光伏并网发电毕业设计开题报告

毕业设计开题报告设计题目太阳能光伏发电及并网新技术研究学生姓名学号专业一、课题的目的意义：能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础。随着经济全球化进程的不断加速和工业经济的迅猛发展，世界范围内的能源短缺和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的两大重要因素，大力发展新的可替代能源已成为当务之急。太阳能发电作为一种新的电能生产方式，以其无污染、无噪音、维护简单等特点显示出无比广阔的发展空间和应用前景。光伏并网发电作为太阳能发电的主要形式之一，也越来越受到关注。因此深入研究光伏并网发电系统，对于缓解能源危机、保护环境、维护社会稳定、促进经济的可持续发展等都具有深远而重大的理论和现实意义。二、资料调查分析：太阳能是资源最为丰富的可再生能源之一，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。在光伏电池发明以前，人类对太阳能的利用主要是光和热。1939年法国科学家贝克雷尔发现，光照能使半导体材料不同部位之间产生电位差，这种现象即被称之为“光伏效应”。1954年美国贝尔实验室两位研究人员恰宾和皮尔松，根据这一原理首次研制成功实用的光电转换效率为6％的单晶硅太阳能电池，人类从此进入了将太阳能直接转换为电能的光伏发电历程。由于早期光伏电池价格昂贵且光电转换效率低，因此光伏电池的应用主要局限于科学研究及航空、军事等特殊领域。上个世纪70年代，由于两次石油危机的影响，光伏发电在发达国家受到高度的重视。光伏电池开始实现商品化生产，其生产规模和应用范围也不断扩大。随着光伏发电研究的不断深入，至今光伏发电己逐渐从特殊领域供电，如通信、边远地区居民生活用电，发展成为电网电能的一种重要补充形式。进入20世纪90年代中期，光伏模块组件产量平均每年增长率约为30％。根据国际权威机构预测，到21世纪50年代，全球直接利用太阳能的比例将会发展为世界能源结构中的13％～15％，而整个可再生能源在能源结构中的比例也将大于50％。太阳能将成为21世纪最重要的能源之一。根据可持续发展战略和环境保护的需要，在不久的将来，光伏发电必将部分取代常规能源，成为电网电能的重要组成部分。日本的政府援助计划使得日本目前在全球光伏设备生产和销售方面处于绝对的领先地位，自1974年“日光计划”实施以来，日本的太阳能市场已经迅速从研发阶段转向大规模光伏应用阶段。在过去的1993~2003年这十年间，欧洲成为继日本之后的第二大光伏市场，在生产和销售上都经历了爆炸性的增长。美国能源部制订了从2000年1月1日开始的5年国家光伏计划和2020~2030年的长期规划，以实现美国能源、环境、社会发展和保持光伏产业世界领导地位的战略目标。印度政府也对并网发电站提供财政补贴，以增加太阳能发电的产能，并降低其制造成本。印度的并网光伏发电量居于世界第五位。我国的太阳能光伏发电系统起步比较晚，但是发展速度很快。我国的光伏电池技术是从上世纪60年代发展空间用太阳能光伏电池开始起步的。2008年北京奥运会，国家将太阳能光伏电融入奥运建筑中，绿色能源的应用正是绿色奥运的具体体现，经过几十年的发展我国的太阳能发电水平尽管有了相当程度的提高，但是离大规模的应用推广还有很大的距离，光伏产业还处于成长期。随着技术的进步，光伏系统的成本会越来越低，性能越来越好，应用的领域会越来越广。【1】刘汉．山东：最大太阳能光伏电站并网．中国经济周刊【J】，2006，(12)：52·52．【2】赵玉文，刘泉．我国光伏产业现状与面临的挑战．太阳能【J】，2004，(3)：4—6．【3】赵为．太阳能光伏并网发电系统的研究【D】．博士学位论文．台肥：合肥工业大学。2003．【4】杨军．太阳能光伏发电前景展望．沿海企业与科技【J】，2005，(8)：110．112．【5】吕建，殷洪亮．太阳电池及其发展方向．中国建设动态：阳光能源【J】，2005，(10M)：78·80．【6】.VIORELB.DynamicmodelofacomplexsystemincludingPVcells,electricbattery,electricalmotorandwaterpump[J].Energy,2003,28(12):1165-1181.