光伏技术研发范文
光伏技术研发范文第1篇
【关键词】光伏发电并网光伏独立光伏
中图分类号：TM6文献标识码：A文章编号：
光伏发电系统按照是否与公共电网相连，可以分为并网和独立两种类型。本文分别对这两种技术做了简要的研究。
一、我国光伏发电的发展
中国光伏发电产业始于20世纪70年代，2000年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量及其装机容量逐年稳步增加。2011年，我国装机容量达到2.4 GW，截至2011年底，光伏系统累计装机总容量已达到3GW。
光伏发电技术在我国应用的近几十年中，太阳能发电走过了从空间应用、地面小规模应用到现在的地面较大规模利用时代，从2002～2011年，特别是2002年基本解决了全国近800个无电乡的乡政府用电问题。规模如此之大，在国际上也是空前的。在接下来的2——3年内，我国解决了 11592个自然村和16889个行政村的用电问题。由于所有的这些村庄都处于偏远地区，十分分散，只能建造独立的太阳能发电系统。
到2020年前，随着成本将不断下降，政府扶持政策的不断推出，我国太阳能光伏发电产业将会得到不断的完善和发展，2005——2010年，我国的太阳能电池主要用于独立光伏发电系统，在2010年以后，随着太阳能光伏电池成本的大幅下降，发电成本也随着降低，2011年，每千瓦发电成本降至1.0元，而2010——2020太阳能光伏发电将会由独立光伏发电系统转向并网发电系统，发电成本到年将约为0.6元每千瓦时。2020年，我国太阳能光伏产业的技术水平有望达到世界先进行列。
二、光伏并网发电系统
1、系统结构
通常光伏并网逆变器主电路采用电压型逆变的拓扑结构，如图1所示。
图1 主电路拓扑结构
系统采用三相桥的电路结构，逆变电压通过电感与电网相连，实现光伏系统的并网运行。并网运行模式下，系统的控制目标是使逆变器输出之正弦波电流的频率和相位与电网电压的频率和相位相同，电流的大小由光伏阵列输出的功率决定。
2、光伏阵列的最大功率点跟踪（MPPT）
光伏阵列的特性曲线如图2a所示，阵列工作点不同决定了它的输出功率也不同。光伏阵列最大功率点跟踪的原理是：通过检测光伏阵列在不同工作点下的输出功率，经过比较寻优，找到光伏阵列在确定日照和温度条件下输出最大功率时对应的工作电压。具体实现方法如下：首先使光伏阵列工作于某一确定电压值，然后扰动太阳电池输出电压值(UPV+U)，再测量输出功率的变化，与扰动之前的功率值相比。若输出功率值增加，则表示扰动方向正确，可向同一方向以+U为步长再扰动；若扰动后的功率值减小，则向反方向以-U为步长再扰动。此法的最大优点在于其结构简单，被测参数少，通常被较普遍地应用于光伏系统最大功率点的跟踪控制。通过不断扰动使阵列输出功率趋于最大，寻优过程如图2b所示。
图2 光伏阵列特性曲线
3、并网控制策略
（1）逆变器拓扑和控制方式
并网逆变器采用电压型全桥逆变器，控制方式一般采用输出电流控制，控制逆变器的输出电流以跟踪市电电压，即可达到并联运行的目的。本文采用电流控制方式为滞环比较方式，虽然滞环比较方式频率不固定，但它具有自动峰值限制能力，电流跟踪精度高、动态响应快、不依赖负载参数和无条件稳定等优点。
滞环控制原理是将给定电流与反馈电流的误差与一个确定滞环阈值H做比较，以确定两对开关管的开关逻辑，如图3所示。在输出电流正半周，当误差超过滞环的上阈值，开关管S2和S3导通，S1和S4关断，UAB=－E，电感电流减小；当误差低于滞环的下阈值，开关管S1和S4导通，S2和S3关断，UAB=E，电感电流增大。
图3 采用滞环控制方式的并网逆变原理图
（2）并网控制策略
光伏并网系统采用双闭环控制策略进行并网控制。双闭环的外环为电压环，目的是为了控制并网逆变器直流输入端电压即电容电压稳定；内环为电流环，目的是为了控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相，输送到电网的功率因数近似为1。
将实际检测到的电容电压与给定的电容电压相比较，差值经过调节器，得到电流环的给定并网电流的幅值，当实际的电容电压超过给定值时，给定并网电流的幅值会增大，电容电压会下降；当实际的电容电压小于给定值时，给定并网电流的幅值会减小，电容电压则会增加，由此来实现电容电压稳定。给定并网电流幅值与经过锁相环节得到的电网电压的频率和相角同步信号相结合，得到并网电流的给定信号，此给定电流再与实际检测到的并网电流相比较，差值经过滞环比较环节，得到全桥逆变器的功率器件的开关信号，控制功率器件开通和关断，使并网电流在指定的环宽以内变化。
三、独立光伏发电系统
1、三端口变换器系统工作状态分析
三端口变换器共包括单向输入端、单向输出端和双向输入/输出端三个端口。在独立光伏发电系统中，输入端与光伏阵列相连，输出端与负载相连，双向端则与蓄电池相连。其中输入端仅接受外部输入功率，负载端口仅向外部输出功率，储能端口既能接受功率，又能输出功率，用来平衡系统功率，保证负载供电的连续性和可靠性。
三端口变换器的系统工作状态取决于光伏电池和负载端的功率关系。当光伏阵列输入功率为零时，蓄电池单独向负载供电，变换器工作于单输入单输出模式；当光伏阵列输入功率小于负载功率时，不足的能量由蓄电池补充，变换器工作于双输入模式；当光伏阵列输入功率大于负载功率时，光伏阵列输入的多余能量用以给蓄电池充电，变换器工作于双输出模式。
2、三端口变换器拓扑
三端口变换器与传统两端口变换器的本质区别在于其内部包含多条功率流。其三个端口之间等效的功率流包括：(1)输入端到输出端；(2)输入端到双向端；(3)双向端到输出端。只要建立起上述三条功率流所需要的传输路径并满足如下约束条件就能够构造出三端口变换器拓扑：(1)三条功率流均独立可控，满足各种工况下系统功率控制的要求；(2)三条等效功率传输路径均为单级功率变换，以实现高的变换效率和功率密度。按照上述思路，本文构造并提出了一系列三端口变换器拓扑，包括非隔离和部分隔离两大类，图4分别给出了非隔离和部分隔离三端口变换器典型拓扑实例。
以图4(a)所示非隔离变换器为例进行分析：当PV功率大于负载功率时，PV向负载供电的同时向蓄电池充电，调节S1的占空比可以实现输入源的最大功率跟踪(MPPT)，调节S2的占空比可以进一步实现负载电压的控制，此时S4一直关断，S3作为S2的同步整流管与S1互补导通；当PV功率小于负载功率时，PV和蓄电池向负载供电，此时S2一直关断，S4一直导通，调节S1实现PV的MPPT，调节S3实现负载端电压的稳定；当PV输入功率为0时，S1和S2都一直关断，S4一直导通，控制S3实现负载端电压的稳定。
图4 三端口变换器拓扑
三端口变换器的控制策略是决定整个系统能否正常工作的关键因素。独立光伏供电系统中，需要同时实现PV的MPPT控制、蓄电池充放电(电压/电流)控制和负载电压/电流或功率控制。仍以图4(a)所示非隔离三端口变换器为例，本文提出采用输入电压调节器(IVR)、蓄电池电流调节器(BIR)、蓄电池电压调节器(BVR)和输出电压调节器(OVR)等四个调节器及其自主竞争机制的系统功率控制方法：OVR控制器的输出用来调节开关管S2，S3，S4的占空比，保证在任何情况下，输出电压都是稳定的。IVR，BIR，BVR控制器竞争得到最小值，用来调节开关管S1的占空比，从而控制PV端电压，实现PV输入功率的控制，进而实现PV的MPPT控制及蓄电池充电控制。
结束语
采用模块化光伏并网发电系统结构，能够有效提高系统的冗余性和可靠性，采用提出的系统效率优化控制方法，能够有效提高系统效率，提出的新型非隔离光伏并网逆变器拓扑结构，能够有效减小漏电流、提高变换效率。在光伏独立发电系统中，采用三端口变换器能够有效实现光伏电池、储能蓄电池和负载三者的能量管理和控制，实现不同端口之间的单级功率变换，提高能量利用效率。
参考文献
[1] 胡忠文,张明锋,郑继华. 太阳能发电研究综述[J]. 能源研究与管理. 2011(01)
光伏技术研发范文第2篇
关键词：太阳能发电 仿真系统 实训软件
1 概述
目前太阳能电池板广泛应用于军事、航天、农业、通信、民用及公用设施、发电等，但我国基于太阳能电池板模拟仿真操作实训软件还处于空白状态，急需开展。其次，针对于授课形式，传统的理论授课不能充分发挥学生的主观能动性，实训课的设备条件在技术上难以满足要求，而太阳能电池仿真软件的操作可以弥补上述授课形式的不足，模拟式的教学是高校当前最为有效的实践教学手段；另外，从节约成本考虑，光电产业发展迅速，设备更新频率极快，而职业院校的设备的频繁更新具有不可行性。综上所述，开发一款针对于太阳能电池板的操作软件是极其必要的。基于上述背景，对太阳能电池板进行模拟仿真操作，主要基于软件层面，面向职业院校学生，通过对太阳能电池板的操作，研究光电转化能力、太阳能电池伴随外界环境及自身性质的变化关系及外界环境（光、热等）对太阳能电池板的主要影响等。
2 建立模拟仿真实训平台
此实训平台服务于职业类院校光电领域太阳能电池的课堂教学，主要实现一个可替代实际太阳能电池板实训项目的太阳能电池仿真模拟系统。其阶段内容主要有：太阳能电池系统运行原理流程、太阳能电池系统物理与数学模型编程、模拟及验证及可视化处理及数据库建立。
2.1 物理模型和数学模型的确定 影响太阳能发电系统输出效率的因素有很多，诸如硅片产品质量（电池的自身属性：如尺寸、材料、结构）、太阳能电池组件制造工艺、天气因素、温度因素、地理位置因素等。将上述影响因素做归纳整合，并综合考虑到本课题软件所能达到的仿真环境，将此仿真系统简化分为外界环境、电池自身属性和输出存储设备三大块，本仿真系统采用了型号为HT001.5P的硅太阳能电池，建立的可直接使用的数据库参量主要有不同城市的纬度值、不同颜色光的频率及其对应产生的光子数量。
根据所建立数据库做相应简化，再经物理模型的简化整理，并根据光学、光电子技术、热学和电学的基本知识，找到相应物理模型的运算公式，做出如下推导，在推导的过程中我们忽略了暗电流的影响，暗电流Id与反向漏电流及温度有关，但其计算出的结果对整体的功率影响很小，故在这里近似忽略不计。
So=Scosθ （2-1）
这样可以计算出太阳能电池板的有效面积S0，其中，S为电池板的面积，θ为城市纬度。
Eo=hv （2-2）
通过式子（2-2）可以算出单个光子的能量E0，其中，h为普朗克常量，v为光频。
E=E0-ε0 （2-3）
由上式可以得到每种一种光频下的光子总能量E，其中，ε0为硅的跃迁能。
P=P0η （2-4）
由以上各式推导得到最后的太阳能电池板的输出功率运算公式为：
P=n（hv-ε）Scosθη （2-5）
其中，P为太阳能电池的输出功率，n为光子数量。由最终的式子说明，太阳能电池板的输出功率与光子频率、城市纬度、电池板类型及转换效率等参数有关。
2.2 模拟仿真平台的搭建 通过调研及分析上述数据资料及公式，可以清晰的看出，主要变化因素为各城市所处纬度θ和光子频率ν。通过改变这两个变量，可以对比得出不同城市及不同光子频率下硅太阳能电池的输出功率。硅电池的其他参量均当作常量使用，只需固定其中一个变量，就可以得到另一变量对于输出功率的影响。下面将会通过labview软件，重点围绕这两组对比实验来模拟仿真出功率的输出情况。如图1所示，为模拟仿真前面板所需建立的电路图。
■
图1 labview环境下后台界面的建立
■
图2 太阳能电池功率对比输出曲线（七种颜色）
■
图3 太阳能电池功率对比输出曲线（典型城市）
通过在后置程序面板中搭建好电路，最终将会得到以上两组可视化仿真界面图。在仿真面板中先设置好基本参量值，横坐标为城市纬度，纵坐标为输出功率值。将各城市的纬度值固定，通过输入7种光的频率值，运行后会生出如图2所示的7组不同光频的功率输出。与图2的设置过程类似，设置好基本常量值，固定各色光的频率，通过输入变量城市纬度值，则会生成如图3所示的7组对比功率输出值。
由以上两个光输出功率图，可以通过输入单个光频或某个城市下的纬度值，来看一组条件下光的输出功率；也可以输入多个光频或多个城市纬度值，来对比分析多组光频及城市纬度值对输出功率的影响。因此，学生在操作时无需动用后台程序，只需操作上述可视化界面即可，通过改变相应参量即可非常直观、立体的得出不同的太阳能电池功率输出情况。
3 结束语
为了提高职业类院校光电领域太阳能电池的课堂教学效果，利用可替代实际太阳能电池板实训项目的太阳能电池仿真模拟系统，实现实训项目中太阳能电池原理展示，太阳能电池性能测试等所有的项目。将此仿真系统可以反映出不同的季节、天气、纬度和时段条件下光伏发电效率等，学生可以根据自身的需求设计不同的模拟实验和模拟研究。构建以素质教育为重点的仿真教育平台，可提高学生的积极性和创造性，改变了以往光伏发电技术课程教学中存在的枯燥、繁杂问题，提高了教学质量。
参考文献：
[1]耿亚新，周新生.太阳能光伏产业的理论及发展路径[J].中国软科学，2010（04）.
[2]张爱平.LabVIEW入门与虚拟仪器[M].电子工业出版社，2004.
