o l t a i ct e c h n o l o g ya n di n d u s t r yi s n o to n l ya ni m p o r t a n t s u p p l e m e n to fc u r r e n te n e r g yc o n s u m p t i o n ，b u ta l s ot h ep o t e n t i a lm a i ne n e r g ys o u r c ei n t h ef u t u r e r e c e n t l y , t h ep h o t o v o l t a i cs y s t e mc o n s t a n t l yd e v e l o p sw i t ht h et e n d e n c yo f l o w e rc o s t ，h i g h e re f f i c i e n c ya n dh i g h e rp o w e rd e n s i t y t h em a i na p p l i c a t i o nf o r mo f s o l a re n e r g yw i l lb et h eg r i d c o n n e c t e dp h o t o v o l t a i cs y s t e m t h i s p a p e r i s m a i n l y t oc o n d u c tar e s e a r c ho n a s i n g l e - p h a s eg r i d t i e c o u p l e d - m a g n e t i cf u l l - b r i d g es o f t s w i t c h i n gi n v e r t e r o n t h a tb a s i s ，c o n t r o ls t r a t e g y r e s e a r c ho fas i n g l e 。p h a s eg r i d t i eh a r d 。s w i t c h i n gi n v e r t e ru n d e rg a d 。c o n n e c t e da n d s t a n d a l o n em o d ei sc o n d u c t e d a tt h es o f i l et i m e ，s o f t w a r ed e s i g n i s a c c o r d i n g l y c o n d u c t e d t h em a i nw o r ki sa sf o l l o w s ： 1 b a s i cc e l lt o p o l o g ya n do p e r a t i n gp r i n c i p l eo fc o u p l e dm a g n e t i cs o f t s w i t c h i n g c i r c u i ta r ea n a l y s e di nd e t a i l as i m u l a t i o nc i r c u i to ft h es i n g l e p h a s ec o u p l e dm a g n e t i c f u l l b r i d g es o f t s w i t c h i n gi n v e r t e ri sp r e s e n t e d s i m u l a t i o n sh a v eb e e nc o n d u c t e dw i t h p s p i c e ，a n d t h er e s u l t sp r o v et h es u p e r i o r i t yo ft h ep r o p o s e ds o r s w i t c h i n gi n v e n e r d e s i g n 2 t h ed o u b l ep o l a r i t ys p w mc o n t r o lm e t h o di ss e l e c t e dt og e n e r a t es w i t c h i n g c o n t r o ls i g n a l so ft h ei n v e r t e ri nt h i sp a p e rw i t ht h ea n a l y s i so fv a r i o u sk i n d so fc u r r e n t c o n t r o lm e t h o d s t h ei n v e r t e re m p l o y sd i f f e r e n tc o n t r o ls t r a t e g i e su n d e rd i f f e r e n tm o d e s ： u n d e rt h eg r i d c o n n e c t e dm o d e ，t h el o a dv o l t a g ei sd e t e r m i n e db yt h eg a d t h ei n v e r t e r w o r k sa sac u r r e n ts o u r c e ，a n dt h eo u