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独立运行光伏发电系统设计研究 　　摘 要：加强对光伏发电系统设计的研究对提升太阳能源的利用效率，解决全球资源短缺问题具有极为重要的推动作用。文中对独立运行光伏发电系统的研究现状和独立运行光伏发电系统的主要组成结构进行了简单介绍，并从光伏跟踪控制系统设计、控制器设计以及逆变器设计三方面对独立运行光伏发电系统的设计进行了详细研究，为进一步完善光伏发电系统和提升光伏发电系统发电效率提供科学有效的参考依据。 　　关键词：独立运行；光伏发电系统；系统设计；系统研究 　　进入21世纪之后，资源短缺已经成为比较严重的世界性问题，各个国家纷纷提出节能环保的发展战略，并在此基础上开始大力提倡可再生能源的开发利用。而在所有可再生资源中，太阳能无疑是其中最具代表性，并且最值得开发利用的一种。各国在很早之前就已经对太阳能进行开发利用，并且经过这些年的发展，对太阳能的开发利用已经取得了不错进展，光伏发电系统的构建就是较为成功的一项研究成果，并被广泛应用在各行业当中。但是，由于受到科技水平相对较低和光伏发电成本较高等各方面因素的限制，一直以来，光伏发电系统的应用效果都不是很理想，在一定程度上限制了其进一步发展和提升。因此，为了能够更好的推动光伏发电的进展，相关研究人员提出了独立运行光伏发电系统的构建概念，并一直为其发电技术水平的提升和系统的完善不断努力着。接下来，文章就以进一步完善独立运行光伏发电系统为主要目的，对其系统设计进行研究。 　　1 独立运行光伏发电系统的研究现状 　　虽然太阳能是当前比较受关注，对未来人类社会文明的进步影响比较深远的主要可再生能源之一，但是，就目前其利用研究情况来看，光伏发电技术并没有成熟和完善，尚有待进一步提升。因此，在对光伏发电系统进行研究的过程中，研究人员的主要研究精力也都放在如何提升光伏发电技术，提高光伏发电效率上，希望能够通过该方法来有效解决当前光伏广泛发电系统所存在的构建成本高，但是发电效率低的问题。 　　与光伏发电系统的构建情况不同，同为新能源之一的风力发电，其对发电系统的构建和研究的进展就相对比较顺利，尤其是近几年来，其更是取得了实质发展，成功通过对发电系统发电单元以及其他相关系统单元进行合理设计的方式成功实现了系统发电功率的大幅度提升，在降低系统构建成本的同时，大大提升了系统的发电能力[1]。因此，为了能够加强对光伏发电系统的设计和研究，进一步提升光伏发电系统的发电效率，相关研究人员在对光伏发电系统设计进行研究的同时，充分借鉴了风力发电系统构建和系统设计方面的经验，然后在充分结合光伏发电系统其独有特点的基础上不断对光伏发电系统的设计进行深入研究。 　　近几年来看，随着相关研究人员对光伏发电系统设计研究的不断深入以及科学技术水平的不断提升，对于光伏发电系统设计的研究终于取得了比较喜人的进展，在原有基础上大幅度提升了光伏发电系统的发电能力和发电效率。 　　2 独立运行光伏发电系统的主要组成结构 　　当前，光伏发电系统的工作原理都是通过利用根据半导体的光生伏特效应原理制成的光伏电池将太阳能转化成电能来完成系统发电工作[2]。通常情况下，独立运行的光伏发电系统主要包括光伏电池组件、控制器、逆变器以及蓄电池等几个基本组成结构，其具体组成结构如图1所示。 　　图1 独立运行光伏发电系统图的组成结构图 　　2.1 光伏电池组件 　　在整个光伏发电系统中，光伏电池组件是整个系统最核心的部分，对发电系统的正常运行以及系统的发电能力和发电效率具有极为重要的影响，因此，在对光伏发电系统进行构建的过程中，一定要对光伏电池组件的设计和安装引起足够重视。当前，在光伏发电系统的构建中，光伏电池的应用主要存在两方面问题，一方面是当前所使用的光伏电池组件对光能的转换效率相对较低，另一方面是其应用的成本比较高。 　　2.1.1 第一代光伏电池 　　第一代光伏电池是以硅片为主要材料制成的，由于硅的特性完全符合光伏电池的需求，所以第一代光伏电池不论是发电性能还是应用技术都比较符合光伏发电系统对于光伏发电的要求，所以取得了比较不错的应用效果。但是由于硅材料需要从二氧化硅中进行提纯，其提纯成本比较高，所以导致硅电池的制造价格也比较高，大大增加了发电系统的构建成本，不适合大范围推广应用[3]。 　　2.1.2 第二代光伏电池 　　第二代光伏电池是在硅材料上铺设光电材料薄膜，通过降低光伏材料中硅材料的使用量来降低光伏电池的成本，进而使其能够得到广泛应用。前期所用薄膜为非晶硅薄膜，由于其在一定程度上降低了光伏电池的性能和转换效率，所以很快便被淘汰。后期所用薄膜为多晶硅薄膜，其不仅具有无毒无污染的特性，还能够进一步提升电池的性能，目前已经被广泛的应用在光伏发电系统中。 　　2.1.3 第三代光伏电池 　　第三代光伏电