（运筹学与控制论专业论文）光伏并网发电系统及其控制策略的研究.pdf

摘要 论文题目： 专 业： 研究方向： 博士生： 指导教师： 光伏并网发电系统及其控制策略的研究 运筹学与控制论 运动系统中的控制规律 傅诚 沈玉楔教授 摘要 基于电力电子技术的并网逆变器作为整个光伏并网发电系统的核心装置，在 光伏并网系统起着能量转换的关键性作用。虽然大规模光伏并网发电是目前研究 的热点和未来发展的趋势，但是小功率单相光伏并网逆变器在将来的发展中仍然 有它的重要性，尤其是在户用系统和光伏建筑一体化中仍然扮演着重要的角色。 本文重点以单相光伏逆变器作为研究对象，理论结合实际对单相并网逆变器 的原理、控制、关键性技术给予了详细的分析与研究。本文首先回顾了单相并网 逆变器拓扑发展的研究过程。对各种拓扑的特点和优缺点进行了详细的分析，尤 其是针对商业化并网逆变器的拓扑和仍然处于实验室研究阶段的拓扑进行了对比 分析。对单相并网逆变器中最新的商业化逆变器拓扑给予了介绍。另外针对超大 功率并网的发展趋势对三相并网逆变器的拓扑给予简要的介绍。 在回顾了单相拓扑的基础上，本文有针对性的重点的对单相并网的逆变器关 键性技术分别进行了分类研究。 针对单相并网的控制策略上，本文总结性的介绍了目前常用的电流控制策 略，对每种控制策略的优缺点进行了详细的分析。 在最大功率跟踪的问题上，首先回顾了二种基本的最大功率跟踪方法，指出 在传统的方法上最大功率跟踪有可能失败的原因并给出解决方案。针对天气的突 变，提出了一种改进的扰动观察法以及瞬时功率比较的方法来解决此问题。 在孤岛效应以及反孤岛策略的问题上，采取的是一种改进的主动频移的方 法，在不影响孤岛响应时间的前提下，改善了并网电流波形的质量。 在电磁兼容方面，首先分析了系统共模干扰和差模干扰产生的机理，针对共 模干扰的问题从主电路的拓扑和开关的调制策略二个方面分别给出了详细的分 析，并在这基础上进行了仿真研究。 结合拓扑的研究最后本文选定一种商业化的高频隔离并网逆变器作为实验的 对象。重点研究了前级i ) c - i ) c 、后级d c - a c 的主电路参数的设计对电流环分别 采用了滑模控制和传统的p i 控制，对比了这二种控制策略下的优缺点。对控制策 中山大学博士学位论文 略的有效实施首先进行了系统的m a t l a b 全仿真。最后在仿真以及前述的理论分析 基础上研制了一台2 5 k w 单相高频隔离并网逆变器，并给出了相关的实验数据和 实验结果。 关键词：光伏并网；最大功率跟踪；孤岛效应；高频隔离；移相全桥；滑模控 制；共模干扰；共模地电流 n a b s l l r a c ，i t i t l e ：s t u d y0 1 1p h o t o v o l t a i cc 孤d - c o n n e c t e ds y s t e m a n di t sc o n t r o ls t r a t e g y m a j o r ：o p e r a t i o n a lr e s e a r c ha n dc y b e m e t i c s r e s e a r c hf i e l d ：m o v e m e n ts y s t e mc o n t r o ll a w n a m e ：c h e n gf u s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o ry u l i a n gs h e n a b s t r a c t t h e 鲥d c o n n e c t e di n v e r t 盯b a s e do np o w e re l e c t r o n i c st e c h n o l o g yp l a y sae n e r g y c o n v e r s i o nk e yr o l ei np h o t o v o l t a i cg r i d - c o n n e c t e ds y s t e m ，w h i c ha c t sa st h ec a 3 r c d e v i c eo fp h o t o v o l t a i cg r i d - c o n n e c t e ds y s t e m a l t h o u g hl a r g e - s c a l ep h o t o v o l t a i cg r i d - c o n n e c t e dp o w e rg e n e r a t i o ni sc u r r e n tr e s e a r c hh o t s p o ta n dt r d so ff u t u r e d e v e l o p m e n t , b u ts m a l lp o w e rs i n g l e - p h a s ep h