太阳能电池特性研究及独立光伏发电系统实现

【摘要】：光伏发电系统分为光伏并网系统、光伏独立系统以及混合型光伏发电系统,特别是光伏独立系统不仅能够为远离电网的边远地区提供电力,而且适用于小型便携式设备上,对人们生活水平的改善有着积极意义。现阶段用于光伏发电的太阳电池主要有晶硅电池和非晶硅薄膜电池,而非晶硅薄膜电池与晶硅电池相比转换效率较低,但具有低温度系数和弱光效应好的优点,有效发电时间比晶硅时间长。 本文从太阳电池工作的基本原理出发,利用ss2622-AAA稳态太阳模拟器,设计了测量光伏电池特性的实验系统。针对非晶硅薄膜电池,通过实验测量非晶硅薄膜电池在辐照度分别为200 W /m~2、400 W /m~2、600 W /m~2、800 W /m~2、1000 W /m~2时的输出电压、电流及转换效率,分析非晶硅薄膜太阳电池的输出特性。 依据非晶硅薄膜电池的特性结合实际应用,设计光伏发电系统的容量以及蓄电池容量,搭建3kw独立光伏发电系统的整体结构,对系统每一部分的硬件设备进行选型搭配,并给出详细参数。最后完成整个系统的工程建设并投入使用,记录并分析不同福照度下的光伏组件转化效率、逆变器交流输出功率、MPPT电压以及不同温度下的MPPT电压,结果表明系统具有合理性和高可靠性。 【关键词】：太阳能电池 非晶硅薄膜 太阳模拟器 独立光伏系统
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究背景7-9
• 1.1.1 传统能源存在严重性问题7-8
• 1.1.2 人类利用新能源的希望8-9
• 1.2 光伏发电的特点和优势9
• 1.3 光伏发电的现状及发展前景9-11
• 1.3.1 国外光伏发电现状及发展前景9-10
• 1.3.2 国内光伏发电现状及发展前景10-11
• 1.4 本课题研究的意义及主要任务11-13
• 第二章 太阳能电池特性研究13-21
• 2.1 太阳能电池的原理及物理模型13-14
• 2.1.1 太阳能电池的光伏效应13
• 2.1.2 太阳能电池的物理模型13-14
• 2.2 太阳能电池分类14-16
• 2.2.1 单晶硅太阳能电池15
• 2.2.2 多晶硅太阳能电池15
• 2.2.3 薄膜太阳能电池15-16
• 2.3 太阳能电池的输出特性16-17
• 2.4 非晶硅薄膜太阳能电池的输出特性实验17-21
• 2.4.1 测试原理17
• 2.4.2 ss2622-AAA 稳态模拟器结构17-19
• 2.4.3 ss2622-AAA 稳态模拟器重要参数19
• 2.4.4 实验内容及数据分析19-21
• 第三章 光伏发电系统研究21-33
• 3.1 太阳辐射能的计算21-24
• 3.1.1 太阳辐射相关参数介绍21-22
• 3.1.2 不同斜面上太阳辐射量的计算22-24
• 3.2 光伏阵列的设计24-26
• 3.3 光伏系统的分类及组成26-29
• 3.3.1 光伏发电系统的分类26-28
• 3.3.2 独立光伏发电系统的应用28-29
• 3.4 光伏最大功率跟踪（MPPT）29-33
• 3.4.1 光伏最大功率跟踪的原理29
• 3.4.2 光伏最大功率跟踪算法29-33
• 第四章 独立光伏发电的工程应用设计33-43
• 4.1 独立光伏系统的整体结构设计33
• 4.2 设计工程概况33-34
• 4.3 系统设计34-35
• 4.3.1 光伏阵列设计34
• 4.3.2 蓄电池容量设计34-35
• 4.4 硬件设计及选型35-41
• 4.4.1 太阳能电池组件的设计35-38
• 4.4.2 逆变器的选取38-40
• 4.4.3 控制器的选取40-41
• 4.5 支架及安装部分技术要求41
• 4.6 实验监控系统41-43
• 第五章 运行数据分析43-53
• 结论与展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 攻读学位期间发表的学术论文59-60

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