光伏电池的建模仿真

《光伏电池的建模仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光伏电池的建模仿真（22页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 华中科技大学文华学院毕业设计（论文）题目： 光伏电池的建模仿真学 生 姓 名： 学号： 学 部 （系）： 专 业 年 级： 指 导 教 师： 职称或学位： 助教 2011年5月21日目录摘要2Abstract3Key Words:3前言41 概述51.1光伏电池方阵51.2光伏电池的种类及其区别51.3光伏电池组件61.4本文主要研究内容和意义72 光伏电池的原理和数学模型82.1光伏电池的工作原理92.2光伏电池的特性92.3光伏电池等效电路和数学模型102.4光伏电池的工程数学模型123 光伏电池的仿真模型143.1串联电阻对光伏电池的影响153.2日

2、照强度对光伏电池的影响16结束语18参考文献19致谢20光伏电池的建模仿真摘要太阳能作为一种新型的可再生资源受到越来越广泛的重视，光伏发电则是太阳能利用中技术含量最高、最有发展前途的技术。本文首先介绍了太阳能光伏电源系统的原理及其组成，学习了光生伏打效应原理及其模块组成，然后本文分析了太阳能光伏电池的输出I-V 特性，给出了光伏电池的数学模型，并在此基础之上建立了简单易用的工程数学模型。在MATLABSimulink仿真环境下，基于光伏电池的V-I数学函数关系式，建立了光伏电池的仿真模型，并对不同的串联电阻和日照强度变化条件下光伏电池的输出特性进行了仿真。仿真结果验证了光伏电池的输出特性呈非线

3、性，并随串联电阻和日照强度的变化而变化。关键词：光伏电池；建模；MATLAB仿真；AbstractSolar energy is paid more and more attention to as a new type of regenerated energy sources. As the most important technology in the use of Solar energy, PV power system is used all over the world.This paper introduces the principle of solar photovolt

4、aic power system and its components. Furthermore, understanding the principle of photovoltaic effect and its modules. This paper analyzed the I-V characteristic of solar cells and its mathematical model. Furthermore, this paper present the engineering analytical models of solar cells derived from th

5、e mathematical model. Based on the photovoltaic cells V-I mathematical equation, set up photovoltaic cells of the simulation model, and different series resistance and sunshine intensity and under the condition of change photovoltaic battery output characteristic simulation by using MATLAB/Simulink

6、simulation environment. The simulation results confirm that the output features of PV cells are nonlinear and vary with the series load and isolationKey words : photovoltaic cells; Modelling; MATLAB simulation前言 人类社会进入21世纪，正面临着化石燃料短缺和生态环境污染的严重局面。廉价的石油时代已经结束，逐步改变能源消费结，大力发展可再生能源，走可持续发展的道路，已逐渐成为人们的共识。太

7、阳能光伏发电具有独特的优点，近年来正在飞速发展。太阳能电池的产量年增长率在40%以上，已成为发展最迅速的高新技术产业之一，其应用规模和领域也在不断扩大，从原来只在偏远无电地区和特殊用电场合使用，发展到城市并网系统和大型光伏电站。 尽管目前太阳能光伏发电在能源结构中所占比例还微不足道，但是随着社会的发展和技术的进步，其份额将会逐步增加，可以预期，到21世纪末，太阳能发电将成为世界能源供应的主体，一个光辉的太阳能时代将到来。1我国的光伏产业发展极不平衡，2007年太阳能电池的产量已经超过日本和欧洲而居世界第一，然而光伏应用市场的发展却非常缓慢，光伏累计安装量大约只占世界的1%，2应用技术水平与国外

8、相比还有相当大的差距。光伏产品与一般机电产品不同，必须很据负载的要求和当地的气象、地理条件来决定系统的配置，由于目前光伏发电成本较高，所以应进行优化设计，以达到可靠性和经济性的最佳结合，最大限度的发挥光伏电源的作用。为了提高太阳能的转换效率，获取更多的有效能源，满足人类的能源供应，世界各国在研究太阳能光伏系统中都投入了大量的人力与物力。我国对太阳能光伏电源系统的研究还处于世界低等水平，产品的性能还有待提高，为迎接未来能源短缺带来的严峻挑战，我们应该加大对太阳能光伏系统的研究，以满足人类未来对能源的需求。本文从理论出发，阐述了太阳能光伏电源的原理及其组成结构；结合科研实际，应用硬件和软件结合的方

9、法，设计了简易的太阳能光伏电源模拟系统。根据这个简易系统研究分析了太阳能光伏电源的影响因素，合理优化了系统的配置，以提高系统的性能，最终提高了太阳能的转换效率。21光伏电源系统的原理及组成太阳能光伏电源系统是利用以光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。它由太阳能电池方阵、充电放电控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分组成，其系统组成如图1-1所示。图1-1 太阳能光伏电源系统示意图1.1光伏电池方阵太阳能电池单体是光电转换的最小单元，尺寸一般为42到1002不等。太阳能电池单体的工作电压约为0.5V，工作电流约为2025mA/2，一般不能单独作为电源使用。将太

10、阳能电池单体进行串并联封装后，就成为太阳能电池组件，其功率一般为几瓦至几十瓦，是可以单独作为电源使用的最小单元。太阳能电池组件再经过串并组合安装在支架上，就构成了太阳能电池方阵，可以满足负载所要求的输出功率（见图1-2）。图 1-2 太阳能电池单体、组件和方阵1.2光伏电池的种类及其区别目前世界上有3种已经商品化的硅太阳能电池：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。对于单晶硅太阳能电池，由于所使用的单晶硅材料与半导体工业所使用的材料具有相同的品质，使单晶硅的使用成本比较昂贵。多晶硅太阳能电池的晶体方向的无规则性，意味着正负电荷对并不能全部被PN结电场所分离，因为电荷对在晶体与晶