o t o v o l t a i cg n d - c o n n e c t e di n v e r t e rs t i l l h a si t si m p o r t a n c ei nt h ef u t u r ed e v e l o p m e n t , w h i c hs t i l lp l a y sa l li m p o r t a n tr o l e e s p e d a d l y i nt h eh o u s e h o l ds y s t e ma n db i p v t h i sp a p e rf o c u s 骼o i las i n g l e - p h a s ep vi n v o k e ra sa no b j e c to fs t u d y , a n dg i v e a d e t a i l e da n a l y s i sa n dr e s e a r c ho np r i n c i p l ea n dc o n t r o la n dk e yt e c h n o l o g yo fas i n g l e - p h a s eg r i d - c o n n e c t e di n v e r t e rw i t hi n t e g r a t i n gt h e o r ya n dp r a c t i c e f i r s t l y , t h i sp a p e r r e v i e w sv a 3 u r s eo fs t u d y0 1 1as i n g l e - p h a s eg r i d - c o n n e c t e di n v e r t e rt o p o l o g y d e v e l o p m e n t ad e t a i l e da n a l y s i si sc o n d u c t e df o rt h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f v a r i o u st o p o l o g i e s ，a n dac o m p a r a t i v ea n a l y s i sf o rt h et o p o l o g yo fg r i d - c o n n e c t e d i n v e r t e ro fc o m m e r c i a l i z a t i o na n di n v e r t e rs t i l li nt h el a b o r a t o r yr e s e a r c hi sc a r r i e do u t t h el a t e s tc o m m e r c i a li n v e r t e rt o p o l o g yi si n t r o d u c e di ns i n g l e - # a s eg r i d - c o n n e c t e d i n v e r t e r i na d d i t i o n ，t h r e e - p h a s eg r i d - c o n n c c t e x li n v e r t e rt o p o l o g yi si n t r o d u c e db r i e f l y f o ru l t r a - h i g l lp o w e rg n d - c o n n e c t e di n v e r t e rd e v e l o p m e n t t h i sp a p e rh a ss t u d i e dk e yt e c h n o l o g yo fs i n g l e - p h a s eg r i di n v e r t e re m p h a t i c a l l y o nt h eb a s eo f r e v i e w i n g s i n g l e - p h a s ei n v e r t e rt o p o l o g y t h i sp a p e rs u m m a r i z e st h ec u r r e n tc o m m o n l y - u s e dc u r r e n tc o n v o ls t r a t e g y , a n d c o n d u c t sad e t a i l e da n a l y s i so ft h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f e a c ht y p eo fc u r r e n t c o n t r o ls t r a