光伏技术研发范文第3篇
关键词：光伏发电；技术；能源；发展
前言
目前人类利用太阳能主要是进行取暖和发电，特别是太阳能的发电这一功能，正得到广泛关注，让其替代水能或者火能的发电能源及技术，成为新型的无污染节能的发电技术，实现能源可持续发展的目的。青海省是我国光伏发展前景最好的省份之一，具有优良的太阳能资源和大量适宜建设光伏发电场的荒漠地区，具有进行大规模光伏开发的天然优势。
1 光伏发电技术
“光伏发电”最早出现于1839年，法国科学家最先发现“光生伏打效应”，之后近100年的时间里，光伏发电技术研究处于缓慢发展阶段。然而1954年，美国出现首个实用的单晶硅光伏电池的研发成功。20世纪中后期，光伏技术的发展开始进入正式轨道。光伏发电系统主要是由光伏的电池板、控制器、电能储存和变换等环节构成，是一个发电和电能变换的系统。太阳光辐射的能量可经过光伏电池板转换成为可用电能，主要是通过电缆、控制器和储能等环节进行太阳能的储存及转换。光伏发电系统按照和电力系统的关系进行分类，可分为独立的光伏发电与并网的光伏发电两个系统。
独立的光伏发电系统属于和常规电力系统不相连的，独立运行的一种发电系统，一般建在无电网边区，独立的光伏发电系统建设作用是供给无电边区电力。太阳能发电具有白天发电的特性，然而负荷用电具有全天候特性，故独立光伏发电系统中的储能元件是必备品。独立的光伏发电系统的供电稳定性会受到气象环境和负荷等多种因素的影响，因此其供电的可靠性不足，但能够解决无电边区人民的供电问题，成为无电边区比较安全可靠的供电方式。并网光伏发电系统是可以和电力系统进行直接连接的一种光伏发电系统，它可以为电力系统供给有功及无功的电能。光伏电池发出的直流电能能够经变换器转换成交流电能，此电能和电网的频率相同，再以电压源方式将电能送进电力系统。控制器一般是由单片机或数字信号处理芯片等核心器件组成的，主要是实现了光伏电池的最大功率点的跟踪，达到控制逆变器的并网电流频率和波形，以及功率等，从而让向电网进行转送功率同光伏的阵列所发最大的功率电能之间能够得到平衡。
2 青海省光伏发电现状分析
2.1 光伏装机类型和规模
经过数年的发展，青海省已经成为全国的并网光伏装机大省，截止2013年底，青海省实现并网发电光伏装机规模达到了360万千瓦，安装的光伏组件类型有多晶、单晶和高倍聚光，其中，在海南共和、海西德令哈和格尔木均实现大规模装机，并通过330kV汇集升压站外送。
目前，青海省的光伏发电产业以实现并网光伏发电为主，省政府为支持光伏产业的发展，组织青发投等企业投资建设了三座330kV光伏汇集升压站，不仅为青海省的光伏企业创造并网的条件，且通过光伏汇集站的建设促进了青海省电网的发展，增大了电网供电的覆盖面，并且为电网提供了清洁的光伏电量。虽然聚光光伏发电技术具有最高的能源转换效率，但是由于技术的限制，光伏组件的体积较大，且需要采用双轴追踪技术的支架。由于青海省的风沙较大，对于机械转动部件的影响较大，需要支架转动部件具有很好的防尘和防沙效果，因此，聚光光伏发电技术的造价较高，相比发电量的增加，运行维护的工作量较大，投资回报上的优势并不明显。因此目前，全省仅建设试运行了约110MW的高倍聚光光伏发电场，其他均为晶硅电池。
2.2 光伏场运行中出现的一些问题及解决措施
根据对省内一些光伏发电企业的调研，光伏发电场运行中已经发现的问题有：逆变器超温现象，并导致IGBT功率管烧毁；因光伏场大量使用电缆连接，电缆连接头的数量很多，电缆头爆炸的现象较多；荒漠电站的光伏并网体系结构多采用集中式，因此，汇流箱的数量较多，每一个光伏组串均配置直流熔断器保护回路来切除故障，熔断器的烧毁也较为严重，根据调查，1个10MW的光伏发电场一年更换的熔断器多达800多个，对发电量的影响较大，且增大了运维的工作量；由于光伏发电不稳定，出力存在波动的特点，二次保护出现过误动作；板子在早晚前期存在前后排组件的遮挡现象等等。
对于以上问题，有以下的解决思路：一是对逆变器的过热问题，因逆变器是光伏并网的核心部件，其故障或者停运对光伏的发电量有较大的影响，其解决思路为加强对逆变器的保护监控，除逆变器本体具有的过热保护外，增加独立的温度监控模块，并与逆变器保护控制系统进行联动，做到早发现，早解决，减少故障和事故隐患。目前，市场上对温度监控的系统比较成熟，下一步，将根据与业主的沟通，根据业主的意向，对该方案进行试验。二是电缆头爆炸的问题对光伏发电量的影响很大，因现有的发电单元设计，且光伏场占地面积较大，故每根高压回路均汇集较多的发电单元，电缆头爆炸后，其修复的过程对整个回路的发电都造成影响。根据调查及分析，电缆头爆炸的原因有：质量问题，施工工艺问题，连接电缆长度过长以致电容电流过大等原因；解决思路有，加强电缆头的设计选型和采购阶段的技术门槛，选用适合环境条件的电缆终端，并对电缆头进行现场抽检和实验，提前发现解决问题；提高施工监理的水平，电缆头的安装要根据施工现场的环境，严格按照规程和规范执行，做好安装过程中的防尘防沙，温度控制；设计精细化，对光伏发电单元进行优化布置，对比逆变升压位置的不同放置对发电量的影响，通过优化布，使逆变升压装置的布局尽量方便运行维护，方便高压电缆连接；按照电缆设计规范的要求，当电缆长度过程时，适当的增加中间接头，做好电缆中间接头和电缆终端的接地。三是因集中式结构的汇流环节为直流方式，目前，光伏并网环节直流熔断器的运用经验较少，故下一步需对集中式结构进行分析，研究光伏汇流方式，分析组件串正常和故障的运行状态的区别，在此基础上，明确对汇流箱的熔断保护器进行选型要求，并对厂家进行广泛的调研，选用更好的直流熔断器或其他直流保护装置。四是对于保护误动作，将与业主交流，取得故障录波数据，分析改进保护方式的必要性。五是早晚出现的板子前后遮挡问题。光伏的设计规范对前后排组件的间距做出了明确的规定，因此，根据规范设计的前后排间距应该满足冬至日9：00～15：00（真太阳时）遮挡的要求。超出此范围的，其多数原因，是由于局部地势的不平造成的。因此，该问题的解决需要在施工阶段场平平整后进行复核，加大局部的间距。
3 改善太阳能光伏技术的研究与发展的措施
3.1 提升光伏技术科研的总体水平，增强市场的竞争力
我国的太阳能光伏技术产业，需要改变依靠市场进行驱动的模式，转而向凭借技术驱动，带动市场的内在竞争，提高其效率，同时将技术发展和保护环境相结合，走可持续发展的道路。
3.2 加强光伏技术创新方面的研发力度
太阳能光伏技术的研发，需要加强创新技术，从而提高其电池板转换率，降低系统的成本造价。
3.3 制定总体规划
政府加大政策领导力度，制定出关于太阳能技术长远发展及应用的总体规划，将太阳能源产业的发展看成是新型的高技术产业进行长期发展。
4 结束语
综上所述，太阳能光伏技术是一种新型、可再生、环保的发电技术，可以直接利用太阳能资源，简化了发电及用电的工序，还能有效提高人们的生活质量水平，并且能在社会各行业和领域得到发展与应用。现阶段，国际上的光伏发电系统以及发电技术一直受到局限，故改进现有发电方式的同时，也会对光伏技术进行改进，研发出最佳的并网型光伏发电系统，并将之应用于实际的发电系统中，这将是太阳能光伏发电技术发展的必然趋势。
参考文献
[1]常永远.太阳能光伏技术的研究与发展[J].中国科技博览，2011（17）：304.
光伏技术研发范文第4篇
关键词：太阳能；光伏发电；应用
随着人类对能源需求的不断提高，近年来，人类开采不可再生能源的脚步日益加快，使得这些化石能源的存量不断减少，以现在的这种开采状态，在不远的将来地球上的化石能源就会被人类消耗殆尽。在消耗能源的同时，在使用的过程中，还会排放大量的温室气体，对大气造成的严重污染。导致全球气候变暖，南北极冰山融化，使得海平面上升，对人类和生物的生命安全造成威胁。由此可见，开发、利用并推广高效环保的绿色可再生能源是当务之急，太阳能作为一种可再生资源，对环境和能源的可持续发展具有重要的意义。
1、太阳能光伏发电技术发展现状
随着我国出台了一系列光伏补贴政策，国内市场将逐渐被打开，光伏企业有望摆脱生产过剩的现状。国家已经明确提出鼓励在中东部地区建设和建筑相结合的分布式光伏发电系统，所以分布式光伏发电和建筑光伏一体化将是我国未来光伏产业的重要发展方向。虽然晶硅太阳能板仍然是市场的主流，但是很多企业也将目光投向了薄膜太阳能板技术。薄膜太阳能板相对于晶硅太阳能板而言，更能适应高温潮湿的条件，在我国大多用于下游的建筑幕墙，生产成本低，在制造过程中使用的能源也在晶硅太阳能板的一半以下。全球经济衰退影响时，薄膜太阳能板市场仍然稳定增长，美国的FirstSolar公司也因此成为全球最大的太阳能板生产商之一。目前，MiaSole公司将CIGS薄膜的光能转化率提高到17%，改变了以往薄膜太阳能板转化率低的状况，对晶硅太阳能板提出了挑战。
2、太阳能光伏发电技术
2.1太阳能电池
太阳能光伏发电系统由太阳能光伏电池板、储电装备、控制器存和逆变器构成，包含了电能变换系统和发电系统。太阳能通过太阳能光伏电池板被转换为电能，并通过逆变器转换后可以提供给负载用户使用。电池和化学电池是目前商业化最成熟的太阳电池。硅基太阳电池分为晶体硅和非晶硅电池，晶体硅可分为多晶硅电池和单晶硅电池，单晶硅光伏电池虽然转换效率高，稳定性好但是成本也比较高，多晶硅电池虽然转换率低些，但是以其较高的性价比成为市场上最主要的光伏太阳能电池。
2.2太阳能光伏发电系统
并网光伏发电系统是指将光伏发电设备与电网连接在一起的发电系统。太阳能光伏发电设备与其他类型的发电站一样能为公共电网提供有功电能和无功电能。光伏电池在阳光照射下产生的是直流电，需要经过相关设备变换成与公共电网频率相同的交流电，之后再以电流源、电流源等方式把电能送入电网，所以并网系统不需要蓄电池，系统运行成本低于独立光伏发电系统。另外，并网光伏发电系统的转换率比独立光伏发电系统高很多，所以发电系统的供电比较稳定，是太阳能光伏发电产业的比较合理发展方向。
3、太阳能光伏发电技术的应用
3.1 太阳能电池的功能结构
太阳能光伏技术是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的技术。通常所说的光伏技术也可以说是太阳能电池技术。太阳能光伏系统主要包括：太阳能电池组件、蓄电池、控制器、逆变器、照明负载等。当照明负载为直流时，则不用逆变器。太阳能电池根据所用材料的不同，还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。常用太阳电池按其材料可以分为：晶体硅电池、硫化镉电池、硫化锑电池、砷化镓电池、非晶硅电池、硒铟铜电池、叠层串联电池等。太阳能电池重量轻，无活动部件，使用安全。单位质量输出功率大，既可作小型电源，又可组合成大型电站。目前其应用已从航天领域走向各行各业，走向千家万户，太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能自行车、太阳能飞机都相继问世。然而对人类最有吸引力的是太空太阳能电站，它的建立无疑将彻底改善世界的能源状况，人类都期待这一天的到来。
3.2 光伏发电的产品用途
光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。目前，光伏发电产品主要用于三方面：为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，以及微波中继电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和草坪灯等；并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步，不过2008年北京“绿色奥运”部分用电由太阳能发电和风力发电提供。我国太阳能电池应用领域在不断扩大，已涉及农业、牧业、林业、交通运输、通讯、气象、石油管道、文化教育及家庭电源等诸多方面，光伏发电在解决偏僻边远无电地区供电及许多特殊场合用电上已起到引人注目的作用。但从总体的应用技术水平和规模上看，与工业发达国家相比还有很大的差距，主要问题是光伏系统造价偏高、系统配套工程装备没有产业化、应用示范不够和公众对太阳电池应用的巨大潜力缺乏了解，以及系统应用仅限于独立运行，还没有并网运行和与建筑业结合。因此，有必要加强太阳能电池应用技术研究和示范，推进产业化，拓宽应用领域和市场。
4、结束语
我国幅员辽阔，可利用的太阳能多，太阳能光伏发电技术已经大大提高了转换率，因此光伏产业的发展前景看好。随着电价补贴和光伏发电的使用时间增加，未来太阳能发电成本有可能降到和常规电价相近的水平。另一方面我国石油、煤炭、天然气等不可再生能源不断减少，太阳能等清洁能源的开发利用是未来能源发展必然的方向。
参考文献：
光伏技术研发范文第5篇
关键词：太阳能；光伏发电；应用
中图分类号：TK511文献标识码： A
随着人类对能源需求的不断提高，近年来，人类开采不可再生能源的脚步日益加快，使得这些化石能源的存量不断减少，以现在的这种开采状态，在不远的将来地球上的化石能源就会被人类消耗殆尽。在消耗能源的同时，在使用的过程中，还会排放大量的温室气体，对大气造成的严重污染。导致全球气候变暖，南北极冰山融化，使得海平面上升，对人类和生物的生命安全造成威胁。由此可见，开发、利用并推广高效环保的绿色可再生能源是当务之急，太阳能作为一种可再生资源，对环境和能源的可持续发展具有重要的意义。
1、太阳能光伏发电技术发展现状
