4.4  本章小结 26

5  基于BOOST变换器的最大功率点跟踪算法的仿真实现 27

5.1  模糊逻辑控制器的设计 27

5.2  模糊MPPT控制的仿真分析 31

5.3  建立基于BOOST的模糊MPPT控制光伏系统仿真模型 31

5.4  本章小结 33

总 结 34

致 谢 35

参 考 文 献 36

1  绪论

1.1  课题背景及意义

太阳能是一种蕴藏量巨大的可再生能源，到达地球的太阳能，在大气圈外的太阳能光强度为1.38kW／m2，其中有30％向宇宙反射，残余的70％可达到地球，每天送到地面的辐射能量相当于数亿万桶石油燃烧的能量。据推算，太阳的寿命可达到几十亿年，所以太阳能可称为无穷大能源[1]。开发和利用太阳能，能减少对环境的污染，甚至可以几乎不对环境产生任何污染。太阳能既能改善如今能源紧张的局面，又将成为未来能源结构的基础。所以无论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，还是从通过特殊用途解决现实的能源供应问题出发，开发和利用太阳能都具有重大的战略意义。

能源危机已经成为每个人都不可忽视的严峻问题：21世纪初进行的关于世界能源储量数据的调查显示：石油可采量为39.9年，天然气可采量为61年，煤炭可采量为227年[2]。由此可见，化石能源已被逐步消耗。中国的能源资源储量情况更为严峻， 2000年底的统计显示，探明经济可开发能源总储量约占世界总量的10.1％。中国能源剩余可开采总储量的结构为：原煤占58.8％，原油占3．4％，天然气占1.3％，水资源占36.5％。我国能源经济可开发剩余可开采储量的资源保证程度仅为129.5年。由此可见，虽然我国地大物博，但各种一次能源资源都离世界平均水平有一定差距。而弥补这一能源缺口的理想替代能源便是具有总量几近无限、分布广泛、清洁可再生无污染的太阳能。根据国际权威机构的预测，到21世纪50年代，全球直接利用太阳能的比例会占到世界能源结构中的13％~15％，而整个可再生能源在能源结构中的比例大于50％[3]。

1.2  光伏产业的现状及发展

1.2.1  国外光伏产业的现状及发展

澳大利亚、美国、德国、日本等发达国家在太阳能电池的研究和发展上具有领先地位。澳大利亚在单晶硅太阳能电池的研究上发展最好。美国、德国、日本在太阳能电池产业的利用领域中发展最快。20世纪80年代，美国建成抛物面槽光伏发电站；1997年6月美国政府在全世界率先宣布发起“百万太阳能屋顶计划”，到2010年将在100万个屋项或建筑物及其他可能的部位安装太阳能系统，包括太阳能光伏发电系统、太阳能热水系统和太阳能空气集热系统，总安装量将达到3025MW。2007年光伏产量达到305MW，占据世界第三，2008年约达400MW。美国已经提出宏伟计划，预计到2050年使光伏发电总量占美国发电总量的69％[4]。德国是世界上最积极，同时也是最早倡导光伏发电的国家。德国政府于1990年率先推出“1000 太阳能屋顶计划”[2]，并于1993年开始实施，进而发展为2000屋顶计划。1998 年，德国政府更进一步提出了10 万光伏屋顶计划。同时开发与研究和建筑相结合的专用光伏组件，并于1999年正式开始实施该计划[5]。早在1974 年日本政府就公布了“阳光计划”，为了进一步推动太阳能研究计划长期、全面健康地发展，日本又于1993 年又提出“新阳光计划”。日本先后颁布了一系列的鼓励法规，包括太阳能在内的可再生绿色能源的研究与应用，极大地推动了日本光伏工业的应用与发展。2002 年，日本以世界最快的增长速度4.86%增长，并且光伏电池的生产总量已达到254.5MW。2006年，同本的太阳能电池总产量占世界光伏电池总产量的46％，光伏发电装机总量为1422MW[6]。