电子工程师

微电子与基础产品　Vol.27No.9　2001

光伏发电系统最大输出效率探索

杭州电子工业学院　(杭州310017)　　潘玉良　施浒立

X

ExplorationofMaximumOutputEfficiencyfor

PhotovoltaicPowerSystem

　　【摘　要】　分析了简易光伏发电系统、太阳能电池板的输出特性和工作效能,提出了最大效率跟踪方法,建立了相应的效率优化模型,构造了求解方法,从而得到了光伏发电系统最大输出效率,收到了良好效果。

关键词:太阳能,太阳能电池,光伏发电系统【　ThetrackingmethodofthemaximumefficiencyispresentedinthispaperAbstract】

afteranalyzingtheoutputcharacteristicsandtheperformancesofthesimplephotovotaicpowersystem.Thesolvingmethodisconstructedwhiletheoptimalmodelfortheefficiencyissetup.Thesolutionofthemaximumoutputefficiencyforthephotovoltaicpowersystemhasbeenfoundandthebettereffecthasbeengotten.

Keywords:solarenergy,solarcell,photovoltaicpowersystem

1　引　言

自50年代第一块光伏电池问世以来,光伏电池的研究不断深入,制作水平不断提高,其制作成本大幅度下降。如今光伏发电的应用已从空间扩展到地面,取得了显著的经济效益、社会效益和环境效益。太阳能是清洁绿色能源,它具有不消耗燃料,没有环境污染,能就地产生,不需要长距离输送,可靠性高,寿命长,使用维护简单,安全性能好,可分散供电,与其它电源系统的兼容性好,储能比较方便等优点,蕴藏着广泛应用前景和无限的生命力。预计到21世纪末或22世纪初,它将成为全世界重要的发电技术之一,会在整个电力构成中占有相当大的比重。但是,如今正在使用的光伏发电系统中的大部分设备还处于较为原始的阶段,如图1所示:白天,太阳能电池组件接收太阳光,输出电能,经过防反充二极管直接向蓄电池组充电;夜晚,逆变器把蓄电池组输出的直流电变换为交流电,供用电器使用。为了促进太阳能的应用,必须进一步提高太阳能的应用技术,因为较低的应用研究水平和制造技术已成为制约太阳能应用的瓶颈。为此,本文就寻求光伏发电系统的最大输出效率这一问题进行研讨,使光伏发电系统在太阳光辐射发生变化或蓄电池电压发生变化时具备最大输出功率能力,使整个发电系统处于最佳输出效能状态。

特性曲线(I-它是在一定光强、一定温V特性曲线)。

度下太阳能电池的负载外特性,直接反映出电池输出功率。在一定的太阳光(或模拟阳光)照射下,这曲线完全由电池的P-N结特性和电阻分散参数确定。

光照强度不同时,太阳能电池的输出特性有较大的改变,即对应不同的光照强度有不同的输出特性曲线,如图2(a)所示。曲线上任何一点都可以作为工作点,工作点所对应的纵横坐标即为工作电流和工作电压。工作电流和工作电压之乘积即为电池的输出功率P

。

图1　简易光伏发电系统

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即

P=IV

(1)

2　太阳能电池的输出特性

首先分析太阳能电池的光伏特性曲线,即伏安

X收稿日期:2001—06—11

同时,也可绘出P-V特性曲线,如图2(b)所示,

在P-V特性曲线上,最大功率点就是电压和电流的最佳汇合点Pm。当功率达到最大时,电流和电压均