日照温度和强度会对光伏阵列的开路电压和短路电流造成影响，如带来系统效率降低等问题。为了对太阳能进行充分利用，MPPT方式必须应用于并网逆变系统中，以便于在任何环境下，光伏阵列能够得到最大功率输出。虽然有诸多光伏阵列的最大功率跟踪方法，但现阶段应用较多的有：模糊控制法、间歇扫描法、电导增量法、扰动观测法、恒定电压法等。方法各有千秋，具体应用时要根据系统所处环境进行选择。最大功率点的跟踪采用变步长扰动观测法，这时，系统先对光伏阵列所输出的电流和电压进行采样，并对电网周期内电流电压的平均值分别进行计算，光伏阵列平均输出功率的计算用两者平均值的乘积，之后对比上一时刻输出功率。如果相比于上一时刻功率，当前时刻功率较小，说明跟踪方向此时已经与最大功率点发生偏离，给定电压需要按照与原来给定电压变化法相反的方向去改变；如果相比上一时刻功率当前时刻功率较大，这说明跟踪方向是正确的，且应继续维持该电压变化方向。若原本已增加给定电压，可继续增加，若是减少给定电压，应继续减少。
随着我国出台了一系列光伏补贴政策，国内市场将逐渐被打开，光伏企业有望摆脱生产过剩的现状。国家已经明确提出鼓励在中东部地区建设和建筑相结合的分布式光伏发电系统，所以分布式光伏发电和建筑光伏一体化将是我国未来光伏产业的重要发展方向。虽然晶硅太阳能板仍然是市场的主流，但是很多企业也将目光投向了薄膜太阳能板技术。薄膜太阳能板相对于晶硅太阳能板而言，更能适应高温潮湿的条件，在我国大多用于下游的建筑幕墙，生产成本低，在制造过程中使用的能源也在晶硅太阳能板的一半以下。全球经济衰退影响时，薄膜太阳能板市场仍然稳定增长，美国的FirstSolar公司也因此成为全球最大的太阳能板生产商之一。目前，MiaSole公司将CIGS薄膜的光能转化率提高到17%，改变了以往薄膜太阳能板转化率低的状况，对晶硅太阳能板提出了挑战。
2、太阳能光伏发电技术
2.1太阳能电池
太阳能光伏发电系统由太阳能光伏电池板、储电装备、控制器存和逆变器构成，包含了电能变换系统和发电系统。太阳能通过太阳能光伏电池板被转换为电能，并通过逆变器转换后可以提供给负载用户使用。电池和化学电池是目前商业化最成熟的太阳电池。硅基太阳电池分为晶体硅和非晶硅电池，晶体硅可分为多晶硅电池和单晶硅电池，单晶硅光伏电池虽然转换效率高，稳定性好但是成本也比较高，多晶硅电池虽然转换率低些，但是以其较高的性价比成为市场上最主要的光伏太阳能电池。
2.2太阳能光伏发电系统
并网光伏发电系统是指将光伏发电设备与电网连接在一起的发电系统。太阳能光伏发电设备与其他类型的发电站一样能为公共电网提供有功电能和无功电能。光伏电池在阳光照射下产生的是直流电，需要经过相关设备变换成与公共电网频率相同的交流电，之后再以电流源、电流源等方式把电能送入电网，所以并网系统不需要蓄电池，系统运行成本低于独立光伏发电系统。另外，并网光伏发电系统的转换率比独立光伏发电系统高很多，所以发电系统的供电比较稳定，是太阳能光伏发电产业的比较合理发展方向。
3、太阳能光伏发电技术的应用
3.1 太阳能电池的功能结构
太阳能光伏技术是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的技术。通常所说的光伏技术也可以说是太阳能电池技术。太阳能光伏系统主要包括：太阳能电池组件、蓄电池、控制器、逆变器、照明负载等。当照明负载为直流时，则不用逆变器。太阳能电池根据所用材料的不同，还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。常用太阳电池按其材料可以分为：晶体硅电池、硫化镉电池、硫化锑电池、砷化镓电池、非晶硅电池、硒铟铜电池、叠层串联电池等。太阳能电池重量轻，无活动部件，使用安全。单位质量输出功率大，既可作小型电源，又可组合成大型电站。目前其应用已从航天领域走向各行各业，走向千家万户，太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能自行车、太阳能飞机都相继问世。然而对人类最有吸引力的是太空太阳能电站，它的建立无疑将彻底改善世界的能源状况，人类都期待这一天的到来。
3.2 光伏发电的产品用途
光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。目前，光伏发电产品主要用于三方面：为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，以及微波中继电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和草坪灯等；并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步，不过2008年北京“绿色奥运”部分用电由太阳能发电和风力发电提供。我国太阳能电池应用领域在不断扩大，已涉及农业、牧业、林业、交通运输、通讯、气象、石油管道、文化教育及家庭电源等诸多方面，光伏发电在解决偏僻边远无电地区供电及许多特殊场合用电上已起到引人注目的作用。但从总体的应用技术水平和规模上看，与工业发达国家相比还有很大的差距，主要问题是光伏系统造价偏高、系统配套工程装备没有产业化、应用示范不够和公众对太阳电池应用的巨大潜力缺乏了解，以及系统应用仅限于独立运行，还没有并网运行和与建筑业结合。因此，有必要加强太阳能电池应用技术研究和示范，推进产业化，拓宽应用领域和市场。
利用风力发电、燃料电池发电、太阳能光伏发电、小型水力发电等可再生能源的发电系统，可为电网发展缓慢、电力延伸困难地区的交通、通信、路灯照明等提供电力能源，并且主要在离网型村落供电系统、可再生能源并网发电系统和户用电源系统中应用。光伏发电最终将实现并网运行，今后交流光伏发电系统也必将成为光伏发电的主流。太阳能光伏发电利用半导体材料的电子学特性，依靠太阳能电池组件，将光能转化成电能。通过光伏数组，并网发电系统将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转化后，成为高压直流电，再经逆变器逆变后，将与电网电压同相、同频的正弦交流电流向电网输出。
现阶段所面临的关键问题是，在不能有效提高太阳能光伏电池转换效率的前提下，如何提高太阳能光伏并网逆变系统的转换效率。而对并网逆变系统变换电路拓扑结构进行改进优化设计，能够大大提高系统的转换效率。其中，单级式变换拓扑结构优势明显，单级式单相太阳能光伏并网逆变系统，能够对最大功能进行跟踪，并有效实现并网。
4、结束语
我国幅员辽阔，可利用的太阳能多，太阳能光伏发电技术已经大大提高了转换率，因此光伏产业的发展前景看好。随着电价补贴和光伏发电的使用时间增加，未来太阳能发电成本有可能降到和常规电价相近的水平。另一方面我国石油、煤炭、天然气等不可再生能源不断减少，太阳能等清洁能源的开发利用是未来能源发展必然的方向。
参考文献：
光伏技术研发范文第6篇
【关键词】太阳能；光伏发电技术；现状；发展
在各种资源处于紧张使用状态的情况下时，新能源的研发和利用已经成为世界各国关注的焦点，特别是太阳能、生物能等的不断应用，在很大程度上减少了环境污染，并可以循环、再生利用。因此，对太阳能光伏发电技术的整体情况有比较深入的了解，可以更好的提高资源、能源的利用效率，并有效控制环境污染，最终促进人、自然和经济可持续发展。
一、 太阳能光伏发电技术的概述
目前，使用比较广泛的太阳能发电技术主要是热发电技术和光伏发电技术两种，其中，太阳能光伏发电技术主要是将太阳光能直接转换成电能的形式，转换过程中不需要任何的燃料，也不会给环境造成任何污染，是一种比较先进的高新技术，其具体较高安全性、可靠性、便捷性等特点，并且使用过程中不会产生任何噪音，不受地域的任何限制随处的获取能量。因此，太阳能光伏发电技术的应用过程中，没有任何需要转动的机械部件，故障发生率非常低，维修和养护非常方便，并且，不需要安排人员值班看守，在修建站点时所需的时间很短，规模没有一定的限制，也不需要架设输电线路，使得其可以在建筑物的任何位置安装和使用。
通常情况下，光伏发电技术采用的是半导体材料，在充分利用光伏效应的情况下，将太阳能转换成生活、工作等多方面所需的电能。在实际应用中，半导材料会在一定范围组成空间电荷区，其主要是载流子不断扩散形成的，最终构建成为一个电场。在电场中，两边的载流子具有一定扩撒性，会向着对方区域扩散，而有少部分载流子会在牵引作用下迅速的流动到对方区域。
二、 太阳能光伏发电技术的主要内容
在实际应用过程中，太阳能光伏发电系统是由控制器、光伏电池板、电能储存、变换结构共同组成的，而太阳能光伏发电技术的推广和应用，使太阳能光伏发电系统的运用变得更加高效，对于提高太阳能的有效利用率具有重要影响。目前，太阳能光伏发电技术的主要内容包括如下几个部分：
（一） 光伏阵列的最大功率跟踪技术
为了充分发挥太阳能的作用，以确保其能在光电转换中为太阳能电池提供充足的能量，可以通过控制光伏电池阵列的方式，对其工作点进行调节，从而获得最大输出功率。因此，最大功率的跟踪过程是一个变换的动态过程，在相关研究中其被称作是MPPT技术。根据太阳能光伏发电技术的发展来看，使用较多的光伏阵列最大功率跟踪技术主要有扰动观察法、定电压跟踪法、模糊控制算法、增量电导法、功率回授法等。
（二） 太阳能电池技术
在太阳能光伏发电系统中，光伏电池是非常基础的组成部分，可以有效降低其生成成本，还能使光电转换率不断提高，是未来太阳能光伏发电技术不断发展的重要研究内容。早期时候，光伏电池是以硅片为材料的，其成本非常高，在薄膜技术出现和推广后，光伏电池得到了进一步提高，在降低半导体材料消耗量的情况下，实现了光伏电池的批量生产，从而大大减少光伏电池的生产成本。
（三） 孤岛效应检测技术
采用孤岛效应检测技术，可以及时避免意外安全事故发生，目前，比较常用的孤岛效应检测技术有主动和被动两种，其中，被动式的检测方法是在电网断电情况下，对逆变器频率、输出端电压、谐波和相位等变化情况进行孤岛检测，因此，这种方法在负载功率变化较小、与逆变器输出不对等的场合中。而主动式检测方法主要对逆变器进行有效控制，以给频率、输出功率、相位等造成一定干扰，在实践过程中得到了广泛应用，其主要检测方法包括主动频率偏移法、输出功率扰动法、阻抗测量法等。
（四） 聚光光伏技术
在实际应用过程中，通过采用聚光光伏技术，可以将太阳光汇聚到面积比较小的高性能聚光电池上，使太阳光辐照能量密度变得更大，同时，也可以采用价格相对更便宜的聚光器来代替价格稍微偏高的太阳电池，对于减少光伏发电系统的运行成本具有重要影响。
三、 太阳能光伏发电技术的现状
在“十五”政策实施以后，国家对先进设备、先进技术的引进和应用给以了高度重视，并加大了自己投入和建设力度，使得太阳能光伏发电技术和产业水平得到快速提升，大大缩短我国太阳能光伏发电技术水平与国际水平的差距。例如：江苏某太阳能电力公司在获得国家大力支持后，2005年的生产能力上升到了一百五十兆瓦，并成为了世界五强之一，直到现在其光伏发电技术水平已经在国际领域中处于先进水平。与此同时，太阳能光伏发电技术的实践应用已经得到有效推广，特别是屋顶并网发电技术、高压并网发电技术等的合理运用，使屋顶系统得到不断完善，在很大程度上推动了我国太阳能光伏发电技术的现代化、国际化发展。
四、 太阳能光伏发电技术的未来发展
在二十世纪末时期，部分国家已经将太阳能屋顶计划作为近期未来发展的重点，尤其是太阳能利用效率不断提高的前提下，太阳能电池的产量已经以每年上升率为30%的速度急剧提高，并且出现了供不应求的情况。根据国际相关组织的预测，到2020年，太阳能电池的生产量可能会超过40GW，整个太阳能光伏发电系统的总装机容量有可能超过195GW，使得太阳能光伏发电量可能会超过274Twh，最终成为全球发电量的主要来源。
总的来说，太阳能光伏发电技术在我国未来发展中，是电力供应的主要承担者，根据相关研究人员的预测数据可知，到2020年我国的太阳能光伏发电系统装机总量应该会超过30GW，而到2050年其总量可能会超过100GW。与此同时，在高科技技术不断推广和应用的过程中，我国光伏电池技术水平会得到快速提升，使得其运行成本不断减少，在与常规化能源发电技术相对比的情况下，其具有一定优势。由此可见，在太阳能光伏发电技术不断发展的情况下，其未来发展主要在城市并网光伏发电、边远地区离网供电、荒漠与海岛地区供电和LED与景观灯供电等几方面。同时，必须注重先进人才、设备和技术的合理应用，才能真正推动太阳能光伏发电技术的现代化发展。
结束语：
综上所述，对太阳能光伏发电技术的各种情况有比较全面的了解，并对其未来发展进行合理预测，是不断提高太阳能光伏发电技术水平的重要保障，对于促进太阳能光伏发电技术在更多领域中不断应用具有重要影响。
参考文献：
[1]郭琳琳，鞠振河，刘婕.建筑光伏优化设计的探索和实践[J].电气技术，2015，04：72-76.
[2]穆士留，李亨.分布式能源发电的应用现状和前景分析[J].中国高新技术企业，2015，14：5-6.
[3]殷蔚明，康蕾，王会敏，蒋青林.高速公路服务区分布式太阳能并网电站的设计[J].中国交通信息化，2015，04：115-119.
[4]黄志强.分布式光伏发电并网调度的探讨[J].中国新技术新产品，2015，09：59-60.
[5]谭先军.光伏发电系统技术应用研究[J].科技与企业，2015，08：191.
[6]秦太虎.单相光伏发电并网逆变器研究[J].电子技术与软件工程，2015，08：130.