t p u tc u r r e n ti sd i r e c t l yc o n t r o l l e db yac u r r e n t c l o s e d - l o o pc o n t r o ls t r a t e g y ；u n d e rt h es t a n d a l o n em o d e ，t h ei n v e r t e rc o n t r o l so u t p u t v o l t a g ee m p l o y i n gad o u b l ec l o s e d l o o pc o n t r o ls t r a t e g yw h i c hc o n s i s t so fav o l t a g e o u t e rl o o pa n dac u r r e n ti n n e rl o o p s i m u l a t i o n sf o ras i n g l e - p h a s eh a r d s w i t c h i n g i i i i v 山东大学硕士学位论文 符号说明 逆变器输出电流 逆变器输出电流基准 电流偏差 电网电压 电网线路阻抗 电网电流 输出直流电压 电感电流反馈信号 滤波电感电流屯反馈电压信号 电网电压锁相后的基准电压 逆变器输出电压 逆变器输出电压采样信号 输出电压基准 开关周期 开关频率 延时时间 p w m 调制器放大倍数 三角波峰值 死区时间 延迟时间 谐振电感 电感电流反馈系数 电压反馈系数 负载电阻 滤波电感 滤波电容 滤波器转折频率 纹波电流 占空比 电网电压幅值 电网角频率 逆变器输出功率 纹波电流系数 电流环的截至频率 电压环的截至频率 电感电流 电容电流 谐振电感电流 负载电流 输出功率 输出电压有效值 谐振电容 v 仅 见己 c 厶龇蚴 坳 玎万 雌 屯记“g 如k 出 喙磊名 “ 咐 m 呵 乃乃愿 “ 饥l 山东大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 太阳能光伏发电的背景和优势 能源是人类社会存在与发展的重要物质基础和动力源泉。目前的世界能源结构 以煤炭、石油、天然气等化石燃料为主体，而化石能源是不可再生的能源，大量耗 用终将枯竭。人类燃烧化石燃料来满足自身的能源需求，同时也带来了大量的二氧 化碳排放。仅凭植物的光合作用无法全部吸收大气中多余的二氧化碳，特别是乱砍 滥伐导致植物大量减少后，大气中二氧化碳积累更加明显【i 】。 大气中主要成分( 氮气和氧气) 对于太阳光辐射到地球和地表热辐射至外太空， 具有相同的传播能力，但是与温室效应相关的气体( 如二氧化碳、臭氧等) 阻碍了 红外频谱区的光从地球至外太空的热辐射，导致地表温度升高，这就是温室效应【2 】。 相关资料显示，温室效应将使南、北两极的冰盖融化，导致海平面上升，四分 之一的人类生活空间将由此受到极大威胁【3 1 。当前人类文明的高度发展与地球生存 环境的快速恶化己经形成一对十分突出的矛盾。用可再生能源和新能源全面取代化 石能源，进行一场新的工业革命，不仅是出于生存的需要，而且是世界经济可持续 发展的必然要求。 可再生能源主要有如下几种【4 】：风能、水能、太阳能、地热能、生物能、氢能 和潮汐能等。其中，太阳能是新能源和可再生能源的重要组成部分，得到了科学界 和工业界的普遍重视。本文将以太阳能发电作为研究背景，分析太阳能发电的相关 控制措施。 利用太阳能光伏发电具有以下特点【5 】： 1 无污染：太阳能发电不产生任何废弃物，对环境无不良影响； 2 可再生：太阳能取之不尽，用之不竭； 3 资源的普遍性：基本不受地域限制，只是地区之间有丰富与欠丰富之别； 4 机动灵活：太阳能发电系统采用模块化安装设计，建设周期短，可以根据 负荷的增减，任意添加或减少太阳能电池容量，既方便灵活，又避免了浪费： 5 运行成本小：太阳能不用燃料，运行成本很小，而且没有运动部件，不易 山东大学硕士学位论文 损坏，维护简单； 6 光伏建筑集成一体：节省发电基地使用的土地面积和费用。 太阳能发电也具有一些不足之处是： 1 照射的能量分布密度小； 2 获得的能源与四季、昼夜及阴晴等气象条件有关； 3 太阳能光伏发电系统造价比较高。 以上特点决定了光伏发电系统在应用中更有着其独有的优势和相关制约。太阳 能光伏发电的开发利用有着巨大的市场前景，不仅带来很好的社会效益、环境效益， 而且还会有明显的经济价值。 1 2 太阳能光伏发电系统构成 太阳能光伏发电系统如图1 1 所示。 图l l 太阿l 能发电系统不恿图 f i g 1 1s o l a rg e n e r a t o rs y s t e m 太阳能光伏发电系统中四个主要组成部分【6 】是： 1 太阳能电池组件和方阵：单个太阳能电池输出电压太低，晶体硅太阳能电 池本身又比较脆，不能独立抵御外界恶劣条件，因而在实际使用中需要把多个单体 太阳能电池互联封装后组成太阳能电池组件，多个太阳能电池组件互联拼装后成为 太阳能电池方阵。太阳能电池组件和方阵可以独立作为光伏电源使用。 2 储能装置：太阳能光伏发电系统中普遍应用的贮能装置是蓄电池，可以把 太阳光充足时发出的多余电力储存起来供阴天或夜间使用。 3 直流交流逆变器：逆变器把太阳能电池组件输出的直流电转换成交流电， 供用电器使用或输入电网，逆变器是整个太阳能光伏发电系统的重要器件。 