t e g y f o rt h ei s s u eo fm a x i m u mp o w e rp o i n tt r a c k i n g , t w ob a s i cm e t h o d so fm a x i m u m p o w e rp o i n tt r a c k i n ga 托r e v i e w e df i r s t t y , a n da l s ot h i sc h a p t e rp o i n t so u tt h ep o s s i b l e f a i l u r er e a s o ni nt r a d i t i o n a lm e t h o do fm a x i m u mp o w e rp o i n tt r a c k i n ga n dg i v e s 1 1 1 p h dd i s s e r a t i o ns u b m i t t e dt os u ny a t s e nu n i v e r s i t y s o l u t i o n st ot h e s er e a s o n s d u r i n gr a p i d l yc h a n g i n gi r r a d i a t i o nc o n d i t i o n s ，a l li m p r o v e d p e r t u r ba n do b s e r v a t i o nm e t h o da n dt h ei n s t a n t a n e o u sp o w e rc o m p a r a t i v em e t h o da r e p u tf o r w a r dt os o l v e t h i sp r o b l e m f o rt h ei s l a n d i n ge f f e c ta n da n t i i s l a n d i n gs t r a t e g i e si s s u e s ，a l li m p r o v e dm e t h o do f a c t i v ef r e q u e n c ys h i f ti sa d o p t e da n dt h i sm e t h o d 啪i m p r o v et h eq u a l i t yo ft h e 鲥d c u r r e n tw a v e f o r mu n d e rt h ep r e m i s eo fn o - a f f e c t i n g r e s p o n s et i m eo fi s l a n d i n g d e t e c t i o n f o rt h ee l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t y , t h em e c h a n i s mo fs y s t e mc o m m o nm o d e n o i s ea n dd i f f e r e n t i a lm o d ei n t e r f e r e n c ei sa n a l y z e df i r s t l y , a n dad e t a i l e da n a l y s i si s g i v l mf i o mt h em a i nc i r c u i tt o p o l o g ya n ds w i t c h i n gm o d u l a t i o ns t r a t e g y s i m u l a t i o n s t u d yi sc a r r i e do u ta c c o r d i n gt ot h i sa n a l y s i s a l l i g h - f r e q u e n c yi s o l a t i o ng r i d - c o n n e c t e di n v e r t e ri ss e l e c t e da sa ne x p e r i m e n t o b j e c ta c c o r d i n gt os t u d yo ft o p o l o g y m a i nc i r c u i tp a r a m e t e r sd e s i g ni ss t u d i e df o rd e - d ca n dd e - a co fm a i nc i r c u i tf o c u s e d l y t h et r a d i t i o n a lp ia n ds l i d i n gm o d ec o n t r o l a r ea d o p t e df o rt