Matlab面向实验室建设的太阳能发电系统设计(3)
1.3 我国太阳能资源的分布
我国的太阳能资源十分丰富，理论储量相当于每年16000亿吨标准煤，有着很大的太阳能开发和利用的潜力。我国大部分地区的年平均日辐射量大于3.5kWh/m2，西藏地区的更高达8kWh/m2。与其他同纬度的国家相比，和美国相近，远超于欧洲和日本。年日照小时数大于2000小时，年太阳辐射总量大于5000MJ/m2，具有利用太阳能的良好条件[4]。在我国人口稀少、居住分散、交通不便的广大西北偏僻边远地区，虽然经济落后，但是有着十分丰富的太阳能资源，这非常适合通过太阳光发电，发展经济，提高人民生活水平。
1.5 太阳能光伏发电系统概述
1.5.1 太阳能光伏发电系统原理及组成
太阳能光伏发电利用的是太阳能电池的光伏效应，将太阳光辐射的光能转换为直流电能的一种新型发电方式。一套光伏发电系统的基本构成部分一般包含太阳能电池板、升压装置、蓄电池(组)、逆变装置、并网装置。如图1.1：
图1.1 光伏系统的组成
太阳能电池板（光伏阵列）的作用是将太阳光能转换成电能，用以供负载使用或贮存在蓄电池中。太阳能电池板由太阳能控制器控制，控制器的作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，并减少充电过程中的损耗、使蓄电池可以达到最大的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。
升压电路(DC/DC)的作用是将光伏阵列输出的低压直流升高。
逆变器(DC/AC)的作用是将太阳能电池板或蓄电池提供的直流电逆变成工频交流电，供给交流负载使用或并入电网。
蓄电池(组)的作用是将太阳能电池板发出的直流电能储存起来，在一定条件下供负载使用。当日照充足时，太阳能电池板输出电能，除供给直流负载外，将多余的电能储存在蓄电池中；日照不足时，太阳能电池板无法工作，蓄电(组)供电给直流负载或经逆变装置供给交流负载。
1.5.2 太阳能光伏发电系统分类
光伏发电系统一般可以分为独立（离网）光伏发电系统、并网光伏发电系统、混合型光伏发电系统三种。
独立光伏发电系统是指不与电网相连的光伏发电系统。它一般由太阳能电池板、蓄电池、控制器、逆变器组成。太阳能电池板一般只在白天有光照的情况下输出电能。根据负载的需要，系统选用相应容量蓄电池作为储能设备，当发电量大于负载消耗时，充电控制器对蓄电池充电；当发电量不足时，太阳能电池和蓄电池同时对负载供电。控制器一般由充电电路、放电电路和最大功率点跟踪控制部分组成。如果独立系统要给交流负载供电，就需要逆变器，其主要作用是将直流电转换为交流。
并网光伏发电系统是指与电网相连，可给电网供电的光伏发电系统。由于与电网连接，系统中逆变器的作用就至关重要，要求其具有与电网连接的功能。目前常用的并网光伏发电系统具有两种结构形式：带有蓄电池环节的可调度式并网光伏发电系统和不带有蓄电池环节的不可调度式并网光伏发电系统。前者系统中的逆变器配有主开关和重要负载开关，使系统可以不间断电源，这对于一些重要负荷以及一些家庭用户来说很有必要。此外，该系统还可以当作功率调节器，用以稳定电网电压，消除高次谐波，进而提高电能质量。后者系统中，并网逆变器将太阳能电池板发出的直流电转换为与电网电压频率、相位相同的交流电。当太阳光照充足时，系统输出的交流电能大于负载所需，多余电能将被输入电网；夜间或光照不足时，系统输出的交流电能不能满足负载需求，系统将从电网引入电能。
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