电为，波浪发电为，海洋温差发电为，潮流发电为，风力发电为，地热发电为，核能发电为，水力发电为。由上述可见，以太阳能为代表的新能源和可再生能源是保护人类赖以生存的地球生态环境的清洁能源它将逐渐减少和替代化石能源的使用，它的广泛应用是保护生态环境，走经济社会可持续发展的必经之路。光伏并网发电即将太阳能转化为电能馈送给电网，具有无枯竭危险清洁安全无噪声应用范围广，不受资源分布地域的限制易安装，易运输，建设周期短供电系统工作可靠等优点，其在缓解能源危机以及保护环境等方面都具有重大意义。目前，欧洲美国日本大规模推广光伏并网发电的屋顶计划，方面以逐步取代终将枯竭的常规化石能源另方面避免人类的生存环境继续恶化。我国也正在进行西部太阳能发电工程，以改善西部生存条件和投资环境，促进西部经济发展。第章光伏发电在国内外的研究现状国内光伏发电的现状及前景中国的光伏发电市场目前主要用于边远地区农村电气化通信和工业应用以及太阳能光伏商品，包括太阳能路灯草坪灯太阳能交通信号灯以及太阳能景观照明等。由于成本很高，并网光伏发电目前还处于示范阶段。光伏产业包括多晶体硅原材料制造硅锭硅片生产太阳电池制造组件封装和光伏系统应用等，还有些与整个产业链相关联的产业，如各环节的专用材料制造专用设备制造，专用检测设备制造以及光伏系统平衡部件制造等。年，国家计委启动西部省区无电乡通电计划，通过光伏发电和小型风力发电解决西部七省区西藏新疆青海甘肃内蒙古陕西和四川多个无电乡的用电问题，光伏用量达到。该项目大大刺激了光伏工业，国内建起了几条太阳电池的封装线，使太阳电池的年生产量迅速达到年当年产量。为了促进我国太阳能光伏发电产业的发展，实现可再生能源中长期规划提出的发展目标，年国家发改委启动了大型并网光伏示范电站建设计划，加快解决日照资源丰富的西部八省内蒙古云南西藏新疆甘肃青海宁夏陕西无电乡用电问题，明确要求并网光伏示范电站建设规模应不小于兆瓦，同时明确了大型并网光伏电站的上网电价通过招标确定。图中国太阳电池年产量和年装机自至年，中国大陆的太阳能电池组件的产能以每年位数即年增长率超过的速度不断增长。值得注意的是，中国年太阳能电池组件生产能力达到，太阳能电池年产量达到，超过日本和德国，已跃居世界第大光伏电池生产国。年中国太阳能电池生产能力已达到，太阳能电池年产量达到。但是生产的太阳电池以上用于出口。图和表给出自年以来中国光伏市场的发展进程。表中国太阳电池年产量和年装机比较年度年产量年装机截止到年底，年中国太阳能电池生产能力已达到，中国太阳电池的累计装机已经达到。年全国电力装机，而光伏累计装机只有，仅占全国全年装机量的。图和表给出了自年以来中国光伏年装机和累计装机的现状。中国年当年光伏发电装机量仅占全球当年装机容量的，与光伏电池生产大国的身份极不相符。中国光伏年装机和累计装机统计公历年光伏装机年装机累计安装图中国的光伏年装机和累计装机表中国光伏年装机和累计装机统计年度年装机累计安装国外光伏发电的现状及前景自年发现光生伏打效应和年第块实用的光伏电池问世以来，太阳能光伏发电取得了长足的进步，但是它的发展仍然比计算机和光纤通讯要慢得多。年的石油危机和世纪年代的环境污染问题大大促进了太阳能光伏发电的发展。随着人们对能源和环境问题认识的不断提高，光伏发电越来越受到各国政府的重视，科研投入不断加大，鼓励和支持光伏产业发展的政策也不断出台。以年美国总统克林顿的百万太阳能光伏屋顶计划为标志，日本还有欧洲的德国丹麦意大利英国西班牙等国也纷纷开始制定本国的可再生能源法案，刺激了光伏产业的高速发展。年以来，全球光伏产业连续年以以上的速度增长，年全球光伏电池产量为，到年已高达,增长了。年开始，德国对可再生能源法进行了修订，新的补贴法案促成了德国光伏市场随后的爆发，随之而来的是发达国家间新轮的政策热潮和全球光伏市场的更高速膨胀。年世界光伏电池年产量达到，年增长率高达，年产量达，增长率仍有图，年，美国加州州长施瓦辛格提出了要在加州实施百万个太阳能屋顶计划，在未来年内建设光伏发电系统的提案，这象征着美国光伏政策的新纪元的到来。正是由于欧洲日本和美国强有力的政策推动，全球太阳能光伏发电系统市场才呈现出今天欣欣向荣的景电能。目前工程上应用的光伏阵列般是由定数量的晶体硅太阳能电池组件按照系统需要的电压的要求串并联组成的。并网逆变器是整个光伏并网发电系统的核心，它将光伏阵列发出的电能逆变成的正弦波电流并入电网。电压型逆变器主要由电力电子开关器件组成，以脉宽调制的形式向电网提供电能。控制器般由单片机或芯片作为核心器件，控制光伏阵列的最大功率点的跟踪控制逆变器并网电流的功率和波形。继电保护装臵可以保证光伏并网发电系统和电网的安全性。