光伏建筑发电系统的分析与实现(附件)【字数：9669】
摘 要随着时代的发展和社会的进步，人们对资源的需求量越来越大，但资源的不断开采与利用也带来了一系列的问题环境不断被破坏，可供人们使用的石油、煤炭和天然气等不可再生资源越来越少。因此，人们不断寻求新能源来改善能源短缺问题，来改善能源短缺的问题。太阳能就是清洁能源之一，它通过光生伏特效应将光能直接转变为电能，我们把太阳能发电产品集成到建筑上的的技术，称作光伏建筑一体化(BIPV)。本论文对光伏建筑发电系统进行介绍与分析，首先介绍了光伏发电系统的主要结构和太阳能电池的参数特性，为后文的研究提供理论基础，然后主要分析了太阳能发电的控制系统，如最大功率点的跟踪，基于面积等效的SPWM技术，目的是提高发电效率和应对负载变化时如何提供稳定的电压。
Key words:Photovoltaic Buildings; Control Systems; Maximum Power 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2光伏建筑发电系统国内外的研究状况 1
1.2.1国内研究现状 1
1.2.2国外研究现状 2
1.3结构框架 2
第二章 光伏建筑发电系统 3
2.1光伏发电的原理 3
2.2光伏发电系统的分类 3
2.3光伏发电在BIPV上的应用 3
2.3本章小结 4
第三章 光伏建筑发电系统的硬件分析 5
3.1逆变硬件电路及功能 5
3.2SPWM驱动电路 6
3.2.1IR2110驱动芯片内部结构及自举原理 6
3.2.2IR2110驱动芯片时序 7
3.3单片机PWM输出规则 8
3.4电压电流交流采样电路 8
3.4.1 采样保持电路 9
3.4.2采样输出波形 11
3.5 单片机AD转换及算法实现 11
3.6本章小结 12
第四章 光伏建筑发电系统的功率分析 13
4.1光伏建筑发电系统的功率问题 13
4.1.1温度特性 13
4.1.2辐射强度特性 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
4.1.3最大功率特性 14
4.2太阳能电池最大功率点跟踪方法 15
4.2.1恒电压控制法 15
4.2.2干扰观测法 15
4.3最大功率跟踪采用的硬件电路 15
4.3.1 Buck降压电路及算法 15
4.3.2Boost斩波升压电路及算法 16
4.3.3BoostBuck升降压电路及算法 16
4.4本章小结 17
结束语 18
致 谢 19
参考文献 20
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
光伏建筑一体化(BIPV)，以下简称BIPV，是建筑与光伏产品相结合后所产生的，由20世纪90年代的专家提出，在当前电力产品领域太阳能的发电产品在建筑方面的应用属于新技术。光伏产品一是可以提供建筑的基本用电，二是可以提供外围维护，是一种利用可再生太阳能清洁能源发电的绿色建筑技术。21世纪以来，为了应对建筑采暖和空调能耗的不断增长，光伏建筑一体化应运而生[13]。
石油、天然气和煤炭是地球上的主要资源，它们的占比分别为41%、23%和27%，按目前能够查明的能源储量和消费速度来估算，这些能源资源最多可供世界人类消费160多年，能源危机在不久的将来成为世界各个国家所面临的共同问题[45]。与此同时，和国内煤炭价格不断上调和国际石油价格持续上涨，我国的能源供应处于相当严峻的形势。所以，减少对传统常规能源的消耗、节能减排、环境保护、开发并利用可再生新能源已经引起了我国政府及世界各国政府的高度重视，在这些资源中太阳能资源恰好是最丰富，较为方便利用的可再生能源之一，它在国际范围内分布广泛，其优势在于不会对环境造成污染，是当前在世界上普遍的被认为是最为理想的替代性能源[67]。
BIPV的能源—太阳能，由于具备可再生、无污染的优势，所以当期应用的开发被实现时，可以充分的提高建筑物的能效，以此来彻底杜绝环境污染、能源危机等问题的产生，所以BIPV一直广受国际上的广泛关注和重视在以美国、日本和英国为首的国家，为了促成BIPV技术的开发与应用，已制定了大量的政策[89]。
1.2光伏建筑发电系统国内外的研究状况
1.2.1国内研究现状
现今，我国光伏产业的发展速度飞快。光伏产业在我国发展的几十年来，今年是发展最好的一年[10]。从中国电子材料行业协会最新调查统计来看，2011年我国的多晶硅的产量比去年相比整整多八十四个百分点。我国已经成为整个世界多晶硅的生产大国之一[11]。
我国光伏产业的区域集群化的现象已经非常明显了，依托区域资源优势和产业基础，我国在江苏、浙江、四川、河北、河南等地形成了区域产业中心[12]。如今，我国光伏产业在海外已经设立工厂并且实行了并购计划，准备将光伏产业推向国际。
我国接连发布了多项政策，以支持BIPV技术的开发实现应用，例如《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行方法》等。此外我国政府部门还开启了关于光伏电站的项目招标活动。截止到2010年，我国利用BIPV技术而开发的光伏产品，装机容量已高达800MW，其中新增加的有500MW。由于科技的发展，光伏组件的成本急剧下降，加上政府出台各种政策来扶持光伏产业，因此，光伏产业的发展前途一片光明[13]。
1.2.2国外研究现状
