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毕业设计(论文)
开 题 报 告
题 目 基于pscad光伏发电最大功率点跟踪方法
学 院 电 气 与 控 制 工 程 学 院
专业及班级 电 气 工 程 及 其 自 动 化 1201 班
姓 名 邢 桢
学 号 20
指 导 教 师 高 淑 萍
日 期 2016年3月25日
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西安科技大学毕业设计(论文)开题报告
题 目 基于pscad光伏发电最大功率点跟踪方法 选题类型 B 一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)： 1.国内外研究现状： 光伏发电是太阳能利用的主要形式之一。太阳电池已经形成一定的产业规模。新型太阳电池的实验室研究工作也在国际上蓬勃开展。世界光伏技术在快速发展，电池效率不断提高，单晶硅太阳电池实验室效率已由50年代的6%提高到2007年的%， 其商业化电池效率也已达16-22%，而商业[1]化多晶硅太阳电池的效率达15-18%。在晶体硅太阳电池技术持续进步的同时，非晶硅、CdTe、[2]CuInGaSe等薄膜太阳电池技术快速发展，已占有一定的比例。 法国物理学家.贝克勒尔在1839年首次发现了 “光生伏打效应”，他在由溶液构 成的伏打电池中浸入两片金属，发现在有光照时会产生额外的伏打电势。这一发现揭开 了人类对光伏发电技术研宄的序幕。英国科学家Wilough 在1873年观察到了对 光敏感的硒材料，根据实验观察，他推断出硒材料的导电能力在光照射下与光通量成正 比。在Wilough 的研宄基础上Charles Fritts在1880年开发出了以硒材料为基础 的光伏电池。半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高，[3]通常称这类器件为“光 伏电池” 。 在对光伏电池进行研宄开发的初期，其能量转换效率低，生产成本高的问题一直难 以解决，科学家们在提高光伏电池的发电效率，降低光伏电池的生产成本方面进行了大 量研宄。1954年，美国贝尔实验室的科学家们在为远程通信系统寻找可靠的电源时，发 现经杂质处理的娃材料对光[4]非常敏感，在光照射下能够产生稳定的电压。在此基础上， 他们做出了第一块单晶硅光伏电池，该电池的光电转换效率为6%。1958年，美国宇航 局(NASA)首次将太阳能光伏电池作为卫星电源应用于地球外层空间。他们将108块太 阳能光伏电池安装在第一个卫星一一先锋I号上。第一个太阳能电池的问世和在卫星发 射中的应用是光伏技术开发、利用的起点，开创了光伏发电的新纪元。20世纪60年代， 对光伏电池的研宄主要在提高抗辐射能力及降低成本两方面。70年代中期，超薄单晶硅 光伏电池问世。70年代后期开始，光伏技术得到不断的完善和发展，成本不断降低。随 着对能源和环境可持续发展的关注，西方发达国家从上世纪80年代起，开始致力于对 光伏发电技术的开发，各国相继制定了相关政策鼓励和支持光伏发电。各国政府的大力 支持使光伏技术很快进[5]入了较大规模的商业应用，并成为21世纪世界能源舞台上的主 要成员之一。 1973年的石油危机和20世纪90年代的环境污染问题大大促进了太阳能光伏发电的发展。随着人们对能源和环境问题认识的不断提高，光伏发电越来越受到各国政府的重视，科研投入不断加大，鼓励和支持光伏产业发展的政策也不断出台。以1997年美国总统克林顿的“百万太阳能光伏屋顶计划”为标志，日本还有欧洲的德国、丹麦、意大利、英国、西班牙等国也纷纷开始制定本国的可再生能源法案，刺激了光伏产业的高速发展。 国外研究现状 美国于1973年首先制定了政府光伏发电发展计划，明确了近、中、远期的发展 战略目标。1982年，第一座1MW光伏电站在美国加州建成。1984年，在加州平原上 安装了 6MW光伏阵列。1986年，建成7MW的光伏电站。1988年美国开始实施PVUSA 计划，建立集中型光伏并网发电系统(1MWp — 10MWp);通过《里约宣言》后不久，美 国政府颁布了一项新的支持光伏发电系统的计划，克林顿政府1994年度的财政预算中， 光伏发电的预算达7800多万美元。1995年美国开始实施与屋顶结合[6]的PVBONUS计划。 1996年开始实施计划投资20亿美元的“光伏建筑物计划” 。 德国是世界上最早也是最积极的倡导实现光伏应用开发和使用的国家之一。1990 年，德国政府率先推出“1000太阳能屋顶计划”，由于采取了一些优惠政策，项目结束 时共安装1-5 KW的屋-2