光伏技术研发范文第7篇
[关键词] 单片机 光伏发电 最大功率点跟踪
1.光伏电池特性
光伏电池输出功率的函数为：
式中：I、Isc、Io分别为光伏电池输出电流、光伏电池短路电流和光伏电池反向饱和电流，Isc由日照强度决定；q为电荷常数；A为光伏电池中半导体器件的pn结系数；K为Blotzman常数；T为绝对温度；U为光伏电池输出电压。
太阳光照射到电池上时，电池的电压与电流的关系（即伏安特性）可以简单用图1来表示，图中：Voc为开路电压；Isc为短路电流；Vmp为最佳工作电压；Imp为最佳工作电流。
图1太阳电池伏安特性曲线
2.光伏路灯控制系统组成及功能
本控制系统由太阳能电池板、蓄电池、路灯和系统控制器四大部分组成。其结构如图2所示。系统控制器不仅要实现普通光伏路灯的基本功能，如：路灯定时；蓄电池充放电的管理；蓄电池的过充、过放保护；太阳能电池反接保护等，还要实现太阳能最大功率点跟踪的功能。
图2 光伏路灯控制系统框图
系统适应了机动车和非机动车道照明的不同，具备了双路路灯控制，即主灯为机动车道照明，副灯为非机动车道照明。两路控制互相独立，可根据需要分别进行定时。
3.主要功能单元及原理
3.1 主控单元
本系统选用的主控器件为美国Silicon Labs公司的C8051F330型8位单片机。该单片机具有双路独立8/16位PWM输出功能；10位A/D；8K FLASH和768 Bytes的内部数据RAM；内部高频晶振频率最高可达24.5 MHz；还有17个标准I/O口，是一款性价比很高的单片机。
图3 单片机接口电路图
图3中，S1为8位平拨式拨码开关，用来设定主、副路灯定时时间。因为主、副灯定时各占用4位拨码开关，所以可定时时间范围为1～15小时，采用编码方式，软件配合还可扩展控制时长。
3.2 最大功率点跟踪控制
恒压跟踪（CVT）是一种具有控制简单、可靠性较高、稳定性好、易于实现等优点的太阳能最大功率点跟踪方法。由于它受温度影响较大，只能在一定的温度条件下工作，而路灯使用环境较为恶劣，所以，本系统使用了扰动观察法来实现太阳能最大功率点的跟踪。
图4 MPPT原理示意图
扰动观察法控制思路如下：假设增加MPP电路开关的占空比，若光伏电池输出功率增加，则占空比继续增加，直到输出功率下降；反之占空比减少。占空比的改变值称为扰动步长d，在扰动观察法中扰动步长d为定值，步长的选取要兼顾光伏发电系统动态响应速度及稳定状态下的控制精度。d较大时，对外界环境变化响应速度快，但在最大功率点附近有较大的功率振荡；d较小时，最大功率点附近的功率振荡会减弱，但系统对外界环境变化的响应能力变差。也就是通过对太阳能电池在某一时刻的输出电压、输出电流进行检测，得到该状态下太阳能电池的输出功率，再将它与前一时刻的功率值比较，根据两次或多次采样功率值的差值来确定下一步给定负载端参考电压调整的方向。
从功率比较的角度分析，假设两次采样的功率分别为P1，P2，ΔP=P2-P1。当ΔP>0时，说明参考电压调整的方向是正确的，需继续按原方向调整；当ΔP=0时，说明参考电压调整方向与预期的方向是相反的，需要反向调整。
一般来说，仅从功率比较的结果是不容易反映出系统变化的真实情况的。但是，如果将参考电压和功率结合起来考虑就比较理想了。本系统采用了比值比较的方式来判断参考电压和功率的变化情况，这里设定了一个比较标识
在实现MPPT算法时，为了增加系统响应的快速性，可以采用变步长的寻优法。由于光伏系统的特性较软，在正常情况下变化不是特别剧烈，所以一般都使用定步长寻优法，这样也利于程序的实现。
4.蓄电池充、放电控制
系统使用铅酸蓄电池作为储能元件，由于太阳能电池板发出的电能受天气情况影响较大，这就对蓄电池的充、放电提出了较高的要求，因此，本系统采用双标三阶段方法来给蓄电池充电。
双标三阶段充电法的充电步骤是：（1）当蓄电池端电压低于额定开路电压时，用太阳能电池所能提供的最大电流给蓄电池充电，充到蓄电池端电压达到额定开路电压为止；（2）以额定开路电压为蓄电池充电，直到充电电流下降至额定浮充电流；（3）当蓄电池经过第2个充电状态后，再以额定浮充电压为标准给蓄电池充电。浮充电压的选择十分重要，因为根据蓄电池相关理论，如果浮充电压出现5％的误差就会导致蓄电池使用寿命缩短一半，所以在使用时一定要精确的对浮充电压进行标定。
系统在白天工作时使用霍尔电压、电流传感器对蓄电池的端电压和充电电流进行采样，单片机根据采样值与设定值的比较结果来产生PWM控制信号，对蓄电池充、放电的全过程进行监控。在夜间，系统自动关闭PWM信号输出，停止蓄电池充电，这样也可以降低系统的总体功耗。当遇上阴雨天气，系统将根据设定的蓄电池最低放电电压来判断是否需要切断负载，以避免蓄电池由于过放电而损坏。
5.系统软件设计
在白天，系统正常工作时要进行以下主要任务操作：（1）蓄电池的充、放电控制；（2）稳定输出电压；（3）对太阳能电池板进行最大功率点跟踪；（4）判断是否天黑。夜间，系统进行的操作除了上述1、2两项外，还要进行路灯定时控制和判断是否天亮等操作。为了提高系统的实时性，故本系统采用了多任务并行的软件结构，即以上多个任务在处理器的控制下同时进行操作，这样就大大提高了系统的实时特性。
系统软件主要结构如下:
系统软件的主要功能是：① 蓄电池的充、放电；② 稳定输出电压；③ 太阳能最大功率点跟踪；④ 负载定时控制。这些任务之间有着信号量和执行条件的约束等关系，如系统输出稳压值是依据蓄电池的端电压来确定的；当负载开始定时，就要关闭太阳能最大功率点跟踪功能等等。但是，它们在功能上又具有独立性，所以，在将它们分成独立的任务段的同时，还要保证各任务之间的信号量和约束条件参数的正确传递。
在以上的软件结构中，任务1的主要作用是初始化系统和建立其他几个独立的任务程序，在软件系统中，可以利用os_create_task （） 函数来建立新任务。每个新任务都由一段无限循环的操作来实现，其中，os_wait （N） 函数为各个任务规定了运行时间，防止任务进入死循环，N为设定的时钟常数。各个任务之间利用RTX51中的其他系统函数来进行信号量的传递等操作。
6.结语
具有MPPT功能的光伏路灯控制系统及实验板，经过一段时间的测试表明，添加了MPPT功能后，太阳能电池板的发电效率提高了近25％，按市场均价40元/瓦来计算，一块100W的太阳能板就可以增加效益1000元左右，因此具有很高的实用推广价值。
参考文献：
[1]王庆章，赵庚申等.光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法研究[M].天津：南开大学学报，2005（6）.
[2]王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京：化学工业出版社，2005.
光伏技术研发范文第8篇
【关键词】光伏；Boost变换器；最大功率点跟踪；模糊控制
1.引言
在高速发展的社会经济条件下，人们对能源与资源的需求越来越大，目前人们已将目光转向可再生能源的开发与利用。而光伏发电是一种得到公认的高技术含量、较长远的发展前途的新能源技术[1]。太阳能是取之不尽、用之不竭的，并且不会产生废弃物，是一种理想的清洁能源。然而，众所周知，光伏电池的输出特性具有明显的非线性特征，只能在某一特定的电压下才能输出最大功率，而这一电压受很多因素影响[2]。为此需要对最大功率点进行实时跟踪和控制，确保光伏电池组件输出最大功率，这是当前研究的热点。
目前最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）工程上常采用：固定电压法、扰动观察法和增量电导法等[3]。固定电压法控制相对简单，但其跟踪方式并未考虑温度对光伏电池开路电压的影响，造成大量能量的损失。而扰动观察法跟电导增量法转换效率相对高一点，是目前工程上应用较多的方法，只是在这两种方法中，MPPT电路功率开关器件的占空比调节裕量为定值：当较大时，跟踪最大功率的速度较快，但是在最大功率点附近容易出现较大的振荡，从而造成较多能量的损失；当较小时，最大功率点附近的振荡明显减弱，但是系统对外界的响应速度会减慢[4]。单级式光伏并网发电系统在同一逆变器环节中既要实现光伏最大功率点跟踪，又要完成逆变器并网所需的频率相位的调整，和输出功率大小等控制策略的实现，从而导致控制量耦合，容易相互冲突，难以兼顾[5]。
本文针对以上情况，设计了一套两级式光伏并网发电系统。该系统前级采用Boost变换器，并采用模糊控制器实现了MPPT，模糊控制器具有自适应性好，鲁棒性强的优点；在后级，用全桥电路作逆变器，采用适当的控制实现了并网电流的输出。这样各级变换电路的控制目标清楚明确，可减少相互影响。
2.两级式光伏并网发电原理
采用的两级式光伏并网发电主电路及控制原理框图如图1所示。
图1中，光伏器件输出送给Boost电路，该Boost电路主要是实现两个功能：其一是实现最大功率点跟踪控制，通过调节电路功率管的占空比来实现光伏阵列与其所带外部负载阻抗之间的动态匹配，从而使光伏阵列始终工作在最大功率点附近；其二起到升压作用。将系统较低的光伏阵列的输出电压经Boost升压，以满足后级逆变器工作所需的电压要求，从而向电网输出功率。
图1的控制部分，采样光伏组件的输出电压和输出电流，经过MPPT算法得出光伏电池电压给定，与采样调理后的输入电压经过PI调节器调节后与三角载波交截从而得到Boost开关管的PWM驱动信号。
电路中采样Boost输出电压即全桥电路的输入电压跟给定电压经过PI调节器调节后得出并入电网的电流幅值，再与锁相环电路信号相乘算出并网电流的给定信号，经过PI调节器调节后的反馈信号与三角载波交截，经双极性调制得到逆变桥的驱动信号。
3.最大功率点跟踪的实现
光伏并网发电系统中，最大功率点的控制用模糊控制器设计。据光伏电池特性推导出控制规则，用DSP可以方便地实现。
3.1 有关电池的输出功率Pout与占空比D的关系
将太阳能光伏电池光照特性写成数学表达式（1）所示：
式中：—光照产生的电流；—内部二极管的反向饱和电流；、—光伏电池正常工作时的电流和电压；—内部二极管的特性因子；—波尔兹曼常量；—电荷；—电池温度；、—光伏电池内部的串、并联电阻。
由于并联内阻很大，串联内阻很小，这里假设对他们进行忽略处理。因此，光伏电池的输出电压如（2）所示：
光伏电池的输出电流的表达式如（3）所示：
3.2 确定模糊控制器的结构
MPPT控制设计，其关键是模糊控制器的设计。选用双输入单输出模糊控制器[6]，如图4所示。
图4 二维空间模糊控制器
模糊控制器的第时刻输入量，为第时刻的功率变化量和功率变化率；第时刻的输出量为第时刻的占空比改变量，大小在[0，1]间变化。其中功率变化量，功率变化率用代替计算。
3.3 确定输入模糊子集、输出模糊子集及他们的论域
的模糊集为E，的模糊集为EC，的模糊集为U。将语言变量E和U定义为7个模糊子集，EC定义为6个模糊子集，即：
3.4 隶属函数的确定
模糊子集的隶属函数形状较尖，表明模糊集合具有较高的分辨率和灵敏度。故选择三角形作为隶属函数的形状E和EC的隶属函数见图5和3.5 模糊控制规则
由功率值的变化量及其对占空比的变化量来决定下一开关周期的占空比变化量。根据对光伏电池的输出功率与占空比之间的特性分析，考虑到外界环境因素（如日照强度等）对光伏电池输出功率的额外作用，对实际仿真进行调整得到最终控制规则表，如表1所示。
3.6 解模糊方法
4.仿真与实验
根据两级式光伏并网发电系统的原理框图，搭建了一个由光伏电池模块，Boost变换器模块，模糊控制器模块，全桥逆变器模块，全桥逆变器控制电路模块等作为子系统构成的两级式光伏并网发电的仿真模型，如图8所示。参数是：配置光伏组件的开路电压是243伏，最大功率输出点电压是192V，最大输出功率为1500W，电网电压是220Vac/50Hz。
模糊控制器子系统仿真模型如图9所示。
使用仿真软件MATLAB 7.8.0，采用ode15s算法进行建模仿真，仿真条件是：设置仿真时间为2s，在1s时，给光生电流一个从5A到10A的阶跃，用来模拟光照强度的突变，表明用模糊控制器获得了较快的跟踪速度。图10是并网输出电流及电网电压波形，光伏电池输出功率仿真波形如图11。图10中，表示输出电压，表示输出电流，系统能很好很快地实现最大功率点跟踪，并且能很稳定地并网运行。
控制芯片选用TI公司的TMS320F2808DSP芯片，设计了一套1500W的两级式光伏并网发电系统，稳定工作时，网侧的实验波形如图12所示。
5.结论
本文针对光伏电池的特性，将之与Boo-st电路相结合，设计了MPPT的模糊控制器。该方法在外界环境变化剧烈的情况下，可以快速地使光伏电池以最大功率输出，具有较高的控制精度和稳定性，逆变器的输出电流能始终保持与电网电压同步，并网发电运行可靠。
参考文献
[1]张国荣，项若轩.光伏电池最大功率点跟踪方法的研究[J].能源工程，2009（1）：13-16.
[2]Cheon Kyu Kim，Young Seok Kim，MPPT control method of the seaflow energy generation by using fuzzy controller in a boost converter[C].International Conference on Electrical Machines and Systems（ICEMS 2008），Wuhan，2008，Oct.17-20，2672-2675.
[3]方宇，魏腾飞，谢勇，邢岩.应用在UPS中的耦合电感型Boost电路分析[J].电力电子技术，2009，43（12）：76-78.
[4]Chiu C S，Ouyang Y L，Chiang T S，et al，Maximum Power Control of PV Systems via a T-S Fuzzy Model-based Approach[C].2010 5th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applicationsis，2010，2198-2203.