光伏并网发电系统的分类光伏并网发电系统有单级式光伏并网发电系统和两级式光伏并网发电系统。单级式光伏并网发电系统中，并网逆变器要同时完成和并网电流控制的任务，即保证光伏阵列输出功率最大化的前提下控制并网电流与电网电压同频同相两级式光伏并网发电系统中，并网逆变器只需进行逆变控制，光伏阵列最大功率点跟踪由前级变换器完成，并网逆变器通过控制变换器的输出电压实现系统功率平衡，并网逆变器控制的任务是保证输出电流与电网电压频率相位完全致。光伏阵列模块工作点跟踪控制光伏阵列输出特性太阳能电池是利用半导体光伏效应制成,它是将太阳辐射能直接转换为电能的器件。太阳能电池电路模型见图。光生电流,正比于太阳能电池的面积和入射光的辐照度暗电流旁路电阻串联电阻电池的外负载电阻电池的开路电压。图太阳能电池电路模型输出负载上电压电流关系式中电子电荷量及波尔兹曼常数太阳能板的理想因数太阳能板的温度太阳能板的逆向饱和电流，与有关。由光伏电池数学模型分析可知,太阳能电池的输出是个随光照条件及温度等因素变化的复杂变量。图为太阳能电池在标准测试条件下，即光照,时的典型输出特性。太阳能板的输出开路电压和输出短路电流的值由生产厂家给出。由图光伏电池输出特性曲线可知,光伏电池在输出电压较低时,其输出电流几乎不变，可以看成个直流恒流电源。光伏电池的曲线是个单峰值曲线，光伏电池输出功率随输出电压变化而变化，在变化过程中存在个最大值。图太阳能电池典型输出曲线控制方法观察光伏电池输出功率特性曲线可知,太阳能电池有个最优工作点,叫做最大功率点,它取决于电池板温度和光照大小,不同的温度和光照条件下太阳能电池有不同的最大功率点。即使在同温度和光照条件下,由于太阳能电池的工作电压不同,也会使太阳能电池输出功率不同。要使光伏电池尽可能地工作在最大功率点,需要使用最大功率点跟踪控制。最常用的最大功率点跟踪方法有恒定电压跟踪法扰动观察法电导增量法等。恒定电压跟踪法通过观察光伏系统关系曲线图，发现在定的温度下，当日照强度较高时，诸曲线的最大功率点几乎都分布在条垂直线的两侧，这说明光伏阵列的最大功率输出点大致对应于恒定电压，这就大大简化了的控制设计，即人们仅需从生产厂商处获得数据，并使阵列的输出电压钳位于值即可，实际上是把控制简化为稳压控制，这就构成了式的控制。采用较之不带的直接耦合工作方式要有利得多，对于般光伏系统可望获得多至的电能。但这种控制方式忽略了温度对开路电压的影响，特别是在环境温度变化比较大的场合，会产生较大的偏差，从而浪费较大的电能。控制的优点是控制简单，易实现，可靠性高系统不会出现振荡，有很好的稳定性可以方便地通过硬件实现。缺点是控制精度差，特别是对于早晚和四季温度变化剧烈的地区必须人工干预才能良好运行，更难预料风沙等影响。图采用控制的控制流程图扰动观察法扰动观察法的原理是在每个控制周期用较小的步长改变太阳能电池阵列的输出，改变的步长是定的，方向可以是增加也可以是减少，控制对象可以是太阳能电池阵列的输出电压或电流，这过程称为扰动然后，通过比较干扰周期前后太阳能电池阵列的输出功率，如果输出功率增加，那么继续按照上周期的方向继续干扰过程，如果检测到输出功率减少，则改变干扰的方向。当扰动达到稳态后，光伏阵列的实际工作点在其最大功率点附近的个小范围内来回振荡，从而导致部分功率损失其次，难以选择合适的变化步长，步长过小，跟踪的速度缓慢，太阳能电池阵列可能长时间运行于低功率输出区，步长过大，太阳能电池阵列在最大功率点附近的振荡又会加大，跟踪精度下降，从而导致更多的功率损失。由上可归纳出扰动观察法具有以下优缺点优点跟踪方法简单，被测参数少，传感器精度要求不高，从而易于实现缺点太阳能电池阵列只能在最大功率点附近振荡运行，导致定的功率损失跟踪步长对跟踪精度和跟踪速度无法兼顾在外部环境突然变化时会出现误判现象。所以，扰动观察法适合于日照强度变化比较缓慢场合。图扰动观察法控制流程图电导增量法由光伏电池的曲线可以看出，在最大功率点处的斜率为零。通过简单的数学推导后如下求功率对电压的导数达到最大功率点时有下式成立最大功率点右边时有下式成立最大功率点左边时有下式成立上面推导表明当太阳能电池阵列工作在最大功率点的条件是输出电导的变化量等于输出电导的负值。若不相等，则要判断大于零还是小于零，判断其处于最大功率的左边还是右边，然后决定下步扰动的方向。电导增量法的优点是在日照强度发生变化时，太阳能电池阵列输出电压能以平稳的方式追随其变化，而且稳态的电压振荡也较扰动观察法小。电导增量法的缺点是太阳能电池阵列可能存在个局部的最大功率点，这种算法可能导致系统稳定在个局部的最大功率点，如同扰动观察法样，增量电导法的变化步长也是固定的。电导增量法适合用于光强变化快速和缓慢的各种场合，但是它对于控制器