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顶太阳能并网发电系统2056套。1993年，德国率先开始实施屋 顶计划，该计划由政府支持投资，同时被电力公司承认，继而扩展为2000屋顶计划。 1998年，开始研宄开发与建筑相结合的专用太阳能光伏组件等，同时进一步提出“十万 光伏屋顶计划”。1999年1月，德国开始正式实施“十万光伏屋顶计划”，到2000年安 装的太阳能发电系统容量超过40MW。2004年德国光伏安装总量首次超过日本，走在 世界的前列。2005年，德国光伏产业新增安装容量600MW，总安装容量1508MW，[7] 已 安装光伏系统20万个。[8]日本是个能源缺乏的岛国，燃料大部分依赖进口，因此它很早就重视发展光伏发电。早在1974年时，日本政府就公布了自己的“阳光计划”。1993年，日本又提出了 “新阳光计划”，同时颁布了新的净电计量法，要求电力部门以商品价格购买多余的光 伏电量，并实行补贴政策。1994年，通产省提出住宅用太阳光发电系统技术规程，即“朝 日七年计划”，计划到2000年推广万套太阳能光伏屋顶，1997年宣布了 “7万光伏 屋顶计划”，目标是到2010年一半以上的新居屋顶安装光伏太阳能系统，光伏并网屋顶 系统总容量达到7600MW。为了推动本国光伏产业的发展和应用，日本政府还相继颁 布了一系列鼓励以太阳能为主的绿色能源研宄与应用的法规。2002年，日本的光伏电池 总产量达，2005年，总产量达到762MW，占世界光伏电池总产量的46%，并 且以世界最快的增长速度一一%增长。 印度、澳大利亚、意大利、西班牙、法国、荷兰、瑞士等国家都有类似的光伏产业计划，且已经投巨资进行技术开发，加速其产业化进程。1997年12月，印度政府宣布2020 年要在全国推广150套太阳能屋顶；2000年悉尼成功的举办奥运会，共在悉尼奥运村安 装了665套1KW的屋顶光伏发电系统，为当时世界上最大的光伏住宅小区；2001年意大 利开始实施屋顶计划，政府配套2800[9]万美元，资金补贴达到75%，系统1-50 KW并网电 价与常规电价相同。 国内研究现状 我国幅员辽阔，大部分地区太阳能资源丰富，具备发展太阳能的环境条件。光伏发电技术[11]在我国起步较晚，但是发展速度很快。20世纪70年代，我国开始光伏发电技 术的研宄，最初主要用于空间。到70年代中后期，我国形成了自己的光伏产业，光伏 发电技术的应用逐渐扩大到地面。经过几十年的努力，我国的光伏电池技术不断进步， 光伏发电产业有了很大的发展，与发达国家的差距在不断缩小。 从1985年在甘肃省榆中县建成10KW太阳能发电站起，经过20多年，我国独立户 用型和100KW以下太阳能发电设备技术已基本成熟。20世纪90年代以来是我国光伏 发电快速发展的时期。我国从1995年开始逐步建立较大型的光伏发电应用系统。1996 年-2000年，我国建成各种规模的县、乡、村级光伏发电站40余座，总装机容量达600 KW;推广约15万套家用光伏电源系统进入实际应[12]用；并在20多所农村学校建立了光 伏发电系统，总功率约50 KW。1998年在西藏安多县海拔4500米处，建成世界最高 的光伏电站，功率100KW。2002年，原国家计委开始实施“西部省区无电乡通电计划”， 这一项目大大刺激了我国光伏发电产业的发展，使西部七省区780个无电乡的用电[13]问题 得以成功解决。2004年9月，广东深圳建成1MW太阳能发电站。2005年4月，西 部最大的乌鲁木齐“3x20 KW太阳能并网光伏发电站”成功并网运行。同年6月上海的 “十万太阳能屋顶[14]计划”拉开了国内光伏建筑大规模应用的序幕。近年来，我国对光伏市场的投资持续升温，光伏企业迅速增加到400家左右，2007年全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦(100MW)，太阳能 电池生产能力达到290万千瓦(2900MW)，年产量达到1188MW，超过日本和欧洲，占了 全球的29%，跃居世界第一位，一举超过了日本在此领域的霸主地位。我国以3年产量 增长45倍，产能增加125[15-18]倍而成为全球发展最快的国家。到2008年底，全国光伏系统的 累计装机容量达到140MW。 [10]2.生产需求状况 自20世纪80年代以来，光伏发电产业每年以30%~40%的速度递 增，可以说是世界上增长最快[19]的高新技术产业之一。利用太阳能发电的光伏发电技术被 用于许多需要电源的场合，上至航天器，下至儿童玩具，光伏电源无处不在。为了鼓励 开发利用太阳能，各国政府积极制定各项优惠[20-23]政策来推动光伏发电产业的发展。2000年以来，全球光伏产业连续6年以30%~~60%以上的速度[24]增长，2002年全球光伏电池产量为560MW/a，到2003年已高达750MW/a,增长了34%。2004年开始，德国对可再生能源法进行了修订，新的补贴法案促成了德国光伏市场随后的爆发，随之而来的-3