h ec u r r e n tl o o pa n dm e r i t so ft h e s et w ok i n d so fc o n t r o ls t r a t e g i e sa r e c o m p a r e d am a t l a bf u l ls i m u l a t i o no fs y s t e mi sc o n d u c t e df o rt h ee f f e c t i v e i m p l e m e n t a t i o no ft h ec o n t r o ls t r a t e g yf i r s t l y f i n a l l y , o nt h eb a s i so fs i m u l a t i o na n d t h e o r e t i c a la n a l y s i so ft h ef o r e g o i n g , a2 5 k ws i n g l e p h a s eh i 曲f r e q u e n c yi s o l a t i o n g r i d - c o n n e c t e d i n v e r t e ri s d e v e l o p e d ， a n dt h er e l e v a n t e x p e r i m e n t a ld a t aa n d e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa r eg i v e no u t k e y w o r d s ：p h o t o v o l t a i cg r i d c o n n e c t e d ；m a x i m u mp o w e rp o i n t t r a c k i n g ； i s l a n d i n ge f f e c t ；h i g h - f r e q u e n c yi s o l a t i o n ；p h a s e - s h i f t e df u l l - b r i d g e ；s l i d i n gm o d e c o n t r o l ；c o m m o nm o d ei n t e r f e r e n c e ；c o m n l o nm o d eg r o u n dc u r r e n t 插图清单 插图清单 图1 1 世界能源组织对太阳能光伏发电预测2 图1 2 集中式并网发电原理图4 图1 3 多支路分布式并网发电原理框图4 图l _ 4 大型光伏并网发电系统s 图i - 5 交流组件光伏并网发电原理图5 图l 石交流组件背面6 图1 - 7s m a 公司s b 3 3 0 0 t lh c 效率曲线图6 图1 8 可逆流低压并网发电系统7 图1 - 9 防逆流并网发电系统 图1 1 0 采用开调度式防逆流并网发电系统8 图1 1 l 高压光伏并网系统9 图1 1 2 单相无变压器隔离直接逆变并网逆变器9 图1 1 3 无变压器隔离二级功率变换并网逆变器原理框图l o 图1 1 4b o o s t 并网逆变器主电路拓扑ll 图1 1 5 多d c - d c 支路高频并网逆变器主电路拓扑1 l 图1 1 6 电流源型b o o s t 光伏并网逆变器ll 图1 1 7 电流源型b o o s t 光伏并网逆变器相关驱动波形。1 2 图1 1 8z 源并网逆变器1 2 图1 1 9 工频变压器隔离的单相并网逆变器1 3 图1 - 2 0 高频隔离型光伏并网系统框图1 3 图l - 2 l 前级推挽d c d c 并网逆变器主电路拓扑图1 4 图1 2 2 移相全桥带变压器隔离的并网逆变器1 4 图1 - 2 3 多支路d c d c 隔离式光伏并网逆变器1 4 图1 - ：2 4 高频链光伏并网逆变器结构原理框图1 5 图l - 2 5 带直流旁路的全桥拓扑1 5 图1 - 2 6 带交流旁路的全桥拓扑1 6 图1 2 7h 5 拓扑并网逆变器。1 6 图l - 2 8 新型半桥拓扑结构1 7 图l - 2 9 采用三电平半桥拓扑的s u n n b o y 5 0 0 0 1 l 并网逆变器1 7 图1 3 0 电压源型三相半桥逆变器1 8 图1 3 l 电流源型三相半桥逆变器1 8 图1 - 3 2z 源三相半桥逆变器 图1 - 3 3 三电平并网逆交器一1 9 v 中山大学博士学位论文 图2 1 单相光伏并网控制简图2 l 图2 - 2 一种电压控制模式下的并网方案一2 2 图2 3 单相并网系统的电流控制一般方案2 3 图2 4 电流环p i 控制并网方案2 3 图2 5 比例谐振控制并网方案2 4 图2 _ 6p i 控制和p r 控制的幅频特性比较2 4 图2 7 重复控制器结构图2 6 图2 8 重复控制并网原理框图2 6 图2 - 9 滞环并网控制方案原理图2 6 图2 1 0 一般广义控制对象滑模变结构控制系统。