【7】.YUSHAIZADY,SITIHS,MUHAMMADAL.Modelingandsimulationofmaximumpowerpointtrackerforphotovoltaicsystem[C].NationalPower&EnergyConference,2004,(29-30):88-03.【8】.KOUTROULISE,KALAITZAKISK,NICHOLASC.Voulgris,DevelopmentofaMicrocontroller-BasedPhotovoltaicMaximumPowerPointTrackingControlSystem[J].IEEETRANSANTIONSONPOWERELECTRONICS,2001,16(1):47-54.三、设计方案的可行性分析和预期目标：可行性分析：可调度式并网发电系统具备储能环节，因此兼有不间断电源和有源滤波器的功能，有利于电网调峰。与不可调度式光伏发电系统相比它具有以下的优点：①系统除了可向负载或电网提供能量外，还可以在光伏器件能量不足(阴天或夜晚)时作为不间断电源。②随着可调度式系统装机容量的不断扩大，它还可以根据电网允许情况控制光伏系统功率输出，起到一定电网调峰的作用。③可调度式系统还可作为有源功率调节器用于提高电网终端的电能质量。④蓄电池可以给逆变器提供平稳的直流母线电压，减少了光伏器件因天气变化对系统运行的干扰。可调度式光伏并同发电系统示意图光伏电池的作用是将太阳辐射能直接转换成电能，供负载使用或存贮于蓄电池内备用。目前太阳能光伏电池主要有硅光伏电池和化合物光伏电池两大类。硅光伏电池效率高但是成本也高，化学物光伏电池携带包装方便、能量重量比大，而且工艺简单、成本低。但是，这种电池稳定性差、寿命短、效率低，同时对环境有污染，发展较慢。总体上，目前化合物光伏电池使用较少，在太阳能光伏发电系统中所应用的电池大部分是硅光伏电池。.太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。.蓄电池:一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍福电池或铿电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。.逆变器:太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC/AC逆变器。预期目标：1)阐明不同结构的光伏发电系统的性能和特点。2)分析蓄电池的工作原理和使用特性，详细描述蓄电池充电器的充电方法对蓄电池的容量和使用寿命的影响，最后用单片机简单设计了带有温度保护和三段充电功能的蓄电池充电器。3)分析太阳能电池的工作特点，分析获得太阳能电池最大功率点的方法。较细致的阐述定电压跟踪法，扰动观察法和滞环比较法，最后详细的说明了用模糊控制逻辑获得最大功率点的方法。4)分析逆变器的工作原理和控制方法，解释PWM的工作原理和工作特性5)设计太阳能发电装置的监控系统，包括温度采集，工作时间，数据存储，设计了液晶芯片用来显示上述数据。四、所需要的仪器设备、材料：DC一DC变换器(Buek、Boost、Buek一Boos）硅太阳能光伏电池PWM产生器PCF8563五、课题分阶段进度计划：序号起止日期工作内容阶段成果12012.2.20-3.18查找与本课题有关的资料，翻译外文资料，准备开题报告提出整体设计方案和原则，完成外文资料的翻译与开题报告22012.3.19-4.8研究建立光伏并网发电系统逆变输出环节小信号模型，研究太阳能光伏发电并网新技术。完成建立光伏并网发电系统逆变输出环节小信号模型，研究太阳能光伏发电并网新技术。32012.4.9-5.6研制高匹配参数并网逆变器，解决高匹配参数并网逆变器的工作点在输入侧与光伏电池阵列输出电压的匹配，使并网逆变器输入端电压稳定，输出端能量效率高。设计高匹配参数并网逆变器，完成高匹配参数并网逆变器的工作点在输入侧与光伏电池阵列输出电压的匹配。42012.5.7-5.27研究蓄电池混合储能控制技术。完成研究蓄电池混合储能控制技术，选取合适的电池类型。52012.5.2