基于预测控制的光伏系统最大功率点跟踪研究(3)

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之所以太阳能受到如此的重视，是因为利用太阳能发电有以下优点[4]：(1)污染小，太阳能可以直接利用，基本上没有污染物排放，清洁干净；(2)可再生性，太阳能取之不尽，用之不竭，照射到地球表面1小时的能量，就可以让地球上的人生活一年；(3)资源丰富，基本上不受地域的限制，太阳能可以福射到地球的每一个角落；(4)太阳能光伏发电集成模块可大可小，可以按需要方便的扩充；(5)太阳能电池板可以装在屋顶等建筑上面，节省土地资源；(6)太阳能电池的主要原料----桂在地球上的储量丰富；(7)随着科学技术的进步，太阳能电池板的生产成本越来越低，这也就意着发电的成本会逐渐降低。

因此，太阳能光伏发电将是21世纪最重要的绿色可再生能源。改善生态环境和人类生活条件，发展可持续经济都离不开太阳能。

1.2太阳能光伏发电的历史和现状

目前太阳能的利用形式主要有光热利用、光化学转换和光伏发电利用三种形式[5]。光热利用具有成本低、方便、效率高等优点，但其不利于能量的传输，而且输出形式不具备通用性；光化学转换在自然界中以光合作用的形式普遍存在，但目前人类还不能很好的利用；光伏发电是利用光生伏打效应原理制成的光伏电池，可将太阳光能转换成电能加以利用，由于以电能为输出方式，其具有传输方便、可存储、通用性强的特点。

1.2.1光伏发电历史

人类社会研究太阳能发电已经有将近200年的历史。1893年，法国物理学家A.E.贝克勒尔意外发现，用两个金属片放入特定溶液构成的伏打电池中，在光照下会产生额外的电动势，他把这种现象叫做“光生伏打效应”(photovoltaic effect)。1873年，英国科学家WiloughB.Smith注意到对光敏感的硒材料，同时做出推断：在光照下硒材料的导电能力和光通量成正比。1880年Charles Fritts发出了以硒为材料的光伏电池。后来，大家把可以发生光生伏打效应的器件叫做“光伏器件”其中光电转换效率最高的半导体P-N结器件被称为“光伏电池”(solarcell)[6]。

刚开始光伏电池的能量转换效率非常低，生产成本特别高。科学家们一直努力于光伏电池的改进，以提高电转换效率，降低成本。20世纪50年代初，美国贝尔实验室的科学家发现掺入杂质的硅对光敏感，并且产生的电压稳定。1954年贝尔实验室一次做出了光电转换效率为6%的单晶桂光伏电池，开创了光伏发电的新纪元。在1961年到1971年期间，研究的重点放在提高抗辖射能力和降低成本方面，桂光伏电池没有取得重大进展。

在1972至1976年间世界上各个公司研制出了各种空间用的单晶桂光伏电池；在20世纪70年代中期，研制出了超薄单晶桂光伏电池；1976年，诺贝尔物理学奖获得者莫特教授指出：非晶态半导体“光伏电池”在未来可以把人类从能源危机中拯救出来。从此，光伏技术不断提高，成本不断降低，逐渐形成了发展壮大的光伏产业，成为21世纪人类利用的主要能源之一。

1.2.2光伏发电的现状

近10多年来，国内外光伏发电增长趋势明显。截止到2008年，全球累计装机容量基本上达到15000MW，其中欧洲9000MW，日本2100MW，美国1200MW，分别占全球总容量的60%、14%、8%。

2008年全球太阳能光伏发电的装机容量接近6000MW，其中西班牙为2511MW，占全球总量的45%，德国1500MW，美国342MW，日本230MW。相对于离网型太阳能发电系统，并网型太阳能发电系统增长明显加快。截止2008年，我国太阳能发电累计安装总量为140MW，主要采用户用太阳能光伏发电系统或建设小型太阳能光伏电站，解决偏远地区无电村和无电户的供电问题。光伏发电的大规模应用需要以技术突破和成本大幅度下降为前提。2020年以前，我国会采取合适的政策措施，保证稳定的规模适度的国内太阳能光伏发电市场，激励研发和国内产业基础，以政府投入为主，稳定每年1000~3000MW的规模。在近期主要是在大中型城市推广屋顶并网系统[7]。