AT89C51单片机户用光伏发电控制系统设计+电路图+程序(2)
1.2 光伏发电的发展前景
光伏发电作为全世界上一个发展速度比较快的产业。本世纪以来，在常规能源的有限和环境压力的增加，为实现能源和环境的可持续发展，世界各国都在开始参与到建设和利用太阳能等可再生能源的开发利用研究，光伏发电在世界上的竞争力不断提高，已经是全球最为受重视的新能源发电技术。
全年增加光伏装机1.4千万千瓦，其中分布式800万千瓦，光伏电站600万千瓦，这是国家能源局2014年初计划的发展目标，这是国家能源局2014年初计划的发展目标。但是因为政策的整改等因素的影响，这一个项目最终没能落实。后来之所以国家能源局调整了政策，是为了能够稳定增大光伏发电应用市场，以及防止再现2014年这样的难堪局势。2015年下达全国1780万千瓦的新的光伏电站建设规模，在规模内的项目可以享受国家可再生能源基金补贴。各地区能源主管部门要对屋顶光伏分布式发电项目和所有发给自己使用的地面分布式光伏项目，时刻准备着接受项目注册，实时处理并网手续，该项目建成以后即纳入补贴范围，这些项目将不限制建设规模。
按照国家能源局计划，在2020年度全国光伏装机容量将要达到15GW，其中60%为分布式。装机容量实际上比2014年多了6GW，这一举动反映了能源局发展新能源的决心，同时体现了中国政府节约能源和减少二氧化碳等有害气体的排量，能够消除雾霾的信心。可以预见的是，2015到2020年每一年装机容量将超过15GW。从2021年到2030年，太阳能发电装机容量将以每年大于10GW增长，让光伏产业成为一个持久的、稳定的中国经济引擎。
2. 户用光伏发电系统的装机容量的配置
户用光伏发电系统的装机容量首先应该考虑安装空间和用户用电量。现在市场上的光伏电池组件有很多种类，如单晶硅、多晶硅、非晶硅等,可以参照商品的性能及质量保障等进行选择，目前市场上普遍使用的光伏组件是单晶硅和多晶硅，虽然单晶硅比多晶硅的光电转换效率稍微高一点，可是相对比原料价钱以及复杂的电池制造工艺的单晶硅，多晶硅材料制造更加轻易，减小耗电量，总的生产成本低。故本设计选用信恒节能环保科技有限公司单块容量为250W的多晶硅电池组件作为户用光伏发电系统的电源，其产品参数如表1，根据屋顶面积大致估算装机容量，屋顶太阳能光伏系统安装所需面积如表2所示。
表1 XH-255产品参数
最大功率
PM 最大工作电压(V) 最大工作电流(A) 开路电压(V) 短路电流(A) 尺寸
250Wp 30.9V 8.09A 37.7V 8.76A 1642×994×40mm
表2 装机容量所需面积
装机容量 2KWp 4KWp 5KWp 6KWp 8KWp 10KWp
所需面积(m2) 30 60 75 90 120 150
块数 8 16 20 24 32 40
3. 系统总体结构
由升压环节、逆变环节、最大功率点（Maxinm um Power Point Tracking 简称MPPT）跟踪等模块构成户用光伏逆变系统，升压环节是把光伏组件输出的低压直流电的电压进行提升到一定的数值，通过控制驱动IGBT的PWM波形的占空比，即可调节输出电压的大小，达到要求后送到逆变环节进行处理，同时还实现光伏阵列的最大功率的目的。逆变环节进行直流转交流逆变，转换为220V/50Hz的交流电供负载使用，余电再并入电网。加入最大功率点跟踪环节主要目的是提高工作效率，因为光伏板会随着太阳光照强度等外部环境的改变而改变，导致效率不稳定。单级式、双级式、多级式功率变换器结构是目前户用光伏发电系统的主要结构。单级式虽然结构简单，但体积大、功率密度低、较容易发生工频噪音；双极式变换器能够在前级直流变幻中实现MPPT控制，在后级逆变器中实现并网；虽然多级式有高的功率密度、良好的动稳态性能、电压失真度小、转换效率高等优点，但电路结构和控制方法都是很复杂的，并且经过多次转换后，系统的效率会有所降低。故本文选择双极式结构，如图1所示。