光伏技术研发范文第9篇
关键词：太阳能；光伏发电系统；蓄电池组；逆变器
1 前言
传统的煤炭、石油等一次能源是不可再生的，终归要走向枯竭。提高能源利用效率、开发新能源、加强可持续能源的利用，是解决经济和社会快速发展过程中日益凸显的能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择。太阳能是所有可再生能源类型中以其资源储存量高、占用土地资源少、分布广泛等优势成为一致公认的最具开发潜力的新能源，而光伏发电更是因为其污染几乎为零及能源转换环节少的特征成为太阳能利用中最为广泛应用的一种方式，并成为各国普遍重视的一种新能源利用方式。从我国国家发展战略来看， 大力开发太阳能资源是能够保证我国能源供给、实现节能减排、促进产业结构调整及发展新兴战略性行业最终实现可持续发展的重要条件。
2 光伏发电基本原理
太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种发电系统。太阳能半导体晶片上部为N型半导体，下部为P型半导体，当P型半导体和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。光是由光子组成，而光子是包含有一定能量的微粒，能量的大小由光的波长决定，光被晶体硅吸收后，在PN结中产生成对正负电荷，PN结区域的正负电荷被分离，形成外电流场。如果将一个负载连接在太阳能电池的上下两表面间，负载将有电流流过。太阳能半导体晶片通过有序的组合形成太阳能电池组件，若干太阳能电池组件构成太阳能电池方阵。
3 光伏发电系统构成
光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组件、控制器、蓄电池、逆变器等组成
3.1 太阳能光伏电池组件
太阳能光伏电池组件由太阳能电池片经串并组合，并用高强度、高透光、性能强的太阳能专用钢化玻璃及高性能、耐紫外线辐射的专用密封材料层压而成，形成不同规格的电池板，即太阳能光伏发电系统的基础和核心器件。目前工程上采用的光伏电池主要有：单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池三种。
3.2 控制器
控制器的作用是使太阳能电池和蓄电池高效、安全、可靠地工作，以获得最高效率并延长蓄电池的使用寿命。控制器对蓄电池的充、放电进行控制，并按照负载的电源需求控制太阳能电池组件和蓄电池对负载的输出电能。
控制器是整个光伏发电系统的核心部分，通过控制器对蓄电池充放电条件加以限制，防止蓄电池反充电、过充电及过放电。另外，控制器还应具有电路短路保护、反接保护、雷电保护及温度补偿等功能。
3.3 蓄电池
蓄电池组是太阳能光伏发电系统中的储能装置，由它将太阳能电池方阵从太阳辐射能转换来的直流电转换为化学能储存起来，以供负载应用。由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池才能使负载正常工作。
蓄电池容量应在满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量的存储下来，并能存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。但若容量过大，使蓄电池处在亏电状态，将影响蓄电池寿命，造成浪费。
3.4 逆变器
逆变器可分为自激式振荡逆变和他激式震荡逆变，按照波形可以分为方波逆变器和正弦波逆变器。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电，经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率、额定电压等匹配的正弦波交流电源，供系统终端用户使用。逆变器具有电路短路保护、欠压保护、过流保护、反接保护及雷电保护等功能。
4 光伏发电系统设计
光伏发电系统总的设计原则是在保证满足负载用电需要的前提下，确定最少的太阳能电池组件和蓄电池容量，以尽量减少投资，即同时考虑可靠性及经济性。系统设计总体考虑主要是通过技术经济分析合理地确定满足要求的太阳能电池组成件数量和蓄电池容量，包括安全性、可靠性方面的要求。
在进行光伏系统的设计之前，需要了解并获取一些进行计算和选择必需的基本数据：光伏系统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区的气象资料，包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。
4.1 蓄电池容量计算
设计蓄电池容量的基本公式见下：
Bc=A×Ql×Nl×To/Cc
式中：Bc―蓄电池容量（Ah）；
A―安全系数，取1.1～1.4之间；
Ql―负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数（Ah）；
Nl―最长连续阴雨天数；
To―温度修正系数，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；
Cc―蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取0.75，碱性镍镉蓄电池取0.85。
4.2 太阳能电池方阵设计
1）太阳能电池组件串联数Ns的基本公式见下：
Ns=UR/Uoc=（UF+UD+Uc）/Uoc
式中：UR―太阳能电池方阵输出最小电压（V）；
Uoc―太阳能电池组件的最佳工作电压（V）；
UF―蓄电池浮充电压（V）；
UD―二极管压降，一般取0.7V；
UOC―其它因数引起的压降。
2）太阳能电池组件并联数Np的基本公式见下：
Np=（Bcb+Nw×Ql）/（Qp×Nw）
式中：Bcb―需补充的蓄电池容量（Ah）；
Nw―两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数；
Qp―太阳能电池组件日发电量（Ah）。
3）太阳能电池方阵功率的基本公式见下：
根据太阳能电池组件的串并联数，即可得出所需太阳能电池方阵的功率P：
P=Po×Ns×Np
式中：Po―太阳能电池组件的额定功率（W）。
4.3 最大功率点跟踪（MPPT）
目前光伏电源能源利用率较低、供电稳定性与可靠性也不高。光伏系统的最大功率点跟踪方法可以最大限度地利用光伏电池所产生的直流电能，通过实时检测光伏阵列的输出功率和一定的控制算法预测当前工况下阵列可能的最大功率输出，从而改变当前的阻抗情况来满足最大功率输出的要求。这样即使太阳能电池的结温升高使得阵列的输出功率减少，系统仍然可以运行在当前工况下的最佳状态。常用的MPPT实现方法有：定电压跟踪法、功率反馈法、扰动观测法、导纳增量法、实际测量法。
4.4 孤岛效应
由于光伏并网发电系统直接将太阳能逆变后输送到电网，所以需要各种完善的保护措施。除了通常的电流、电压和频率监测保护外，还需要考虑一种特殊的故障状态，即孤岛状态。所谓孤岛，电网由于电气故障、人为或自然等原因中断供电时，光伏并网系统未能及时检测出停电状态并脱离电网，使该系统和周围的负载组成一个不受电力公司掌控的自给供电孤岛的情况。一般采用具有反孤岛功能的并网逆变器，当向孤岛负载中的任一种供电时，能够在10个电网周期内检测出孤岛状态并停止供电。
5 结束语
近年来，随着国内能源消耗量的日渐攀升，国内能源供应日趋紧张，成本持续创新高。与此同时，太阳能光伏技术不断得到创新和发展，非晶硅薄膜太阳能电池的生产成本逐渐降低，生产技术已日趋成熟。专家预测，我国城乡建设和太阳能光伏发电的有效结合，并切实实施光伏并网发电，将逐步优化我国的传统能源结构，对于解决因传统能源使用而造成的环境问题、改善生态环境、解决能源供应紧张和实现人类健康和可持续发展等具有重要意义。
参考文献：
[1]王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京：化学工业出版社，2005.
[2]周志敏，纪爱华.太阳能光伏发电系统设计与实用实例[M].北京：电子工业出版社，2010.
光伏技术研发范文第10篇
引言 太阳能一直被认为是人类社会可持续发展的重要可再生的、清洁的能源,世界各国都把太阳能光伏发电的利用和商业化作为重要的发展方向。从世界范围看,从2002~2009年,全球光伏电源累计安装容量从2175•5兆瓦增长到22928•9兆瓦,增长幅度达9•5倍之多。根据欧洲JRC的预测,到2030年太阳能发电将在世界电力的供应中显现其重要作用,达到10%以上;2050年太阳能发电将占全球总能耗的20%,到本世纪末太阳能发电将在能源结构中起到主导作用[1]。每年中国陆地接收的太阳辐射总量相当于24000亿吨标准煤,约等于1000年的能源消费量;全国总面积2/3地区年日照时间都超过2000小时[2]。 目前太阳能主要用来发电和发热。我国太阳能热水器年生产能力已达到2300万平方米,太阳能热水器使用总量超过1•2亿平方米,占世界总使用量的60%[3],与此相比,我国光伏产业与国际光伏发展仍有较大的距离,世界光伏产业每年以31%的速度发展,而我国的光伏产业每年增长率仅为15%[2]。我国具有发展太阳能的天然基础,有效利用太阳能资源已经成为解决我国能源环境问题的重要突破口之一,学者张治民认为制约我国太阳能资源发展的重要问题就是技术层面上的落后[4],太阳能光伏技术扩散问题亟待解决。本文运用基本扩散模型对我国太阳能光伏发电技术扩散趋势进行预测,试图模拟出我国未来太阳能光伏发电技术发展曲线,以期对国家可再生能源发展利用提出政策依据。 1太阳能光伏技术扩散模型构建 1•1扩散模型 在已有的关于新能源技术扩散研究中,扩散模型运用较多。Collantes(2006)[5]运用logistic模型研究燃料电池车的市场增长问题,Masini、Frankl(2002)[6]、Isoard,Soria(2001)[7]、Ibenholt(2002)[8]运用学习曲线对太阳能、风能扩散进行评价,Neij(1997)[9]、Lund(2002)[10]运用经验曲线对新能源技术运用前景及需求,Lund(2005)[11]、Purohit,Kandpal(2005)[12]、UshaRao、Kishore(2009)[13]运用Bass模型对新能源市场扩散问题、印度风能问题进行研究,Peter,Ra-maseshan,Nayar•(2002)[14]运用Rogers模型对发展中国家太阳能光伏市场发展状况进行分析。这些文献研究为本文模型选择提供了基础。按照创新扩散过程的影响因素,可以将上述模型分为3类,内部影响模型,如Logistic模型,考虑系统内部因素主要是过去使用者对扩散的影响;外部影响模型,将技术扩散完全归于系统的外部因素;混合影响模型,如Bass模型,综合考虑了内外部因素对扩散的影响。混合模型中涉及的未知参数较多,对于数据充足性要求较高。外部影响模型将潜在的采用者市场氛围已采纳创新者和未采纳创新者两大类。内部影响模型假定创新扩散完全是由潜在市场内部的信息传播推动,其描述的创新扩散过程与传染病的传播过程相似,也被称为标准传染模型。本文研究认为太阳能光伏技术扩散过程符合传染病扩散过程:即初始阶段技术进入市场,由于潜在采用者的不确定性及技术本身的风险,扩散速度缓慢;加速阶段,随着用户增多,市场传播速度加快,普及量开始迅速增加;饱和阶段,当超过最大加速度点之后,技术市场扩散速度开始减慢,最终达到市场饱和,即最大开发量,这一过程通过下文图1能够清楚的看出。Fisher和Pry(1970)、Henry(1972)和Blaekmna(1974)等人通过比较研究各种技术创新扩散过程,认为内部扩散模型(Logistic模型)可以较好地描述技术创新扩散过程。因此本文研究采用Logistic模型对太阳能光伏技术扩散趋势进行预测。假设在某一时点t太阳能的市场最大开发能力Nt,时间t点上太阳能光伏的市场普及量或者已有的市场潜能为nt,若太阳能光伏技术采用比率为β,则在无限小的时间间隔dt中,市场采用数量可以表示为如下:令f(t)=ntNt,表示时间t上太阳能光伏的市场开发率,即某一时点上,太阳能光伏技术市场普及量nt在最大经济可开发量Nt中所占得比例。公式(1)可以变形如下:在Logistic模型中,市场开发率f(t)可以作为衡量技术扩散程度主要因素,然而现实中,技术扩散速度随着时间的增长呈现缓慢减弱趋势,对此,我们将公式(6)做如下变形:分析公式(7)易知随着时间的无限增长,公式逐渐减小并逐步趋向于0,这一变化趋势与模型假设以及现实都是相符合的,另外,Mansfield认为技术扩散比率与已经采纳新技术市场份额有关[5],由此可知,Logistic模型能够比较合理的解释太阳能光伏技术的扩散趋势。本文模型中自变量只有时间一个量,对于逻辑模型中只有一个自变量的情况,预测结果倾向于定性结果。因此本文的结果更多的定性反映了太阳能光伏发电技术扩散的整体趋势。 1•2模型参数估计 模型中β表示扩散速度,定义为太阳能技术扩散的市场渗透比率,是扩散研究中的关键参数。从公式(4)中可以看出,市场渗透比率在长期过程随着新技术市场占有率的提高在逐步下降,β决定了扩散曲线的斜率和坡度。对于扩散速率β的影响因素,国内外学者研究颇多。Mansifield认为技术扩散比率与技术的投资额度和收益率以及已经采纳新技术市场份额有关[6],R•Kemp(1997)认为影响可再生能源扩散过程的主要因素为采用者特征,社会经济环境特征、技术本身及技术使用者特征,Jacobson,Johnson则通过技术系统视角认为社会受众知识基础,政治环境制度以及技术原动力三方能够影响可再生能源扩散速度[15]。Reddy和Painuly则通过采访利益相关者,得出政府介入以及提高可再生能源贡献能够加快可再生能源扩散速度[16]。Peter通过研究太阳能光伏技术扩散研究发现,财政收入,政府导向积极性,投资成本,技术可靠性,信息传播程度以及环保意识能够影响新能源技术扩散速度[17]。所有这些因素对于估计β的值都有影响作用,但是在新能源研究中,这方面的数据相对较少。在Logistic模型中,数据充足时,参数估计方法通常有普通最小二乘法(Bass,1969)、极大似然估计法(sehmittlein,1982)和非线性最小二乘法(Srinirasna,1986)。而在缺乏有效数据的情况下,参数可以通过管理判断或者历史上类似创新的扩散情况来获得,用历史数据估计模型中的参数值作为一种数据确实情况下的估值方法被众多学者论证过[13],Collantes根据市场竞争者的历史数据估计出了燃料电池车的市场扩散速率,并证明了历史数据估值的有效性[5]。我国学者李继峰,张阿玲在对我国新能源可再生能源发展预测研究中,参数β值的确定也采用了专家意见及经验数据[1]。国外学者在研究太阳能光伏技术扩散方面数据较为全面,根据文献研究,德国,芬兰,以及世界范围下的太阳能光伏技术扩散市场开发率要达到50%,分别需要21、23、44年的时间,其扩散速度也有较大差别。我们取3种情况下的平均值作为假设条件下我国太阳能光伏技术扩散系数,其中扩散比率Ttop,β取自表1,将这两个参数值代入公式Ttop=α/β得α的值。参数值计算结果如表2所示。#p#分页标题#e# 2我国太阳能光伏发电技术市场扩散预测及分析 本文选取1996年为基期,对应t=1,根据上文所得α=7•626,β=0•229,将其代入公式(2),整理得出我国太阳能光伏技术市场扩散曲线如公式(8)又f(t)=ntNt,nt值取太阳能光伏发电安装容量,通过计算得出我国太阳能光伏发电的最大经济可开发量Nt。在模型中nt指产品销量数值,但由于发电量与使用量基本相等,因此本文中nt的取值选取太阳能光伏发电安装容量数据,符合模型要求。本文研究数据取自《BP能源统计年鉴2010》。 2•1我国太阳能光伏发电最大经济可开发量估计 通过模型估算,得出我国1996~2009年太阳能光伏发电最大经济可开发量Nt,如图2所显示,1996年我国太阳能光伏发电最大经济可开发量为1625•64兆瓦,2000年增加到12344•17兆瓦,实际开发量增加到19兆瓦,2008年,太阳能光伏技术发电最大经济可开发量达25379•13兆瓦,实际安装容量则增加到145兆瓦,而2009年太阳能光伏技术发电最大经济可开发量达25379兆瓦,实际安装容量迅速增加到305兆瓦,但利用率也仅为1•2%。图3显示了我国1996~2009年太阳能光伏市场的发展趋势,可以看出我国太阳能光伏市场发电安装容量逐年上升,自2005年开始呈现稳定快速的增长势头。从整体发展来看,太阳能光伏技术市场普及量都呈上升趋势。太阳能光伏发电最大经济可开发量在增长过程中存在短期起伏,但总体趋势缓慢上升,通过数据分析可以看出,我国太阳能光伏利用率较低,太阳能光伏发电的发展空间巨大。 2•2太阳能光伏技术扩散发展预测 根据模型,对我国2010~2030年间太阳能光伏技术市场扩散情况做出预测,得出太阳能光伏技术市场扩散曲线如图4。假设影响因素不变,以目前扩散速率,在2020年我国太阳能光伏技术市场开发率则能达到12%以上,而到2030年我国太阳能光伏发电技术市场开发率则将达到59•06%。将2010~2030年间的扩散趋势分解为两步,分别为2010~2020年,2021~2030年。可以看出2010~2020年我国太阳能光伏发电技术扩散较之2021~2020年更为快速。从2010~2020年,国家对于新能源的一系列政策及财政支持逐步发挥作用,大力促进了太阳能光伏的发展,扩散曲线较为倾斜,可见扩散趋势较为显著;从2020~2030年扩散势头开始呈现直线上升趋势,扩散的步调也开始趋于平缓,太阳能光伏发电市场发展趋于逐步成熟阶段。根据国家“十一五”国民经济发展规划(2005~2010年),到2020年我国太阳能光伏累计安装容量将达到28550兆瓦,光伏发电需求将增长到1•21%。中国电力科学院的研究表明,在考虑到开发煤电、水电和核电的情况下,2010年和2020年电力供需的缺口仍然分别为6•4%和10•7%[3],这个缺口正是需要用可再生能源发电进行补充的,太阳能光伏发电将成为解决我国“电荒”及高耗能问题的重要能源。 3结论及展望 每年中国陆地接收的太阳辐射总量相当于24000亿吨标准煤,约等于1000年的能源消费量[2],本文通过对我国2010~2030年之间的太阳能光伏技术市场开发率进行预测,得出在2020年我国太阳能光伏发电市场开发率将达到12%。2030年我国太阳能光伏发电市场开发率将达到59•06%,假设我国太阳能资源仅50%用来发电,则到2020年时,每年太阳能光伏发电量即相当于144亿吨煤,到2030年这一资源优势将更加明显。我国在发展太阳能光伏技术上制定了各个时期的目标,政府出台了大量的的支持及鼓励政策,并实施大范围有力的补贴资助。就太阳能项目工程而言,“太阳能屋顶计划”已经在全国部分城市开展,有效地推动太阳能资源利用。新修订的可再生能源法也提出实行可再生能源发电全额保障性收购制度,这些都将加速太阳能光伏发展,对于改善我国能源结构,实现节能减排有重要意义。