2 7 图2 1 l 滑模控制原理框图2 7 图2 1 2 单周期控制并网原理图2 8 图2 1 3 电流无差拍控制并网原理框图2 9 图3 1 太阳电池等效电路图。3 0 图3 2 相同日照强度不同温度情形下的电池m a t l a b 仿真特性曲线3 i 图3 - 3 不同日照强度情形下的电池m a t l a b 仿真特性曲线3 2 图3 - 4 扰动观察法工作原理3 3 图3 5 扰动观察法流程图3 3 图3 石电导增量法流程图3 4 图3 7 日照变化时电压源区最大功率跟踪情况3 6 图3 8 日照变化时电流源区最大功率跟踪情况3 7 图3 - 9 改进的扰动观察法3 9 图3 1 0 三点功率采样比较3 9 图3 1 1 三点采样扰动观察法4 0 图3 1 2 局部遮挡时的功率、电压曲线。4 0 图3 1 3 改进的变步长电导增量法4 l 图3 1 4 最大功率跟踪瞬时功率比较法4 2 图3 1 5 传统的检测阵列电压和电流的m p p t 蓄电池充电系统4 3 图3 1 6 传统的方法电流源区误判的原理图4 3 图3 1 7 最大功率跟踪误判示意图4 3 图3 1 8 光伏系统m p p t 控制框图。4 4 图3 1 9 光伏电池的p - v 和负载功率特性曲线4 5 图3 - 2 0 最大功率点跟踪控制原理。4 5 图3 - 2 lm p p t 算法流程图4 6 v l 插图清单 图3 - 2 2b u c k 变换器主电路4 6 图3 - 2 3 系统实验控制框图镐 图3 2 4 蓄电池负载下光伏电池蛐p 1 4 0 测量波形4 9 图3 2 5 参数相同的情况下光伏电池m a t l a b 仿真i v 曲线4 9 图3 - 2 6 参数相同的情况下光伏电池m a t l a b 仿真p - v 曲线4 9 图3 - 2 电阻负载突变时输入电压和输入电流的瞬态响应5 0 图4 1 并网发电系统孤岛效应原理图5 l 图4 2 大型和中型电站的低电压耐受能力要求 图4 3 等效孤岛负载电路5 4 图4 4 负载阻抗随频率改变的变化曲线5 5 图4 5 主动频移法中二种频率扰动法下并网电流电网电压波形5 6 图4 _ 6 滑模频率漂移的相位对频率曲线5 7 图4 - 7 孤岛s f s 仿真框图5 9 图4 8s f s 下不同j ；后值对电流波形的影响( 系统正常运行中) 6 0 图4 - 9 c f o - - - o ；肛毋2 时的孤岛仿真波形一 6 0 图4 - 1 0c f o = o 0 5 ；鬈= 0 2 时的孤岛仿真波形6 l 图5 1 推挽隔离d c - d c 变换器6 2 图5 - 2 桥式隔离d c - d c 变换器 图5 3 单相高频隔离光伏并网逆变器主电路拓扑。6 4 图5 _ 4 整流桥换流等效电路 图5 5 二极管 l 沁3 0 1 2 0 反向恢复特性。o 6 5 图5 - 6 二极管关断时前沿尖峰振荡电压仿真。6 6 图5 7 无吸收电路时二极管关断时的电压振荡尖峰。6 6 图5 8 有吸收电路电路时二极管关断时的电压振荡尖峰。6 7 图5 - 9 次级整流输出部分加钳位电路6 7 图5 1 0 解决二极管关断电压尖峰的一种无源钳位电路鹋 图5 1l 双全桥整流电路结构图6 8 图5 1 2 二极管开通时的后沿尖峰的产生及其对地电平的影响6 9 图5 1 3 铁氧体磁芯选择图表。7 0 图5 1 4 铁氧体铜耗、铁耗和总损耗随工作磁感应强度变化的曲线 图5 1 5 各种铁芯型号的磁感应强度峰值曰与频率的函数关系曲线 图5 1 6 直流输出滤波电感设计 图5 1 7 单极性调制下的电感电流波形示意图。 图5 1 8 双极性调制下的电感电流波形示意图 v i l 7 1 7 4 7 5 中山大学博士学位论文 图5 1 9 单极性调制并网电流的纹波电流以及大小7 7 图5 - 2 0 双极性调制并网电流的纹波以及大小7 8 图5 - 2 1 前级实现m p p t 的二级控制系统整体控制方案。7 9 图5 - 2 2 通过直流母线电压控制实现m p p t 的二级系统控制方案7 9 图5 2 3 直流母线电压控制下的m p f t 控制原理8 0 图5 2 4 后级实现m p p t 的二级功率变换并网系统整体控制方案8 0 图5 - 2 5 基于d s p 系统整体控制方案8 2 图5 - 2 6d a c 0 8 3 2 模拟转换及m p p t 控制电路8 3 图5 2 7 一般广义控制对象滑模变结构控制系统8 3 图5 2 8 全桥逆变电路8 4 图5 - 2 9 系统后级电流环滑模控制原理图8 6 图5 3 0 电流p i 加前馈控制光伏并网控制系统8 7 图5 - 3 1 滑模控制以及p l 控制电流环m a n , a b s i m u t n q k 仿真原理图8 7 图5 3 2 电流环滑模m a t l a b 结构图8 8 图5 3 3 二种电流控制策略下的并网电流波形一8 9 图5 3 4 滑模和p i 控制下电流放大波形。