小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的設(shè)計文獻綜述

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1、文獻綜述小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的設(shè)計1前言部分能源是人類社會生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，在過去的200多年中，建立在煤、石油、天然氣等化石燃料基礎(chǔ)上的能源體系極大的推動了人類社會的發(fā)展。然而，人們在物質(zhì)和精神生活不斷提高的同時，也意識到大規(guī)模使用這些化石燃料所帶來的嚴重后果，資源日益枯竭，環(huán)境不斷惡化，這些問題已經(jīng)展現(xiàn)在人們的面前[1]。由于常規(guī)能源的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，不能滿足其經(jīng)濟發(fā)展的需要，一次能源面臨枯竭的危機是大力發(fā)展太陽能發(fā)電的主要原因之一。據(jù)有關(guān)資料顯示，按照目前能源的消耗速度，世界一次能源最多

2、只能再用200年左右[2]。而傳統(tǒng)獲得電能的主要方式需燃燒大量煤炭、石油等石化材料。隨著現(xiàn)代社會發(fā)展對能源需求的不斷增加，可供利用的煤炭、石油等一次能源日益枯竭，如不盡早尋求新的替代能源，人類遲早將面臨化石燃料枯竭的危機局面。而新能源如太陽能、風(fēng)能、潮汐能等可再生能源在全球范圍的發(fā)展讓人們在能源危機的焦慮中，得到不少慰藉[3-4]。當前，由于燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬噸含硫化合物物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán)境遭到嚴重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量；局部地區(qū)形成酸雨，嚴重污染水土。我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，僅燃煤產(chǎn)生的SO2

3、就占了全國排放總量的25％，有48個城市的S02超過國家二級排放標準，有82個城市出現(xiàn)過酸雨，超過國土面積40％，其中僅1998年酸雨沉降造成的經(jīng)濟損失就約GNP(國民生產(chǎn)總值)的2％。由于污染造成經(jīng)濟損失，2004年全國環(huán)境污染造成經(jīng)濟損失占當年GDP的3.05％，超過5000億。室外空氣和水污染對于中國經(jīng)濟造成的健康和非健康損失的總和每年1000億美元(約相當于中國GDP的5.8％)，因此需要大力提高可再生能源在能源消費中的比重。而化石燃料產(chǎn)生另一大環(huán)境問題是“溫室效應(yīng)”，由于化石燃料燃燒排放大量的溫室氣體CO2而產(chǎn)生溫室效應(yīng)，引起全球氣候變

4、化[5-7]。全世界每天產(chǎn)生約一億噸溫室效應(yīng)氣體，己經(jīng)造成極為嚴重的大氣污染。如果不加控制，溫室效應(yīng)將融化兩極的冰山，這可能使海平面上升，四分之一的人類生活空間將由此受到極大威脅，這一問題己提到全球的議事日程，其影響甚至已超過了對環(huán)境的污染，有關(guān)國際組織已召開多次會議，限制各國二氧化碳等溫室氣體的排放量。普通燃料能源正在日漸減少，對環(huán)境的危害卻日益突出。這個時候，全世界都把目光投向了可再生資源，希望可再生資源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長遠的可持續(xù)發(fā)展[8-10]。2主題部分2.1光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀和前景太陽能是一種不受任何人的控制與壟斷，是無私、

5、免費、公平地給予人類的可再生能源。在常規(guī)能源供給緊張和環(huán)保壓力不斷增大的背景下，世界上許多國家掀起了開發(fā)和利用太陽能的熱潮，使太陽能的應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的拓展。2.1.1國外發(fā)展現(xiàn)狀1839年，法國物理學(xué)家埃德蒙貝克勒爾意外發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng)：將兩片金屬浸人溶液構(gòu)成的伏打電池，當受到陽光照射時會產(chǎn)生伏打電動勢。他把這種現(xiàn)象稱為“光生伏打效應(yīng)”(Photovoltaiceffect)，簡稱“光伏效應(yīng)”。1883年，有人在半導(dǎo)體硒和金屬接觸處發(fā)現(xiàn)了固體光伏效應(yīng)。以后，人們即把能夠產(chǎn)生光生伏打效應(yīng)的器件稱為“光伏器件”。由于半導(dǎo)體P-N結(jié)在太陽光照射下的光電

6、轉(zhuǎn)換效率最高，所以通常把這類光伏器件稱為“太陽能電池”(Solarcell)[11-13]。2.1.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀從科學(xué)原理角度看，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，是最具有應(yīng)用前景的太陽能利用方式之一，將逐步成為我國能源的綠色支柱，從補充能源成長為替代能源。中國太陽能資源非常豐富，據(jù)估算，中國陸地表面每年接收的太陽輻射能約50×10璩千焦，約相當于1700億噸標煤。從全國太陽能輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南東部和西部以及臺灣省的

7、西南部等廣大地區(qū)的太陽能輻射總量都很大。尤其是青藏高原地區(qū)最大，這里平均海拔高度在4000米以上，大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時間長。例如被人們稱為“日光城”的拉薩市，1961-1970年間的年平均日照時數(shù)為3005.7小時，相對日照率為68％，年平均晴天為108.5天，陰天為98.8天，太陽總輻射為8160兆焦／(米2·年)，比全國其他省、區(qū)和同緯度的地區(qū)都高。全國以四川和貴州兩省的太陽年輻射總量為最小，其中尤以四川盆地為最小，那里雨多、霧多，晴天較少。例如素有“霧都"”之稱的成都市，1961-1970年，年平均日照時數(shù)僅為1152.

8、2小時，相對日照率為26％，年平均晴天為24.7天，陰天達244.6天。其它地區(qū)的太陽年輻射總量居中。所以太陽能資源在中國進行開發(fā)利用的