光伏技术研发范文第11篇
关键词：嘉兴光伏园区；产业链；五位一体；四个统一；集聚效应
中图分类号：F127 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2016）22-0020-05
《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》将新能源列为战略性新兴产业，提出要积极推进开发潜力大的新型太阳能光伏发电产业化[1]。“十二五”期间，我国太阳能光伏发电累计并网装机容量规模已位居全球第二，光伏产业技术的进步不仅降低了光伏产品生产成本，而且提高了光伏产品的质量和光电转换效率，有关光伏产业的政策体系不断完善，但是也有一些亟待解决的问题，例如，光伏发电成本较高，技术进步和产业升级动力不足，在光伏项目规划、年度计划和各级规划管理协调机制等方面有些无序等等[2]。根据国家《能源发展战略行动计划（2014―2020年）》和《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》有关要求，要全面推进能源生产与能源消费的革命，要推进中东部地区分布式光伏发电。嘉兴已被确定为全国首批创建新能源示范城市，嘉兴光伏高新技术产业园区（以下简称嘉兴光伏园区）为浙江省级高新区，分布式太阳能光伏产业已初显成效，被业界称之为“秀洲模式”，其做法值得借鉴。
一、嘉兴光伏园区简况
（一）嘉兴光伏园区成立的背景
2007年，浙江省嘉兴市秀洲区把发展新能源产业作为转型升级的主导产业和构建长三角先进制造业特色区的主要抓手。2011年，浙江省嘉兴市秀洲区光伏产业涉及光伏发电三种技术的本地多个企业在细分行业中已具有领先地位，分别是晶体硅太阳能电池发电、薄膜太阳能电池发电以及聚光太阳能电池发电。例如，福莱特玻璃镜业股份有限公司的太阳能超白压延玻璃生产能力位居国内第一；上澎太阳能科技（嘉兴）有限公司的“智能硅”薄膜电池产品解决了光伏电池生产的经济性、规模性以及环境方面的瓶颈问题；嘉兴蓝特光学有限公司的第三代光伏技术成为业界领头羊之一。为此，嘉兴市秀洲区被评为国家火炬计划新能源特色产业基地。2012年底，嘉兴光伏园区已集聚了福莱特玻璃镜业股份有限公司、中节能（嘉兴）环保科技园发展有限公司、上澎太阳能科技（嘉兴）有限公司、浙江生辉照明有限公司等一批有竞争力的光伏企业。因此，嘉兴光伏高新技术产业园创建之前已具备一定的产业基础。
（二）嘉兴光伏园区的发展历程
虽然嘉兴光伏园区成立时间不长，但是由于起点高、路子对，已从摸索成长进入到快速发展阶段。
1.摸索成长阶段。2012年12月，省级高新区“嘉兴光伏高新技术产业园区”在嘉兴市秀洲工业园区正式挂牌成立。嘉兴光伏园区位于嘉兴中心城市的西翼的秀洲新区境内，规划面积14.2平方公里，嘉兴光伏园区按照省政府提出的太阳能光伏产业“五位一体”创新综合试点的总体要求（光伏产业“五位一体”创新综合试点，是指光伏装备产业基地建设、光伏产业技术创新体系建设与体制创新、光伏发电集中连片开发的商业模式创新、适应分布式能源的区域智慧电网建设、政策集成支持体系创新），加快在产业高端化发展、商业化推广应用、关键技术攻关、配套政策环境等领域实现重大突破，希望建成国家火炬计划新能源特色产业基地、部级光伏高新技术产业化基地、部级分布式光伏发电规模化应用示范区和最具投资价值的中国新能源产业城市[3]。
嘉兴光伏园区成立初期，缺乏科学的顶层设计和有力的招商支持，2014年面对新的形势、新的起点和新的发展机遇，嘉兴光伏园区全面分析和梳理光伏产业发展基础、演进思路、产业链条，规划重点发展领域和招商策略，积极引进目标企业，同年7月出台了《嘉兴市光伏高新技术产业园区发展规划》[4]。
嘉兴光伏园区经过近一年半的实践，探索出了一套行之有效的工作方法，对园区的光伏项目实施“四个统一”，即“统一规划布局、统一资源管理、统一推进服务、统一运营管理”，该做法解决了“整合屋顶资源、优惠政策到位、发电利润合理分配、顺利并网、统一运营”等难题，被业界冠名为“秀洲模式”，该模式在2014年8月的全国分布式光伏发电现场会上进行交流[5]。
2.快速发展阶段。2014年8月至2015年10月，嘉兴光伏园区不仅在引进光伏投资项目、研发、生产与应用等方面取得跨越式的成效，具体（见下表），而且成功入选首批国家新能源示范城市、首批国家低碳工业园区、国家分布式光伏发电应用示范区。为了给嘉兴光伏园区提供一个更好的成长平台，2015年5月出台了《嘉兴光伏科创园建设方案》，嘉兴光伏科创园定位为光伏新能源产业提供全程配套服务，包括研发、设计、检测、培训、商务参展、财务、法律、电子商务、信息等方面，嘉兴光伏科创园也是嘉兴秀洲工业园区、嘉兴光伏园区转型升级的重要发展平台。
二、嘉兴光伏园区的发展模式
嘉兴光伏园区自从挂牌成立以来，大力开展光伏产业“五位一体”的创新综合试点，以打造“中国光伏科技城”为总体战略定位，同步推进“光伏装备产业基地建设、光伏产业技术创新体系建设与机制创新、光伏发电集中连片开发的商业模式创新、适应分布式能源的区域智能电网创新、政策集成支持体系创新”，逐渐成为国内光伏产业转型升级的重镇。
（一）“搭平台、定重点”为产业发展强基础、明方向
袁艳平（2012）认为，战略性新兴产业发展面临着资源、技术、人才、产业化能力等方面的制约，加上市场、政策环境和体制机制与战略性新兴产业发展的要求不适应，使得战略性新兴产业发展目标的实现存在着一定风险[6]。嘉兴光伏园区为了降低太阳能光伏产业发展的风险，搭建了浙江秀洲慧谷科技创业中心（上海交大部级孵化器）、中电科36所智慧产业园、嘉兴光伏科创园等光伏产业发展的专业平台，平台集光伏产业科研、企业孵化、产品展示、光伏发电示范应用、综合服务等五大功能为一体，为光伏产业链的形成打下坚实的基础。吴金明、钟键能、黄进良（2007）认为，产业链由“龙头”产业、“七寸”产业和“配套”产业三个环节构成，其中，“龙头”和“七寸”环节相对应龙头企业和核心企业发挥着最重要的作用，产业是否具有核心竞争能力完全取决于其是否掌控着产业的“七寸”和“龙头”环节[7]。光伏产业链包括上游的硅料和硅片、中游的电池片和电池组件、下游应用系统五个环节，产业链中太阳能电池是最重要的生产环节，光伏专用设备制造是与产业链相关联的产业，为了平衡发展产业链、在核心技术环节处于领先地位、提高光伏发电的应用，园区在初期规划就确定三大发展重点领域，分别是光伏专用设备和光伏发电核心部件、光伏发电系统集成及高效光伏电池与组件、新一代光伏发电技术及光伏光热集成技术。
（二）“定向招商”完善光伏产业链
产业链的理论起源源于20世纪初，马歇尔（Malslla A.，1920）将企业内部的分工扩展到企业之间的分工，即企业与企业之间因生产工序前后的关联性形成链条[8]。赫希曼（Albert Hirschman，1958）从产业链的前向、后向联系的角度强调了产业前后关联的重要性，称其为“关联效应”[9]。史蒂文斯（Stevens，1989）从系统性思维视角认为产业链由供应商、制造商、分销商和消费者四大主体构成[10]。波特（MichaelE.Porter，1989）从集聚的视角指出产业链能促进产业集聚，并最终形成产业集群的竞争优势[11]。嘉兴光伏园区为了完善光伏产业链和形成供应、生产、分销和消费者四大主体完整光伏产业系统，更好地发挥产业集群功效，嘉兴光伏园区委托知名中介机构把整个光伏产业链22道环节的国内外知名相关企业绘制成“招商地图”，然后按图定向招商，已引进包括韩国OCI光伏产业基地、美国嘉晟智能玻璃、瑞翌金刚线等一批行业龙头项目，总投资超过100亿元，形成覆盖光伏装备生产、光伏产品生产、太阳能发电及运营维护等环节的太阳能光伏产业链。
（三）“外引内培”激发光伏产业技术创新
从20世纪初熊彼特提出“创新”概念之后，一些学者开始对技术创新进行研究，不少学者认为外部引进和自主创新是主要模式。嘉兴光伏园区采取“外引内培”的方式，引进光伏技术科研院所、创新团队及泛光伏人才，培育省级重点研究院和省级研发中心，外部引进和内部培育的结合增强了光伏产业技术创新内在动力。例如，园区引进中电科36所光伏装备与智能控制研究院、国网电科院分布式光伏并网技术研究院、万马光伏云产业技术研究院等一批国内顶级的光伏技术科研院所，吸引泛光伏类国家、省“千人计划”人才及相关技术创新团队落户高新区，他们研发的多项光伏技术全国领先，有效降低了光伏发电的装机成本。
（四）探索光伏应用创新模式，发挥示范效应
产业产品的应用是产业发展的源动力，应用总量、应用类型、应用结构等会促进产业的繁荣、转化或衰退。为了破解分布式光伏发电应用难题，嘉兴光伏园区形成“四个统一”的应用创新模式。统一规划布局：委托工信部赛迪研究院编制光伏高新区产业发展规划，委托SEMI（国际半导体材料与设备协会）、福睿智库等开展规划战略咨询，细化发展思路，全面规划布局，确定了“双核四区多廊”（“双核”即以北科建智富城产业研发区为依托的智谷科创区和以光伏科创园为依托的总部体验区；“四区”为江南湖景区、低碳商住区、未来展望区和连片示范区；“多廊”为多条光伏路灯生态廊道）的总体布局来全面推进示范应用；统一资源管理：由光伏高新区管委会统一管理屋顶资源。首先，管委会建立光伏高新区内可利用屋顶资源数据库；其次，与屋顶业主签订安装光伏电站协议，统一掌控屋顶资源；再次，统一屋顶租赁和合同能源管理政策标准，实现了对屋顶资源的统筹管理[12]；统一推进服务：光伏高新区对项目全程跟踪，确保服务到位；统一运营管理：光伏高新区成立专业运维公司，负责辖区内所有分布式光伏电站的电费结算、运行维护等后续服务工作。“四个统一”的管理形成了政府主导、合同管理、自建自发自用的应用示范推广模式[13]。截至2015年11月，嘉兴光伏园区的分布式光伏电站项目已并网发电61兆瓦。
三、嘉兴光伏园区的经验借鉴
嘉兴光伏园区在我国光伏产业处于低迷时成立，能奋力突出重围，并快速发展，现正着手打造光伏小镇，其做法值得分布式光伏产业同行学习借鉴。
（一）园区凭借“天时、地利、人和”顺势而生
1.顺“天时”抓机遇。国际能源署（IEA）的《2012世界能源展望》报告了全球能源版图和能源结构变化的四大趋势，其中之一就是国际能源生产和消费结构变化提速，可再生能源作用日益凸显。2009年，财政部、住房和城乡建设部两部委开始联合实施“金太阳示范工程”“光电建筑一体化示范”，我国的光伏市场出现了爆发式的增长，产业链呈现“两头在外”格局，但是由于受金融危机与海外“双反”（指我国的光伏产品同时进行反倾销和反补贴调查）影响，至2012年时产业发展进入低谷期。一边是国际上大力发展可再能源形势，一边是国内光伏产业陷入困境，因此，大力发展分布式光伏是保证我国光伏产业可持续健康发展的关键所在。浙江省嘉兴市秀洲区政府将光伏产业的危机转换成机遇，把发展新能源产业作为转型升级的主导产业和构建长三角先进制造业特色区的主要抓手。
2.借“地利”得优势。嘉兴秀洲区地处长三角地区杭嘉湖平原腹心地带，与上海、杭州、苏州、湖州等城市相距均不到100公里，受“上海经济圈”“杭州湾经济圈”和“太湖经济圈”的辐射，具有发展光伏产业的区位优势。高速公路及跨海大桥在嘉兴市秀洲区形成的“三横三纵三桥”及“四空四港”，形成了海空联运运输网络，具有发展光伏产业的交通优势[14]。
3.有“人和”做保障。一个产业的发展离不开当地政府的支持，“人和”主要是指各级政府为嘉兴光伏园区的发展出台扶持政策。园区不仅整合了国家、省、市三级政府的扶持政策，还研究制定了一系列配套政策。例如，税收政策：享受省级所得税收全额返还的优惠；电价补贴政策：除享受国家规定光伏发电补贴以外，在上网电价标准基础上每千瓦时再补贴0.3元；专项资金扶持政策：设立10亿元专项资金，重点支持光伏发电推广应用、光伏装备制造业、以省级重点企业研究院建设为载体的创新能力建设及关键技术联合攻关与高端人才引进、培养、使用；奖励资金政策：对于引进的光伏产业企业、研究院、研发中心再给予500～3 000万元人民币的产业奖励支持；项目优先政策：在2015年前，园区内的光伏分布式电站优先让入驻园区企业承建；人才激励政策：入住企业的领军人才可申报“千人计划”，被认定后将获得最高500万元的奖励资金，入住企业申报市、区“精英引领计划”，其中市级专项资金分别为100万元、200万元、300万元、区及专项资金为50万元[15]。
（二）完善产业链，发挥产业产品的集聚效应
亚当・斯密（Adam Smith）的著名分工理论阐述了产业链作用，产业链上各环节的分工协作反而会提高生产效率。聂玉强（2013）认为，围绕产业链招商有助于降低投资经营成本、加快企业创新、提高企业知名度、提高抗市场风险能力、土地利用集约化和节约资源[16]。嘉兴光伏园区利用嘉兴已有的光伏产业基础优势，并通过招商引企和探索分布式光伏项目的应用示范，实现产业横向和纵向的集聚效应，横向实现众多光伏企业集聚，纵向实现从光伏产业上游配套材料、中游光伏电池及组件制造到下游光伏应用等企业集聚，形成了相对完整产业链。三年来，吸引美国、韩国及国内光伏行业知名企业的项目落户，提高了产业档次、产品技术含量，增加了产品附加值，降低了产品成本，发挥了产业产品的集聚效应。
（三）引进泛光伏人才，发挥产业科技创新的集聚效应
光伏产业属于战略性新兴产业，需要以重大技术突破和重大发展需求为基础，对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用。为了培育光伏产业竞争力，嘉兴光伏园区采取“筑巢引凤”（通过培育企业研究院和引进国内研究机构集聚光伏产业相关人才）和“引凤筑巢”（ 通过上门拜访、邀请、聘用、建立实习合作等方式吸引重点院校、专家等来光伏高新区设立科研机构）的方式引进泛光伏人才，不仅在技术研发方面取得重大突破，在行业创新方面起到引领作用，而且为嘉兴光伏高新技术产业转型升级提供了技术支撑平台，发挥科技创新的集聚效应。通过人才引进有效推进了光伏科创园、新能源建筑集成（光伏）研究中心、分布式光伏检测（认证）中心、分布式光伏碳交易资产金融管理中心、分布式光伏发电运维管理中心的建设[17]。
（四）政府的引导和统一管理，放大产业投资和应用的集聚效应
新制度经济学家诺思认为，政府的经济政策对产业结构的调整和主导产业的发展影响力甚至大于科技创新的影响力。政府的经济政策包括产业规划、重点发展、扶持、引导和管理等等。嘉兴光伏园区的发展得到省、市、区、园区四级政府的重视，各级政府的经济政策不仅吸引外来投资者的光伏产业项目，还有力地推进了分布式光伏项目在园区的应用示范作用，嘉兴光伏园区在政府的引导和统一管理下不断放大产业投资和应用的集聚效应。目前，嘉兴光伏园区的新能源企业发展势头良好，产值和收入同比呈增长趋势。同时，嘉兴光伏园区正在不断拓展光伏产业发展与应用的空间，打造成一个“宜业、宜居、宜游，惠产、惠民、惠生”的特色光伏小镇[17]。
嘉兴光伏园区建设工作成效初步显现，国家能源局、科技部、工信部领导和业内知名企业、专家多次实地调研，对光伏产业“五位一体”综合创新模式和“四个统一”的应用创新模式充分肯定。嘉兴光伏产业作为战略性新兴产业，在发展的初期离不开政府的规划、引导及扶持措施，采取的是政府主导型发展路径。因此，嘉兴光伏产业发展路径要逐渐有所转变，要由政府主导型发展路径逐渐过渡政府引导下的市场资源有效配置模式。
参考文献：
[1] “十二五”国家战略性新兴产业发展规划[EB/OL].国务院门户网站，2012-07-20.
