文 献 综 述

一、课题背景

在全球经济迅猛发展的今天，能源危机已经成为世界性的共同问题，发展绿色清洁能源已成为人们的共识。太阳能资源丰富，无偿利用，无需运输，具有绿色环保、取之不竭的特点 ^[1] ，有良好的经济效益与社会效益，而开发利用太阳能主要的方向是通过光电效应，将太阳能转变为电能。户用楼外光伏发电站，其原理是通过光伏电池阵列来收集太阳辐照能，由蓄电池把所收集到的能量加以转化，一般情况下是转变成单相或者是三相的交流电，供人们日常生活利用。太阳能光伏电池突出的优点是没有任何中间转换的过程来实现由光能到电能直接的转换；此外，还具备寿命长（使用寿命25年以上），结构简单且紧凑，比功率（功率与装置质量之比）高和运行可靠、方便等优点^[2]。

在设计太阳能电站基础之上，利用光伏软件对所设计的太阳能光伏系统作出仿真和建模并对数据加以分析，对于光伏发电系统的初步设计及优化有着极为重要的意义。它使我们能够对系统有充分的了解，从而作出较为合理的判断，选择最优方案，用最低的成本来获得最大化的经济效益^[3]。

二、太阳能光伏发电系统的组成

家用太阳能光伏系统依据用电的负载特点，可以划分为直流输出系统、交流输出系统、直流和交流混合系统等若干种，其最大的区别是在于系统有否带逆变器。通常来讲，小型户用太阳能发电系统组成主要有太阳能光伏组件、蓄电池组、光伏逆变器、控制器等部分。家用太阳能光伏发电系统的组成框架如图1所示 ^[4],[5] 。

光伏电池是根据半导体的伏打效应把辐射能转变为电能的一种器件。电池方阵是光伏发电的核心，它可以将太阳光能直接转变为电能，并由控制器把阵列产生的电能保存在蓄电池中。光伏系统工作时，控制器将蓄电池保存的能量按需求分配于各个工作负载上。整个系统的电力传输及分配由光伏控制器控制，并对蓄电池起到了防护作用，防止过充或过放电，即在蓄电池放电过深时，光伏控制器会自动阻断负载，当蓄电池充电过久时，光伏控制器将智能切断电路，阻止电池继续充电。在一般情况下，控制器具有最大功率点跟踪及控制逆变器并网输出电流的频率、波形和功率等，以保证输出功率和光伏阵列最大功率的电能平衡。光伏发电系统的配套设施，包括布线系统、监控运行和检测系统、防雷系统和接地设计^[6] 。

图 1 家用太阳能光伏发电系统的简要组成图

三、太阳能光伏电站的运行特点

（1）太阳能光伏发电的时间较久