光伏发电系统中DC变换器设计与MPPT技术研究(2)
随着中国人口快速增长，人民生活质量不断提高，对于能源的需求量也越来越高。根据数据统计：在过去10年中，中国的天然气消耗年均增长16%，2010年达到了1070×108m3；2011年，中国煤炭消耗总量约为35亿吨；2012年，中国石油消耗量同比增长5%，达到了5亿吨。能源消耗速度的骤增，导致我国化石能源剩余量日渐减少。据分析，我国煤炭可供开采量已不足百年，天然气仅够提供60年，而石油储量仅仅能供应20年。[1]
因此，为了应对日益严重的环境和能源问题，使社会实现可持续发展，迫使我们必须加强可再生能源的开发和利用。
可再生能源包括太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物质能等。目前技术较为成熟、可大规模利用的有太阳能、风能、燃料电池和沼气。到目前为止，除水电以外，全球可再生能源发电的总容量已达4×104MW，其中太阳能发电机组容量约为1×104MW。
1.2太阳能光伏发电概述
1.2.1光伏发电的意义
为了能够长期稳定的供应能源，人类社会必须实施可持续发展战略，逐步改变依靠化石能源消耗的能源利用模式，大力开展新能源的开发和利用，并开展节能减排活动。
在当前高科技创新领域中，最理想、最具可持续发展的可再生资源，莫过于太阳能了。光伏系统直接将太阳能转换成电能，消除了机械运动和中间过程，使其具备高发电效率，技术开发潜力非常大。实践证明，在高于25年的寿命期内，光伏系统的运行发电几乎没有任何排放：没有排出废渣、废料、废水、废气等，碳排放量几乎为零，不会产生噪声污染，不会对环境和人产生危害，因此太阳能是当今最合适的环保型电力能源资源。[2]
据实验显示，硅太阳能电池的转换效率约为15％，是生物质能的10-30倍。有专家统计得出，中国的太阳能资源约为2.1万亿千瓦，因此只需开发其中的1％，就可以达到210亿千瓦，此数据远远超过风能的2.53亿千瓦、水电能的3.78亿千瓦以及生物质能的1亿千瓦。
太阳能光伏发电以其技术成熟、资源简易可得、应用简单等一系列优点，在所有可再生能源中具有十分明显的优势。随着不断下降的太阳能光伏电池成本、快速发展的太阳能光伏发电的技术，太阳能光伏发电将从替代能源逐步转变为常规能源，为我国未来的发展做出越来越重要的贡献。因此，不论从环境保护来讲，或是从能源战略来看，大力发展太阳能光伏发电都势在必行。
1.2.2我国光伏发电现状和前景
近年来，我国的大型光伏并网得到了快速建设，以华能、国电、华电、中节能等大型电力公司为主，在我国投资建设了数十兆瓦的大型电站，我国太阳能光伏产业逐渐实现了自给自足。
早在上世纪70年代，我国太阳能电池发电成本高达200元/千瓦时；上世纪80年代，我国的光伏产业处于刚起步阶段，发电成本约为40元/千瓦时；进入21世纪以来，我国自主研发了单晶硅光伏电池，其发电成本略有上升，约为44元/千瓦，而非晶硅电池的发电成本约为24元/千瓦时；至2008年，我国光伏电池发电成本降至10元/千瓦时；至2010年底，我国光伏电池的发电成本已降到1元／千瓦时左右，与常规发电成本基本相等。[3]
2002年，“西部省区无电乡通电计划"的实施解决了西部七个省区700多个无电乡的用电问题，，这一项目大大刺激了我国光伏产业的发展。自2009年7月“金太阳示范工程”正式启动以来，中国的光伏市场持续呈现高速增长，年均增长率超过200%。2011年8月26日，国家发改委颁布《太阳能光伏发电上网电价政策通知》，正式对非招标太阳能光伏发电项目实行全国统一的标杆上网电价，明确规定每千瓦时上网电价分别为1元和1.15元。该政策被认为是启动中国太阳能光伏市场最有效的举措。2013年，我国电池组件产量约为26GW，占全球份额超过60%，同比增长13%。国内市场也在快速增长，新增装机量超过12GW，累计装机量已超过20GW。