[2] “十三五”太阳能产业的机遇与挑战[EB/OL].太阳能光伏网，2016-04-16.
[3] 胡婧妤.园区概况[EB/OL].浙江在线，2014-08-01.
[4] 嘉兴光伏高新技术产业园区发展规划[Z].2014-07.
[5] 丁珩，邵坚，沈鑫.光伏发电“秀洲模式”引发“蝴蝶效应”[N].嘉兴日报，2014-08-31.
[6] 袁艳平.战略性新兴产业链构建整合研究[D].成都：西南财经大学，2012.
[7] 吴金明，钟键能，黄进良.“龙头企业”“产业七寸”与产业链培育[J].中国工业经济，2007，（1）：53-60.
[8] Marshall A，Principles of Economics，London：Macmillan，1920：1877-1890.
[9] [英]马歇尔.经济学原理：上[M].北京：商务印书馆，1964.
[10] Stevens and Granham，“Integrating the Supply Chain”，International Journal of Physical Distribution and Material Management，1989，（8）：3-8.
[11] Michael E.Porter.Cluster and new competition economics[M].Harvard Business Review，1998.
[12] 叶嘉妍.“四个统一”助推秀洲光伏发电示范项目建设[N].嘉兴日报，2014-08-01.
[13] 李回雄，李茸.以发电应用带动产业发展――秀洲光伏产业奋力突出重围[N].浙江日报，2014-08-07.
[14] 沈鑫，邵坚.五位一体寻找光伏蓝海[N].浙江日报，2014-07-31.
[15] 秀洲光伏.政策集成[EB/OL].浙江在线，2014-07-30.
光伏技术研发范文第12篇
关键词：光伏产业；产业调整；技术创新
我国是全球最大的发展中国家，改革开放以来经济高位运行产生巨大的能源需求，能源供需的矛盾日益突出，涉及我国的能源安全。为解决能源安全问题，我国积极推动新能源产业的发展，风能、地热能、太阳能均成为重要的替代方式，我国凭借成本优势迅速崛起为世界光伏产业中重要的力量。
一、我国光伏产业发展现状
我国光伏产业规模化发展始于21世纪初一批光伏学者海外学成归国创业。自2006年开始，河北英利、无锡尚德和江苏赛维等光伏企业在纽约证交所成功上市，光伏行业展示出巨大的发展潜力，吸引国内巨额资金迅速进入该领域，光伏制造业规模迅速壮大。据了解，我国光伏电池及相关行业的年总体产值高达5000亿元，从业人员高达近百万。我国光伏产业的生产水平不断提升，生产规模不断扩大，生产企业不断增加。我国生产的光伏产品主要包括硅材料、硅锭、硅片、电池组件以及光伏相关设备。国内光伏产业集中于劳动密集环节和环境污染密集环节的电池组件。截至2011年，我国光伏电池制造企业数量已超过500家，在长江三角洲、京津冀等地区形成显著地产业集群。同时，我国太阳能电池的生产在世界光伏制造业领域地位和权重增长明显。根据Solarbuzz调查研究，2006年我国只有两家位列全球排名前十的电池生产商。2010年前十名中，中国占据6席，第一名为我国企业。至2011年，世界前十位的光伏企业我国占据8席，内地增加阿特斯，台湾企业新添新日光公司。虽然第一名落到美国企业手中，但是我国大陆企业紧随其后占据第二名到第五名的位置，综合制造实力比2010年更强。因此，我国光伏企业的生产能力在全球居于第一位，在世界光伏制造领域发挥重要作用。
2003年之前我国光伏企业主要出口传统的太阳能灯和太阳能计算器等产品。2003年以后，受欧美市场需求影响，我国出口光伏产品变为太阳能电池及组件。作为显著地出口导向型行业，我国光伏组件产品95%以上出口海外市场。2011年以前，我国光伏行业的出口呈现直线上升趋势，截至2011年，我国光伏产品出口总额为358.21亿美元，达到出口历史峰值，但在2012年则出现历年来的首次出口额下降，全年出口总额仅为 233亿美元，同比下降率高达35%。究其原因，主要因欧美国家对光伏电池需求量大幅降低以及美欧对华光伏反倾销调查产生的贸易调查效应和贸易限制效应。2011年我国光伏产品的出口中，太阳能电池出口以226.75亿美元的总额占比高达63%，第二位的是太阳能电站，占据四分之一的比重，其余产品共占不足15%的比重。可见，目前我国光伏出口产品仍是太阳能电池为主导。
二、中国光伏产业存在问题
我国光伏企业在生产环节污染严重，加重环境负担和资源浪费。我国光伏企业凭借着国内丰富的劳动力和原材料资源，在数年之内产生级数增长的产能。生产集中于低成本的太阳能电池、光伏组件组装等领域，光伏行业充斥着大批的中小企业，中小企业在科研技术方面投资极少，很多只是进口机器进行简单组装和加工，使其呈现产能落后、产品科技水平低、环境压力大等现状，行业陷入低水平的重复无序竞争，造成资源的极大浪费。
我国光伏行业集中在太阳能电池生产和组件封装等领域，该领域都是低附加值的劳动密集型产业、资源密集型产业，生产成本高、技术水平落后、产品质量差，属于高损耗、高污染的产能。我国光伏产业尚未建立完善的技术研发创新体系，在产业发展核心技术方面与发达国家存在较大差距。与欧美国家相比，技术的掌握程度仍不够高，硅材料加工提纯等方面的核心技术仍掌握在少数国外厂家手中。核心技术和自主创新力的缺乏使得我国光伏企业很多仅是盲目增加产能和复制低端产品，占据的是产业链中的最低价值链环节。
在销售市场方面，凭借我国资源要素和劳动力要素的比较优势，我国光伏产品出口欧美各国，光伏产业获得发展先机，但同时对于欧美市场的固执维护也使得我国光伏产品出口市场结构过于失衡，严重汇集在欧美地区，过度依赖欧美等国际市场，现因欧美反倾销造成国外市场受到严重影响，光伏产品出口受挫。同时，国内市场开发力度小，一直以来光伏企业将销售重点放在国际市场，对国内市场不够重视，产品宣传和推广力度较弱，在国家与地方未形成稳定的光伏消费市场，政府对并网发电等方面的激励政策不完善，分布式光伏发电并网投资回收期长，居民家庭对光伏发电持观望态度，接受程度并不高。
三、对策分析
政府应当采取一系列的激励手段来规范和推动光伏行业的发展。通过法律手段规范和引导光伏产业的良性发展，出台行业标准，建立规范的产业技术标准与产品认证体系。利用经济手段支持行业内高端设备制造和技术创新，根据行业发展情况制定适宜的税收政策，对推动技术开发、技术服务的单位和个人给予税收优惠和物质奖励，设立专项基金对重点项目进行扶持。将光伏产品纳入政府采购领域，将光伏面板、光伏电池列入各级政府采购的产品清单。选择研发能力强、发展前景好的企业，实施重点培育，推动优势企业与银行的合作，加大信贷支持力度。
技术创新是光伏行业可持续发展的重要基石。我国光伏企业应正视不足和差距，学习国际相关的先进发展理念和发展技术，培育自主创新能力。一方面，加强对最新的发展技术和管理理念的学习和引进，可以高薪聘用国外的科研骨干力量和人才，引进发达国家的最先进的技术和机器。另一方面，企业应重视自身研发力量的提升和进步，消化吸收国外的最新技术并进行自我能量转化。通过股票、岗位升迁、物质奖励等方法激发科研人员的研发积极性。只有提高产品的质量管理和科技含金量，加强自身的技术水平，塑造高质量的产品口碑，发挥品牌效应，才能长久的占据销售市场，掌握产业竞争的制高点。
欧美反倾销调查使我们认识到市场多元化的战略意义，作为严重依赖出口的行业，一旦光伏出口受阻将产生巨大的产能浪费，因而我们应重新审视市场开拓的重要性，开辟新市场。一方面，拓展国际市场，重点开发亚洲、非洲各国等新兴市场，减少欧美市场对我国光伏行业影响和制约。另一方面，转外销为内销，适当的降低光伏行业对出口的依赖程度，打开销售困局。对整个供应链重新梳理，实现供应链上游采购、生产与下游销售的联动。盈利向下游延伸，通过完整产业链，实现对上下游资源更大的吞吐，寻求产业中间的联盟和合作。
参考文献：
[1]李雷，杨春.我国光伏产业现状与可持续发展策略研究[J].经济问题探索，2012（04）.
[2]沈长月，谭琪.比较视阈下河北省新能源产业及其政府政策激励问题探讨[J].中国市场，2011（10）.
[3]周四清，马超群，李林.太阳能光伏产业可持续发展理论研究思考[J].科技进步与对策，2007（07）.
