目前八成以上的太阳能发电都会并入电网，根据欧洲 JRC 的预测，到 2030 年，可再生能 源将占总能源结构的 30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中占比将超过 10%；到 2040 年，可再生能源将占总能耗 50%以上，太阳能光伏发电在总电力中占比超过 20%；到本 世纪末，可再生能源将占能源结构的 80%以上，其中太阳能发电在总电力供应中占比将超过 60%[6]。

我国对太阳能光伏发电的研究起步于上世纪六十年代末期。1971 年，我国将太阳能电池 应用于人造卫星。上世纪七十代初，中国的光伏产业开始起步，“七五”期间，非晶硅半导 体研究被列入国家重大课题；“八五”、“九五”期间，对大面积太阳能光伏电池等相关技术 方面进行了重点研发；“九五”期间，“攻关计划”对晶硅太阳能电池大规模批量化生产制 造技术的研究进行了规划，“十五”期间，国家通过“863 计划”、“科技攻关计划”、“973 计划”，部署了一系列提高太阳能光伏电池技术及设备生产能力的关键项目，太阳能光伏电 池技术的发展进入了一个新的阶段，从而大幅度提升了光伏发电技术和产业的水平，使得我 国成为世界非晶硅薄膜电池的最大供应国。“十一五”期间，中央提出“可再生能源低成本 规模化开发利用”等着重发展的项目，“高性价比太阳光伏电池及利用技术、太阳能建筑一 体化技术”等可再生能源高效利用的关键技术成为其中的重中之重。《国家中长期科学和技 术发展规划纲要(2006-2020)》、《国家“十一五”科学技术发展规划》、《可再生能源“十一五”规划》中，为太阳能光伏发电关键技术的突破，太阳能光伏发电的低成本、规模化及产 业化利用的实现，依次部署实施了“聚光太阳能电池及系统集成技术”、“太阳能光伏发电 技术”、“太阳能光电―光热综合利用技术”、“兆瓦级光伏发电”等科技攻坚课题[7]。截至 2012 年底，我国太阳能光伏电池的年产量达到 6500MW，跃居世界首位。

1。4 本文主要研究内容

本文主要针对面向实验室的 15kW 太阳能微电网进行研究，具体章节内容安排如下： 第一章：绪论部分，论述了发展光伏发电的重大意义，并简单介绍了光伏发电系统的分

类与构成。

第二章：从需求分析入手，分析 15kW 太阳能微电网的总体设计以及其主要结构。 第三章：阐述光伏电池的工作原理和基本特性，并推导出其等效数学模型。研究光伏系

统中 DC/DC 变换和 DC/AC 变换，对电路结构和原理进行了阐述。 第四章：研究光伏发电系统的控制与管理，主要从最大功率点跟踪和蓄电池控制两方面

分别开展研究，并进行了 Matlab 仿真。 第五章：总结。

2 15kW 太阳能微电网总体设计

2。1 需求分析

总的来说，该微电网的设计分为硬件设计和软件设计两大部分。其中，硬件设计主要包 括太阳能电池组件和铅酸蓄电池的选型，太阳能电池阵列支架设计，逆变器的选型与设计， 控制器的选型与设计等；软件设计主要包括控制系统和运行系统相关功能的程序设计等。软 件设计先与硬件设计。文献综述

独立光伏发电系统太阳能光伏阵列的容量取决于负载 24h 所能消耗的电能 H(W▪h)。负载 额定电压与负载 24h 所消耗的电能，决定了负载 24h 消耗的电能容量(A▪h)，再考虑到平均每 天日照时数及阴雨天造成的影响，可计算出太阳能电池阵列工作电流 IP(A)。由负载额定电压 选取蓄电池组电压，由蓄电池组电压确定蓄电池的串联只数以及蓄电池浮充电压 Uf(V)，再考 虑到太阳能电池因温度升高而引起的温升电压 UT(V)所造成的影响，则可计算出太阳能电池 阵列的工作电压 UP(V)，由太阳能电池阵列工作电流 IP(A)与工作电压 UP(V)，便可决定其发 电功率 WP(W)，从而计算出光伏阵列的容量，再根据电池组件参数确定相应组件的串联块数 与并联组数。