8 9 图5 3 5 滑模控制和p i 控制二种方式下的电流误差波形9 0 图5 - 3 6 参考电流从5 a 到1 0 a 突变时电压电流仿真波形9 0 图6 1 系统总仿真m a t l a b 构成框图。9 l 图6 2 太阳电池m a t l a b 构成9 2 图6 - 3 太阳电池仿真用参数9 2 图6 - 4m p p t 的m a r t a b 构成9 3 图6 5 移相全桥的m a t i a u 构成9 3 图6 - 6 软启动控制原理图9 4 图6 7 软启动仿真结果9 4 图6 8 无软启动时的并网电流波形9 5 图6 - 9 日照变换时的并网电流以及直流母线电压仿真波形9 5 图6 - 1 0 扰动观察法最大功率跟踪过程的仿真结果。9 6 图6 - 1 1 变步长电导增量法最大功率跟踪仿真结果9 6 图6 - 1 2 带有m p p t 的正常运行时并网电流电压波形9 7 图6 - 1 3 主程序流程图9 7 图6 - 1 4 定时器周期中断服务程序9 8 图6 - 1 5 过流中断和捕获中断子程序9 9 图6 - 1 6 并网模块子程序鲫 v i 插图清单 图6 - 1 7 电网电压和并网电流波形一1 0 1 图6 - 1 8p i 电流控制器无补偿时的并网电流波形一1 0 1 图6 - 1 9 小功率情况下的系统并网电流波形1 0 2 图6 - 2 0 极小功率下的电流波形( 早晨7 ：2 0 ) 1 0 2 图6 - 2 1 阵列的输出电压和输出电流一1 0 3 图6 2 2 后级逆变部分驱动波形1 0 3 图6 - 2 3 并网实验阵列输出电压( 应用改进的变步长电导增量m p p t 法) 1 0 3 图& 2 4 纯电阻孤岛实验原理框图1 0 4 图6 - 2 5 纯电阻功率匹配孤岛实验波形1 0 4 图6 - 2 6 不同输入电压下的效率测试曲线1 0 6 图6 - 2 7 样机控制系统电路板集成。1 0 6 图6 - 2 8 运行中的样机1 0 6 图7 1 系统传导型e m i 噪声产生原理图一1 0 7 图7 - 2 单相光伏并网系统的分布电容1 1 0 图7 3 电压源表示的并网系统电路模型l l l 图7 _ 4 共模电压和差模电压表示的单相并网系统等效电路模型l l l 图7 5 单相并网系统共模等效电路及其简化电路一1 1 2 图7 石全桥并网逆变器1 1 3 图7 7 全桥单极性调制共模电压共模地电流并网仿真相关波形1 1 4 图7 - 8 全桥双极性调制共模电压共模地电流并网仿真相关波形11 4 图7 9 半桥并网逆变器1 1 5 图7 1 0 半桥拓扑共模电压共模地电流仿真相关波形1 1 5 i x 表格清单 表格清单 表1 11 9 9 6 2 0 0 7 年世界并网离网光伏发电市场发展。l 表1 2 中国光伏发电市场分配( 2 0 0 7 年) 3 表i - 32 0 2 0 中国光伏发电市场分配预测3 表3 1 京瓷组件k c l 7 0 g t - 2 参数表3 l 表3 2 系统试验m p p t 测量参数4 8 表4 1 并网电压的范围以及系统关断的时间5 2 表5 1 电流环仿真参数表8 8 表6 - 1 直流侧输入参数1 0 0 表6 - 2 交流侧并网输出参数1 0 0 x 论文原创性声明 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 立进行研究工作所取得的成果。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作品成果。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 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签一蚜叭 e t 期汐仍汐年多月名e 1 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入 有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位论文作者虢1 嗡扒聊繇【蝴 日期沙，年占月彦日日期：2 , o l o 年6 月舌日 知识产权保护声明 本人郑重声明：我所提交答辩的学位论文，是本人在导师指导下 完成的成果，该成果属于中山大学数学与计算科学学院，受国家知识 产权法保护。在学期间与毕业后以任何形式公开发表论文或申请专 利，均须由导师作为通讯联系人，未经导师的书面许可，本人不得以 任何方式，以任何其它单位做全部和局部署名公布学位论文成果。