4 控制器：是光伏发电系统的核心部件之一，控制器担负着平衡管理系统能 量、保护蓄电池及整个光伏系统正常工作和显示系统工作状态等重要作用。 2 山东人学硕士学位论文 1 3 光伏发电的应用形式 光伏发电技术首先应用在太空，1 9 5 8 年装备于美国的先锋1 号人造地球卫星， 随后便很快开始在陆地上应用，被推广到军事、民用、工业等各个领域。迄今为止， 光伏发电的利用方式多种多样【7 1 ，如图1 2 所示。 图1 2 光伏发电主要席用形式 f i g 1 - 2m a i na p p l i c a t i o nf o r m so fp v p s 1 3 1 独立光伏发电系统 独立运行工作方式是指整个光伏发电系统与电网不相连，作为一种移动式电源， 如图1 3 所示。通常这种发电系统必须配有储能装置，在一定的地理供电范围内， 对用户供电实现完全封闭式的自给自足【引。独立运行光伏发电系统主要有独立光伏 电站和可移动独立光伏发电系统两种。 图i - 3 独立运行光伏发电系统 f i g 1 - 3s t a n d - a l o n ep v p s 独立光伏发电站是把太阳能电池阵列固定在地面上的独立光伏发电系统，主要 应用于远离常规电网的无电地区和一些特殊场所。应用于村落的独立光伏电站，除 了有各种光伏发电设备以外，还需配备输出电网，该系统为偏远的农村、牧区等的 3 集中式并网光伏电站是在荒漠建设和高压输电网相连的太阳能光伏发电站，发 出的电能通过输电网输送，降压后再供给用电负载，这是世界各国未来太阳能发电 的重要发展方向。建设规模可以达到m w 甚至g w 级别的大型和超大型并网光伏 电站系统发出的电能直接并入高压输电网络，未来还可参与电力输送和调配。 并网型系统还可以分为有倒流系统和无倒流系统两种【1 2 1 。因为太阳能光伏发电 4 山东人学硕士学位论文 系统由天气决定其输出功率，为了使住宅等使用稳定的电能，有必要和电力公司的 电力系统并网运行。在有倒流系统中，当太阳能电池的输出功率不能满足某一区域 需求的情况下，不足部分由电力公司的电网补充；相反，太阳能电池输出电力有剩 余时送入电网。 应用无倒流系统的区域内电力需求通常比太阳能光伏发电系统输出电力小，不 可能产生逆潮流电力的情况，即光伏系统与电网形成并联向负载供电。在此系统中， 即使光伏系统因某种原因产生剩余电力，也只能降低或者停止系统输出。因为区域 内电力需求量是变化的，有可能超出太阳能光伏发电系统的功率，无倒流系统应用 不广泛。 光伏并网系统从功能上可分为可储能式系统和不可储能式系统，二者之间显著 的差别在于是否带有直流储能环节，如图1 5 和图1 6 所示。 i - l逆变 州l t 环：骼 电 网 图l - 5 可储能式并网系统 f i g 1 - 5e n a g ya c c u m u l a t i o nt y p eg r i d - c o n n e c t e ds y s t e m j l 直流 储能 逆变 环“肖 1 t 环移 电 网 图1 6 不- 3 储能式井网系统 f i g 1 - 6e n e r g yn o n a c c u m u l a t i o nt y p eg r i d - c o n n e c t e ds y s t e m 可储能式光伏并网系统的功能比不可储能式系统强大，对于电网的调峰有一定 意义，但是因存在直流储能部分这个薄弱环节，从而限制了它的使用。它的弊端主 要体现在，系统比较复杂，可靠性和效率降低，常用的蓄电池储能有寿命短、占用 空间大以及会造成环境污染等缺点。不可储能式并网系统因为具有结构简单、可靠 性高、效率高以及易于安装调试等优点，得到了更为广泛的应用【1 3 1 。 5 山东大学硕士学位论文 1 3 3 混合供电系统 混合供电系统中除了使用太阳能电池组件阵列外，还增加备用发电机组，当光 伏阵列发电不足或蓄电池容量不足时启用备用发电机组。使用混合供电系统是为了 综合利用各种发电技术的优点，避免各自的缺点。常用的备用发电机是柴油发电机 和风力发电机，组成风光互补电站或者n , 光柴互补电站。 1 4 光伏发电产业的国内外现状及其发展 当煤炭、石油、天然气等不可再生能源频频告急，能源问题同益成为制约国际 社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源， 寻求经济发展的新动力。美国能源部推出了“国家光伏计划 ，其中“太阳能路灯 计划 就是让美国相当一部分城市的路灯都改成为太阳能供电，根据计划每盏路灯 每年可节电8 0 0 k w h 。日本实施优惠政策，鼓励国民普及太阳能住宅发电系统，2 0 0 0 年日本光电产量和应用量均超过美、欧而居世界第一。欧洲则将研究开发太阳能电 池列入著名的“尤早卡”高科技计划，推出“1 0 万套工程计划 。这些发达国家普 及应用光电池的“太阳能工程计划是目前推动太阳能光电池产业及光伏发电系统 发展的重要动力之一，使得全球太阳能光伏发电系统市场呈现出今天欣欣向荣的景 象【1 4 】。 与国际上蓬勃发展的利用太阳能光伏发电相比，中国明显比较落后。太阳能光 伏发电系统在我国发展初期是为解决我国边远地区人民生活用电和生产用电而建 立的独立系统。我国目前尚有约2 0 0 万农村人员还没有用上电，光伏市场潜力巨大。 在今后的十几年中，光伏市场走向将发生很大的改变，到2 0 1 0