光伏技术研发范文第13篇
2011年，桂林市顺应国内外能源发展新趋势，加快光伏推广应用与产业发展，取得了一定的成绩。2012年是光伏产业发展承上启下的关键之年。一方面，国际光伏产品价格在低位运行，“双反”调查压力较大；另一方面，国内太阳能装机计划由5GW提高到10GW，需求量增加。同时，桂林市光伏企业从初建阶段进入正常发展阶段，只有克服困难，抓住市场机遇，才能实现又快又好的发展。
一、2011年桂林光伏产业亮点突出，发展形势喜人
全年产业克服了欧洲债务危机的影响以及国内生产能力过剩的不利局面，呈现出快速发展的运行态势。
（一）规模企业快速发展
据统计，桂林吉阳新能源有限公司2011完成工业总产值27.6亿元，同比增加1080.8%，全市2011光伏产业工业总产值达46.3亿元，同比增长826%。
（二）行业投资力度不断加大
全年光伏产业完成投资额15.4亿元，同比增长超过500%。
（三）行业技术研发及创新能力提升较快
桂林凯创光伏科技有限公司现正在与美国一家公司合作研发具有“微型”太阳跟踪功能的新型聚光光伏组件，不断的实现技术创新，提升产业的科技竞争力。桂林众阳光能科技有限公司积极开展技术创新产业化能力建设，计划投资8亿元新上年产300MW太阳能光伏电池建设项目，该项目已获得自治区级备案。项目核心设备采用国外结合国内流行的高科技自动化系统设备，通过其有效的管理方法有助于维护工艺稳定等从而达到国内领先水平的转换效率。
（四）企业管理能力进一步增强
光伏企业及时建立和健全公司的信息管理系统，在技术、生产、供应、营销、财务、仓库等方面实现“ERP”管理，提高各部门之间物料信息传递效率和管理人员工作效率，为公司实行生产标准化管理提供必要基础。
二、2012年国内外经济制约因素依旧存在，影响产业发展速度
（一）欧债危机影响，产品出口市场形势严峻
欧债危机迫使欧洲主要光伏组件需求国大幅度削减光伏投资补贴，使光伏组件需求远低于预期，再加上美国对我国光伏产品的“双反”调查，造成国内光伏产品出口受限，供应大于需求。原生多晶硅、硅片、电池片、组件价格大跳水。原生多晶硅价格从2011年初的800多元/kg，3季度降到200元左右/kg；156多晶片从最高36元/片跌到13元/片，125单晶片从23元/片跌倒10元/片；组件出货价格由10年的每瓦1.3欧元降到0.5欧元。据测算，11年3、4季度生产硅片、电池片的企业几乎全部亏损。基于上述原因，桂林的光伏企业投资速度放缓，生产规模缩小。
（二）资金缺口较大，阻碍产业发展速度
一是基础设施建设资金缺口大。兴安县光伏产业园预计建设供水系统、污水处理系统、变电站、绕城路工程及征地等配套基础设施，资金缺口达48000万元。配套设施不完善，影响企业的生产经营。二是企业生产资金缺口较大。目前，企业受市场影响，银行贷款非常困难，多数企业靠自有资金，发展速度较慢。光伏电池组件生产需要周转资金巨大，从购进电池片等原材料开始，到制成电池组件，再发到国外，对方验收（安装）回款，整个周期需要3-5个月，周转资金不足限制了企业的生产。
（三）技术及人才短缺，产业创新受到限制
桂林市光伏企业基本没有具备自主研发能力的研发机构，自主创新能力不强，高级研发人员稀缺，均靠从外部引进技术进行生产，加大了企业用工成本及技术创新能力。
三、政企合力，实现光伏产业发展新跨越
2012年是桂林市“十二五”规划实施的关键一年，为全面实现“十二五”规划，桂林市将加快打造以光伏产业为主的千亿元产业。政府引导，政企合力，推动光伏产业又好又快的发展。
（一）政府政策引导，强力推进产业发展
1.落实责任，做好任务分解工作
根据各部门不同的职能以及在推进光伏产业中发挥的作用，制定工作方案，细化工作任务，落实责任人，强力推动项目建设和产业发展。
2.政策扶持，发挥财政导向作用
对光伏产业发展进行专项财政扶持，主要用于太阳能光伏产业公共技术平台的搭建、载体打造和企业技术开发、新产品开发的引导、应用示范工程补助等。
3.畅通融资渠道，解决企业融资困难
一是设立光伏企业信贷引导资金，鼓励和引导金融部门对光伏企业的信贷支持。二是要加大金融支持力度，推进银企合作，帮助重点企业和重大光伏产业项目与金融机构对接，加强对光伏企业的信贷支持。三是引导各类担保机构加大对光伏企业的融资担保服务力度，特别是国资类担保机构，要重点对光伏企业的融资提供专项担保服务。四是建立光伏产品出口信用保险合作机制。五是鼓励创业投资企业采取股权投资方式投资高新技术光伏企业，其投资收益享受税收减免或抵扣，鼓励企业在国内外上市。
4.加大招商引资的力度，促进产业集聚
开展境外专项招商工作，推动与台湾、沿海发达地区光伏产业领域的交流与合作，研究相关产业招商政策，在建立产业集群，延伸产业链上做好文章，积极采取窗口招商、产业链招商的形式，吸引国内外的资金、重点项目落户桂林，完善产业链，形成产业集聚。
5.开展示范试点，大力抓好光伏产品推广应用
实施光伏产品应用示范工程的落实，争取2012年底初步形成一定的太阳能光伏综合应用规模，并争取在自治区推广，带动产业发展。
6.加大人才引进和培养力度，为产业发展提供智力支持
一是积极落实人才引进政策，采取上门招聘的方式，加大国内外专业技术带头人和高级管理人才引进力度，对拥有自主知识产权、技术先进、市场前景好的项目的创业人员给予奖励，对引进的各类光伏产业人才提供一定的生活补助，对企业高管人员和核心技术人才工资薪金个人所得税地方留成部分作为奖励返还。二是企业引进人才家属根据本人意愿，由所在地劳动部门负责安置就业，子女由所在地教育部门负责安排就近入学，免收借读费。
7.建立光伏产业联席会议制度，保障光伏产业项目的推进和实施
每季度召开一次光伏产业联席会议，召集相关部们和相关企业，对当前光伏企业存在的困难和问题进行及时的沟通，对推进光伏产业遇到的新情况和新问题进行协商讨论，拿出解决办法，及时向上级部门汇报。
（二）企业以技术创新为抓手，实现发展新跨越
1.企业开展技术创新工作，增强产业市场竞争能力
一是龙头企业建设太阳能光伏产业公共技术服务平台，提供工业设计、虚拟仿真、样品分析、检验检测等软件支持和在线服务。提高网络环境下的企业间协作配套能力和产业链专业化协作水平，企业积极参与。配套完善一批面向产业集群的技术推广、管理咨询、融资担保、人才培训、市场拓展等信息化综合服务平台。
二是积极开展技术研发，推动高转换率薄膜光伏电池及装备制造技术、薄膜太阳能电池电极制备技术、薄膜蒸镀工艺及设备和电池激光刻蚀设备制造技术、低损耗逆变系统制造技术、大容量储电技术等产业链关键技术突破。
三是做好光伏领域的标准化和产品检测工作：1.龙头企业牵头组建自治区太阳能光伏产品检验检测中心；2.制定太阳能光伏产品的地方标准，使桂林市在华南和自治区太阳能光伏产业的质量标准体系建设中起到引领作用。
四是推进光伏领域的知识产权工作，建设太阳能光伏专利数据库，开展专利分析及预警。
2.组建行业协会，推进行业管理
光伏龙头企业牵头组建市光伏产业行业协会，加强对光伏产业的指导、引导和协调，配合相关部门开展光伏产业的招商引资、引智活动；协调行业内外部关系，规范行业秩序，促进行业自律，推进资源共享，加强技术咨询，推动光伏产业健康有序发展。
参考文献
[1]桂林市统计年鉴2000-2010.
[2]桂林市工业四十年.
[3]桂林市工业发展六十年.
[4]国家发改委能源研究所，王斯成.国内外光伏产业及市场发展趋势，2011（03）.
[5]中国光伏产业发展报告，2011.
[6]中共桂林市委员会，桂林市人民政府关于加快培育发展千亿元太阳能光伏产业的决定，2011.
[7]中共桂林市委办公室，桂林市人民政府办公室印发《关于加快培育发展千亿元太阳能光伏产业的实施方案》的通知，2011.
[8] 王斯成，国家发改委能源研究所.中国光伏产业发展现状和问题，2010（01）.
[9] 符黎明.中国光伏产业介绍，2009（02）.
[10]光伏参考30-32期.
[11]太阳能光伏产业十二五发展规划.
[12] 赵建军，陈萍.“十一五”期间湖南省电子信息产业链构建研究.经济学研究.
[13]基于快速响应的产业集群与供应链系统集成效应研究.华东经济管理，2006（02）.
[14]基于欠发达地区特征的工业园区发展问题研究：兼论安徽工业园区的发展.华东经济管理，2008（07）.
[15]建设集群产业园区以增强区域创新能力研究.工业技术经济，2007（12）.
[16]中国光伏产业发展报告，2007.
[17]21世纪太阳能新技术：2003年中国太阳能学会学术年会论文集.
[18]光伏产业的近忧.中国经济和信息化，2011（12）.
[19]2011年世界光伏市场方兴未艾.半导体.光伏行业，2011（1）.
光伏技术研发范文第14篇
关键词：能源危机 发电效率 系统优化 大功率跟踪 高频逆变
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0123-01
1 光伏发电系统存在效率低的问题
光伏阵列和变换器为光伏系统两个重要部件，阵列输出与变换器效率对系统的整体效率有直接影响。光伏阵列成本较高，每100万平方米约需投入人民币5亿元，而目前市场上的光伏电池板的光电转换效率为11%～14%，且大多为非跟踪型，投入大、输出功率相对较低，和常规电能相比缺乏竞争力，限制光伏发电的普及应用。
2 通过光伏逆变器进行系统效率的优化
光伏逆变器转换效率的高低对光伏发电系统的整体效率有直接影响，为光伏系统的另一重要部件。目前的逆变器普遍采用低频逆变技术，属于工频变压器，体积和重量大、效率低、音频噪声大，不能实现小型化、轻量化和高效率化发展。
高频链逆变技术引起了光伏同行的研究兴趣，采用高频逆变技术，既可实现输入和输出的电气隔离，又可减小体积、重量，更为重要的是，减小了变压器上的系统损耗，变压器上的涡流损耗减小；高频变压器上所用的铁氧化体，为磁芯材料，铁损较低，利于降低涡流损耗，从而降低系统整体损耗。因此，若采用高频链逆变技术，可实现光伏系统整体效率的提高。
3 辐照度对光伏电池电气特性的影响
电池温度、日照强度和太阳光谱分布对光伏电池的输出功率有重大影响。辐照强度和温度可影响光伏阵列功率输出，在辐照度不变的情况下，短路电流和输出功率均会随环境温度变化，而开路电压、短路电流和最大输出功率受光照强度影响较大。因此，应把光伏系统安装在辐照度较强的地区，以确保光伏系统的最大功率输出。因此，可通过光伏整列的聚光装置，增大辐照强度，提高光伏阵列的功率输出。
4 通过最大功率点跟踪来实现系统效率的优化
光伏系统的输出特性是非线性的，受环境因素、辐照度和负载影响较大，即使在相同的辐照度和外界温度条件下，光伏阵列的电压输出也会不同，只有在某一输出电压值工作时，光伏阵列的输出功率才能达到最大值，为最大功率点。
因此，在光伏发电系统中，可通过实时调整光伏阵列的工作点，确保系统始终在最大功率点附近工作，光伏阵列可实时输出最大功率，该过程称作最大功率点跟踪，这样可提高系统的整体效率。
光伏阵列的输出特性曲线如图1所示，当工作电压小于最大功率点电压Um时，光伏阵列的输出功率随电压增大而增大；当工作电压大于最大功率点电压Um时，阵列的输出功率随端电压增大而减小。最大功率点跟踪是一个自寻优的过程，在各种不同的辐照度和温度环境下，通过调节光伏阵列的输出电压，实现最大功率点的智能化跟踪，保证光伏阵列的最大功率输出。
对光伏阵列而言，开路电压和短路电流在受太阳辐照度和环境温度影响较大，光伏系统的工作点也会受环境影响，如果外界环境发生变化，而光伏阵列工作点不能实时跟踪，就不能实现最大功率输出，从而导致系统整体效率降低。因此，最大功率跟踪控制，可实现光伏阵列在任何日照和温度，可持续获得最大的功率输出。
5 结论
光伏系统的总效率，与光伏电池板的光电转换效率有关，与逆变器的效率也有关，因此可以通过可选用适合的逆变器，可部分提高系统效率。本论文提出的最大效率跟踪技术，也是提高系统效率的重要方法。
在能源紧缺的大趋势下，清洁可再生能源的研究和开发受到国内外同行的广泛关注。光伏发电技术的快速发展与广泛应用，可在一定程度上缓解能源危机，部分解决环境恶化等问题。因此，光伏技术的研究和开发十分关键，尤其是光伏系统的整体效率提升，对光伏行业的发展具有重大意义。
参考文献
[1] 李俊峰，王斯成，张敏吉，等.中国光伏发展报告[R].北京：中国环境科学出版社，2007.
[2] 余世杰，战福忠，沈伟祥，等.光伏水泵系统的最大功率跟踪器[J].太阳能学报，1991，1（3）：225-230.
[3] 马志保，孙佩石，苏建徽，等，太阳能高压钠灯高频电子镇流器的研究[J].电源技术应用，2005，20（5）：72-74.
光伏技术研发范文第15篇
关键词 双因素 学习曲线 技术进步
一、引言
自2007年我国太阳能光伏电池的年产量已经连续4年跃居全球首位，光伏产业的发展实现了新的历史性飞跃，但也存在不容忽视的技术、环境和市场风险，近期推动国内光伏市场应用也面临着成本高、上网难、缺乏经验等障碍。太阳能光伏发电的成本是影响太阳能发电系统商业运行的重要因素，主要的风险来源是每个单位电力的光伏发电成本，成本比较高的结果是降低光伏应用。因此，本文基于双因素学习曲线对未来几年太阳能光伏发电的成本价格进行了分析，旨在更好地为我国包括太阳能光伏发电在内的新能源发电的分析与决策过程提供理论依据。
二、光伏发电双因素学习曲线模型
对光伏大多数以前的研究技术评估假定光伏价格将下降累计生产。然而，单因素学习曲线模型表现出不足之处时，适用于在研究和技术开发（R&D）加强和破坏性的技术变革。第一代和第二代光伏技术之间的竞争已经展开，第三代光伏技术的进步很快。kouvaritakis等人提出了双因素学习曲线，这可归结为对于一个给定的时间T如下：
学习曲线的研发投入数据一般对于现有技术成本的下降不一定有较强的影响与联系，必须考虑技术发展的转折点以及技术重组问题。Li和Rajagopalan建议在学习曲线中引入知识累积的折旧因子。他们基于假设均是考虑在产业内部和产业之间的学习率的范围差异，主要原因在于不同的知识折旧因子。除此之外，研发和实际商业运行之间的时间滞后的长短是产业界和学术界非常感兴趣的问题。McDonald and Schrattenholzer强调知识折旧率以及预测公司层面成本下降曲线中的位置的重要性。为了考虑研发投入的动态特性，在初始的研发投入和后面成本下降中间引入了时间滞后参数。
公式中UCt是某种能源技术n在第t年的单位成本。CUMm，指的是累积生产量。KS，指的是知识储备近似由累积研发量。K表示相关系数。其中表示t年投入到能源技术中的研发投入，为技术的折旧因子，将研发支出为知识储备，需要一些时间，由收发R&D表示滞后。
双因素学习曲线建立后，需要检验其显著性，以确保模型假设合理和方便计算。将（1）变换为如下线性形式：
三、数据来源及处理
本文重要参数包括我国太阳能光伏组件的价格，太阳能光伏组件的累积产量以及企业的研发投入。其中太阳能组件价格和历年太阳能组件的产量数据来自于国家能源所新能源中心统计数据，如表1所示：
本文另外一个重要参数就是企业的研发投入数据，根据赵立雨等已有的研究，我国目前科技统计指标体系尚未能与国际接轨，不像OECD国家那样区分经费来源，通常用政府财政科技拨款额和科技活动活动经费内部支出总额来反映政府对科技的投入情况。根据曾鸣等学者对太阳能光伏成本预测的数据得到累计研发量，R&D投资存量（KS），2011～2012年的数据直接采用石岿然的研究成果，2011和2012年的数据按其提供的测算方法计算（如表2）。
运用最小二乘法，得到最小二乘估计，表3可以看出，累积生产量CUM的学习指数m，累积研发量KSt的学习指数n都是显著的，模型假设合理。1n CUM的系数为-0.1874323，1nKSt的系数为-0.3243243，C的值为12.850768。也即m=0.1874323，n=0.3243243，k=e12.850768=381081.2935，有公式Ct=381081.2935×CUM-0.1874323
KSt-0.3243243。
四、结果分析
本文与其他文献中提到的工作类似，假设基准情景中知识存量是t=3年的滞后时间，p=10%的知识折旧率，为了测算敏感性，本文又对折旧率和时间滞后进行了分析，结果如表4和图1，可以看出本文测算的技术进步率基本在7%左右，技术进步率高于常规的单因素拟合模型测算的技术进步率，这与国外相关的研究类似，说明增加技术使用，加强研发投入更有利于改进技术表现。
五、总结
创造一个光伏模块减少成本可通过学习效果与技术创新。本文应用双因素学习曲线最合适地反映出了内部因素。本文首先通过分析学习效应以及学习曲线的理论基础，建立双因素学习曲线，然后找出了影响光伏学习效应的主要因素，运用回归分析法对光伏产业组件成本进行了定量分析。
（作者单位为广西科技大学管理学院）
参考文献