本 人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 第一章绪论 第一章绪论 太阳能光伏发电技术是集半导体材料技术、电力电子技术、现代控制理论技 术、蓄电池技术、电网技术及电力系统技术于一体的综合性技术，是当今新能源 发电领域的研究热点之一【i j 。目前一般认为光伏发电推广应用的两个最佳模式 是：光伏建筑一体化( b i p v ) 和大规模并网发电。近二、三十年发展表明光伏并网 发电是太阳能发电技术的主流，其中并网系统中的逆变器成为系统的核心能量转 换装割2 1 。因此研究高性能、高可靠性、具有自主知识产权的逆变器对提高我国 光伏发电技术的发展具有重要的理论和现实意义。 1 1 太阳能光伏并网发电技术现状及其发展 1 1 1 国外光伏并网发电技术现状及其进展 世界太阳能光伏产业和市场在严峻的能源形势和人类生态环境( 地球变暖) 形势压力下，在技术进步和逐步完善的法规政策的强力推动下，1 1 t 2 0 世纪9 0 年代 后半期起进入了快速发展时蝌引。如1 9 9 7 年1 2 月日本京都会议之后，美国总统宣 布了百万光伏屋顶计划，预期在l o 年内，安装总容量约为3 0 0 0 m w 。特别是自 2 0 0 4 年德国实施了经过修订的“上网电价法”以来，市场需求急剧扩大。西班牙、 欧洲纷纷宣布自己的光伏屋顶计划【4 】。从世界光伏发电市场看，光伏并网发电近 年来发展很快，累计市场份额已经超过8 0 。表1 1 表明的是世界1 9 9 6 年到2 0 0 7 年 光伏发电市场总装机容量的发展概括瞪】。 表i 11 9 9 6 - 2 0 0 7 年世界并网离网光伏发电市场发展单位：m w 年份1 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 伽r 7总量 并网l o2 44 59 61 2 4 81 9 8 43 0 64 7 68 9 11 2 5 21 5 4 32 6 0 07 5 6 6 2 离网9 09 61 1 51 0 41 1 5 21 2 1 61 4 61 3 41 9 51 9 82 0 7 2 2 6 1 7 4 7 8 合计l o o1 2 01 6 02 2 4 03 2 04 5 06 l o 1 0 8 6 1 4 5 01 7 5 02 8 2 69 3 1 2 年增 2 0 o3 3 3 32 5 2 0 3 3 3 3 4 0 6 33 5 5 67 8 0 33 3 5 22 0 6 96 1 4 9 长量 并网l o o 2 0 o2 8 1 34 8 5 2 6 2 6 8 o o7 8 0 38 2 0 48 6 3 48 8 1 79 2 8 1 2 5 份额 觞 中山大学博士学位论文 从表1 1 可以看出并网发电市场的总装机容量呈现逐年大幅度上升趋势。另据 世界能源组织( i e a ) 对太阳能光伏发电的未来发展作出如下预测【5 】：2 0 2 0 年世 界光伏发电的发电量占总发电量的2 ，2 0 4 0 年占总发电量的2 0 2 8 ，如图1 1 所示 发电量 光伏发电蟹 图1 - 1 世界能源组织对太阳能光伏发电预测 f i g 1 - 1s o l a rp h o t o v o l t a i cp o w e rg e n e r a t i o nf o r e c a s to fi e a 因此我们有理由相信随着组件效率的提高以及相关政策的支持，世界光伏并 网发电必将会得到更快的发展。目前国际著名企业，如壳牌、x a n t r e x 、s m a 、 s u n p o w e r 、b p 以及西门子太阳能光伏发电集团等均投入巨资研究与开发太阳 能光伏并网发电系统。 1 1 2 我国光伏并网发电技术现状及其进展 我国政府对并网光伏发电技术的研究十分重视。早在九五期间相关的科研机 构就始了对并网光伏发电技术的攻关，对光伏发电的并网技术、大型光伏电站使 用的控制器和逆变器技术都进行了认真的研究和攻关，取得了阶段性成果。加强 了对并网光伏发电的系统设计、关键设备研制和光伏与建筑相结合等方面的攻 关，加速了并网光伏发电技术的发展步伐，并建成了多座并网示范电站。除国家 科研支持的项目外，近年来在北京、山东、广东、西藏、海南等省市政府也相继 建成了多座光伏与建筑结合的并网示范电站。这些光伏并网示范电站的建设都大 大的推动了我国光伏并网技术的发展。十一五期间，我国的光伏发电系统的应用 一方面还将以采用户用光伏发电系统和建设小型光伏发电站为主，来解决偏远地 区无电村和无电户的供电问题。另一方面，借鉴发达国家发展光伏屋顶系统的经 验，在经济发达、现代化水平较高的大中城市的公益性建筑物和其他建筑物上推 广使用与建筑结合的光伏并网计划，计划至l j 2 0 1 0 年建设总容量5 万千瓦的屋项光 伏发电项目，截止到2 0 0 7 年底中国光伏发电市场