太陽能開題報告范文
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)制使用和二十世紀七十年代發(fā)生的兩次石油危機，使得人們越來越清醒地認識到化石燃料資源遲早會枯竭耗盡。根據我國現(xiàn)已探明可丌采的化石能源儲量的統(tǒng)計和使用這些能源的速度，可以預計，煤可以應用的時間約為54-81年，石油為15-20年，天然氣的時間28-58年，核燃料使用的時間也不會超過百年，前一個數字是預測的估計，后一個數字是保守的估計。因此找到一條可持續(xù)發(fā)展的包括太陽能在內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。 八十年代人們進一步認識到，化石燃料對環(huán)境的嚴重污染所導致的生態(tài)破壞、地球溫室效應等正日趨嚴重地威脅著人類的生存。能源短缺和環(huán)境污染是當前經濟發(fā)展面臨的兩大問題，制約著經濟和社會的發(fā)展。
自20世紀50年代太陽能電池的空間應用到如今的太陽能光伏集成建筑，世界光伏工業(yè)已經走過了近半個世紀的歷史。由于太陽能資源分布相對廣泛、蘊藏豐富，光伏發(fā)電系統(tǒng)具有清潔、安全、壽命長以及維護量小等諸多優(yōu)點，光伏發(fā)電被認為將是21世紀最重要、最具活力的新能源。在世界各國尤其是美、日、德等發(fā)達國家先后發(fā)起的大規(guī)模國家光伏發(fā)展計劃和太陽能屋頂計劃的刺激和推動下，光伏工業(yè)近幾年保持著年均30%以上的
高速增長。其中，以光伏集成建筑為核心的光伏并網發(fā)電市場己經超過離網應用，近幾年的增長速度都在40%以上，成為世界光伏工業(yè)的最主要發(fā)動機。并網光伏發(fā)電已經成為光伏發(fā)電領域研究和發(fā)展的最新亮點。
八十年代人們進一步認識到，化石燃料對環(huán)境的嚴重污染所導致的生態(tài)破壞、地球溫室效應等正日趨嚴重地威脅著人類的生存。能源短缺和環(huán)境污染是當前經濟發(fā)展面臨的兩大問題，制約著經濟和社會的發(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，對于節(jié)約常規(guī)能源、保護自然環(huán)境、促進經濟發(fā)展和提高人民生活都有極為重要的意義。
2.國內的研究現(xiàn)狀分析
由于我國光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術的研究仍然處于起步階段，技術水平相對國外還有一定差距。就并網型光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心技術并網型逆變器而言，合肥工業(yè)大學能源研究所、燕山大學、上海交通大學、中國科學院電工研究所等科研單位和大學在這一方面進行了相關的研究，并且在“九五”、“十五”期間，國家科技部投入相當數額的經費進行開發(fā)工作。除此之外，北京索英電氣技術有限公司和合肥陽光電源有限公司也在推出了適合并網光伏系統(tǒng)用的逆變器。北京索英電氣技術有限公司的
三相光伏并網逆變器，采用日本的智能功率模塊IPM作為主回路功率器件，運用該公司先進的并網控制技術，具有結構簡單、效率高、性能優(yōu)良、電磁干擾小和安全可靠等優(yōu)點。全新的的全數字化DSP控制，簡化控制回路，提高了系統(tǒng)控制性能。多項先進的并網發(fā)電控制技術，保證向電網優(yōu)質送電，還能夠追蹤太陽能電池板的最大功率點，檢測電網的狀態(tài)，并實現(xiàn)對電網供電質量的調節(jié)。合肥陽光的正弦波并網充放電裝置雖不是專門為并網光伏設計，但是也可應用在并網光伏系統(tǒng)中。從這兩種成熟的市場產品可以看出，國內對并網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能量變換結構，而且市場產品的種類還相對單一，系統(tǒng)構建死板。
并網型光伏發(fā)電系統(tǒng)在我國還沒有真正地投入商業(yè)化運行的應用，目前所建并網型光伏系統(tǒng)都為示范工程。并網型光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心并網型逆變器還主要依賴進口或者合作研究的方式獲得，導致并網型光伏系統(tǒng)的造價升高、依賴性強，從而制約了并網型光伏系統(tǒng)在國內市場的發(fā)展和推廣。因此掌握并網型光伏系統(tǒng)的核心并網型逆變器技術對推廣并網型光伏系統(tǒng)有著至關重要的作用。
2.國外的研究現(xiàn)狀分析
國外并網型逆變器已經是一種比較成熟的市場產品，例如在歐洲光伏專用逆變器市場中就有SMA,Fronius,Sputnik,Sun
Power和西門子等眾多的公司具有市場化的產品，其中SMA在歐洲市場中占有的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型逆變器方面也都己經產品化。以SMA和西門子為例介紹目前光伏并網發(fā)電系統(tǒng)用逆變器的發(fā)展情況。
SMA 光伏并網逆變器目前具有三大系列產品:支路逆變器、集中逆變器和多支路逆變器，其中以SWR和SB兩個系列應用最為廣泛。該產品具有如下特點:高效率、高功率因數、低THD;基于微處理器的自動功率點調節(jié)，即:基于軟件實現(xiàn)的最大功率跟蹤:根據電網情況調制工作狀態(tài)，工作狀態(tài)自動切換;通過LED顯示主要工作狀態(tài);故障自診斷;測量數據和工作狀態(tài)通過總線傳輸至PC機:多臺逆變器可以任意組合構建系統(tǒng)，使系統(tǒng)設計更加簡便、擴展更加方便。多支路逆變器是SMA最新推出的產品，該產品采用最大功率跟蹤和并網逆變兩級能量變換結構，多個不同支路共用同一個逆變環(huán)節(jié)，中間設置有內部直流母線，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，采用最新的電網阻抗檢測和交、直流剩余電流檢測來實現(xiàn)有效保護。
與SMA相比較，西門子并網光伏逆變器則采用主從式構建系統(tǒng)，由主逆變器和若干個從逆變器來組建用戶要求容量的并網光伏系統(tǒng)，靈活性和系統(tǒng)擴展等均沒有SMA的強。西門子SITOP Solar主要分為隔離和非隔離兩種支路逆變器，兩級能量變換，
最大功率跟蹤和逆變部分集成在一個機箱內;功率因數高;基本單級式并網型光伏發(fā)電系統(tǒng)用逆變器的研究數據本地集中顯示;實時發(fā)電電能顯示;RS232串口連接PC或者調制器:能夠外接輻射計和組件溫度傳感器。
除SMA和西門子外，美國的Xantrex的SunTie XR系列并網逆變器也是根據光伏市場需要推出的產品，系列覆蓋了中、大功率范圍，也可將多臺中功率的逆變器并聯(lián)構成系統(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，目前國外光伏并網逆變器產品的研發(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字控制，注重系統(tǒng)的安全性、可靠性和擴展性，均具有各種完善的保護電路。
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