早在20世纪中期，麻省理工的专家就建成了被命名为W号的实验太阳房，该实验太阳房的建成是基于对太阳能集热器的利用而形成的，并以此用来制造热源，实现供暖。所以，其在研发的早期阶段属于主动接收式太阳房[1415]。在此基础上，20世纪中后期太阳房在洛夫、马森等地纷纷涌现。太阳防的运行成功意味着从技术层面而言，太阳能可以实现供热。但是因为成本比较高,主动式的太阳能的普及范围不及被动式的太阳防。直至20世纪末期，太阳能而开发的产品具有高效性，例如吸收式制冷机、太阳集热器等，在这种产品高效的背静下主动式太阳房的普及范围才能不断拓展[16]。
Key words:Photovoltaic Buildings; Control Systems; Maximum Power 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2光伏建筑发电系统国内外的研究状况 1
1.2.1国内研究现状 1
1.2.2国外研究现状 2
1.3结构框架 2
第二章 光伏建筑发电系统 3
2.1光伏发电的原理 3
2.2光伏发电系统的分类 3
2.3光伏发电在BIPV上的应用 3
2.3本章小结 4
第三章 光伏建筑发电系统的硬件分析 5
3.1逆变硬件电路及功能 5
3.2SPWM驱动电路 6
3.2.1IR2110驱动芯片内部结构及自举原理 6
3.2.2IR2110驱动芯片时序 7
3.3单片机PWM输出规则 8
3.4电压电流交流采样电路 8
3.4.1 采样保持电路 9
3.4.2采样输出波形 11
3.5 单片机AD转换及算法实现 11
3.6本章小结 12
第四章 光伏建筑发电系统的功率分析 13
4.1光伏建筑发电系统的功率问题 13
4.1.1温度特性 13
4.1.2辐射强度特性 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
4.1.3最大功率特性 14
4.2太阳能电池最大功率点跟踪方法 15
4.2.1恒电压控制法 15
4.2.2干扰观测法 15
4.3最大功率跟踪采用的硬件电路 15
4.3.1 Buck降压电路及算法 15
4.3.2Boost斩波升压电路及算法 16
4.3.3BoostBuck升降压电路及算法 16
4.4本章小结 17
结束语 18
致 谢 19
参考文献 20
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
光伏建筑一体化(BIPV)，以下简称BIPV，是建筑与光伏产品相结合后所产生的，由20世纪90年代的专家提出，在当前电力产品领域太阳能的发电产品在建筑方面的应用属于新技术。光伏产品一是可以提供建筑的基本用电，二是可以提供外围维护，是一种利用可再生太阳能清洁能源发电的绿色建筑技术。21世纪以来，为了应对建筑采暖和空调能耗的不断增长，光伏建筑一体化应运而生[13]。
石油、天然气和煤炭是地球上的主要资源，它们的占比分别为41%、23%和27%，按目前能够查明的能源储量和消费速度来估算，这些能源资源最多可供世界人类消费160多年，能源危机在不久的将来成为世界各个国家所面临的共同问题[45]。与此同时，和国内煤炭价格不断上调和国际石油价格持续上涨，我国的能源供应处于相当严峻的形势。所以，减少对传统常规能源的消耗、节能减排、环境保护、开发并利用可再生新能源已经引起了我国政府及世界各国政府的高度重视，在这些资源中太阳能资源恰好是最丰富，较为方便利用的可再生能源之一，它在国际范围内分布广泛，其优势在于不会对环境造成污染，是当前在世界上普遍的被认为是最为理想的替代性能源[67]。
BIPV的能源—太阳能，由于具备可再生、无污染的优势，所以当期应用的开发被实现时，可以充分的提高建筑物的能效，以此来彻底杜绝环境污染、能源危机等问题的产生，所以BIPV一直广受国际上的广泛关注和重视在以美国、日本和英国为首的国家，为了促成BIPV技术的开发与应用，已制定了大量的政策[89]。
1.2光伏建筑发电系统国内外的研究状况
1.2.1国内研究现状
现今，我国光伏产业的发展速度飞快。光伏产业在我国发展的几十年来，今年是发展最好的一年[10]。从中国电子材料行业协会最新调查统计来看，2011年我国的多晶硅的产量比去年相比整整多八十四个百分点。我国已经成为整个世界多晶硅的生产大国之一[11]。
我国光伏产业的区域集群化的现象已经非常明显了，依托区域资源优势和产业基础，我国在江苏、浙江、四川、河北、河南等地形成了区域产业中心[12]。如今，我国光伏产业在海外已经设立工厂并且实行了并购计划，准备将光伏产业推向国际。
我国接连发布了多项政策，以支持BIPV技术的开发实现应用，例如《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行方法》等。此外我国政府部门还开启了关于光伏电站的项目招标活动。截止到2010年，我国利用BIPV技术而开发的光伏产品，装机容量已高达800MW，其中新增加的有500MW。由于科技的发展，光伏组件的成本急剧下降，加上政府出台各种政策来扶持光伏产业，因此，光伏产业的发展前途一片光明[13]。
1.2.2国外研究现状
早在20世纪中期，麻省理工的专家就建成了被命名为W号的实验太阳房，该实验太阳房的建成是基于对太阳能集热器的利用而形成的，并以此用来制造热源，实现供暖。所以，其在研发的早期阶段属于主动接收式太阳房[1415]。在此基础上，20世纪中后期太阳房在洛夫、马森等地纷纷涌现。太阳防的运行成功意味着从技术层面而言，太阳能可以实现供热。但是因为成本比较高,主动式的太阳能的普及范围不及被动式的太阳防。直至20世纪末期，太阳能而开发的产品具有高效性，例如吸收式制冷机、太阳集热器等，在这种产品高效的背静下主动式太阳房的普及范围才能不断拓展[16]。
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