11、体之间的边界上可能由于晶体的不规则而损失，所以多晶体硅太阳能电池的效率一般比单晶体硅太阳能电池低，多晶体硅太阳能电池用铸造的方法生产，所以它的成本比单晶体硅太阳能电池的低。非晶体硅太阳能电池属于薄膜电池，造价低廉，但光电转换效率比较低，稳定性也不如晶体硅太阳能电池，目前多数用于弱光性电源，如手表、计算器等。3 (1)晶体硅光伏电池。晶体硅光伏电池因为资源丰富、转换效率高，所以现在开发得最快的光伏电池。但是因它的制造工艺复杂，需耗费大量的能源，所以有成本高、能源回收期长的缺点。 (2) 非晶硅光伏电池。非晶硅光伏电池资源丰富，制造过程简单，而且创造能耗低，所以作为低成本的光伏电池引人注目。目前其

12、转换效率比单晶硅光伏电池的稍低。 (3) 化合物半导体光伏电池。化合物半导体光伏电池有III-V族、II-VI族等许多种类，砷化镓光伏电池是其中一种，其转换效率很高，但存在资源缺乏、有公害等问题。通常，制备多晶硅的工艺比制备单晶硅要求要低一些.制备非晶硅所要求的条件原则上比制备多晶硅更低。地面Gash 光伏电池的效率超过22%，大大高于硅电池的相应效值(18%)。然而，用Gash 做光伏电池材料也有一些缺点，镓的资源有限，将使Gash永远是贵重材料。第二个缺点是砷的毒性，使用由毒性材料制作的大型光伏电池系统时，应仔细调查其对环境的影响。1.3光伏电池组件一个太阳能电池只能产生大约0.5V电压，

13、远低于实际应用所需要的电压，为了满足实际应用的需要，需把太阳能电池连接成组件。太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。一个组件上，太阳能电池的标准数量是36片，能提供大约17V电压，正好能为额定电压为12V的蓄电池进行有效的充电。通过导线连接的太阳能电池被密封成物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雨等能力，广泛应用于各个领域和系统。当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。4图 1-3 太阳能电池的电流-电压特性曲线太阳能电池组件的电气特性主要是指电流-电压输出特性，也称为V-

14、I特性曲线，如图1-3所示。V-I特性曲线显示了通过太阳能电池组件传送的电流Im与电压Vm在特定的太阳辐照度下的关系。如果太阳能电池组件电路短路即V=0，此时的电流称为短路电流Isc；如果电路开路即I=0，此时的电路称为开路电压Voc。太阳能电池组件的输出功率等于流经该组件的电流与电压的乘积，即P=V*I。I：电流 Isc：短路电流 Im：最大工作电流 V：电压 Voc：短路电压 Vm：最大工作电压当太阳能电池组件的电压上升时，例如通过增加负载的电阻值或组件的电压从零（短路条件下）开始增加时，组件的输出功率亦从零开始增加；当电压达到一定值时，功率可达到最大，这时当阻值继续增加时，功率将越过最大

15、点，并逐渐减少至零，即电压达到开路电压Voc。太阳能电池的内阻呈现出强烈的非线性，在组件的输出功率达到最大点，称为最大功率点，该点所对应的电压，称为最大功率点电压Vm（又称为最大工作电压）；该点所对应的电流，称为最大功率点电流Im（又称为最大工作电流）；该点的功率称为最大功率Pm。太阳能电池组件的输出功率取决于太阳辐照度、太阳能光谱的分布和太阳能电池的温度。太阳的辐照度越强，输出的功率越大；太阳光谱分布越密集，输出功率越大；太阳能电池的温度越高，开路电压越低，输出功率越低。1.4本文主要研究内容和意义1.4.1研究内容 (1)建立了太阳能光伏电池的工程数学模型，并以此为基础设计一种采用多段直线

16、和二次曲线模拟光伏电池I-V曲线的算法，该算法简化函数方程，使其满足DSP计算的要求，同时也保证了较高的模拟精度，减小了系统误差。 (2)设计了一台输出功率为3kW的光伏电池模拟器的实验样机，给出了主电路及控制系统的设计方案，并进行了小功率的实验验证，对实验结果进行了分析。1.4.2研究意义光伏发电系统的研究如果采用真实的光伏电池阵列，会产生试验成本高、需要大量空旷场地和对日照、自然气候等依赖性强等一系列的问题，因此研究出低成本的按照实际光伏电池的I-V特性输出的，能够代替实际光伏电池阵列在室内进行各种光伏实验，使之不受场地和环境影响的模拟器成为必须。5本文的研究就是以解决这个问题为目的，设计

17、出能够模拟光伏电池阵列输出的I-V曲线，从而能够代替实际的太阳能光伏电池阵列在室内进行各种光伏实验，并满足易于修改设定的要求的光伏电池模拟器。使光伏实验不再受到场地、自然气候条件等的影响，降低实验成本，节省实验时间。2光伏电池的原理和数学模型太阳能的转换利用方式有光一热转换、光一化学转换和光一电转换等三种方式。接收或聚集太阳能使之转换为热能，然后用于生产和生活，是太阳能光一热转换利用即太阳能热利用的基本方式。太阳能热水系统是目前太阳能热利用的主要形式。利用光生伏打效应原理制成光伏电池，可将太阳的光能直接转换为电能加以利用，称为光一电转换，即光伏发电。光一化学转换还处于研究实验阶段，这种转换技术

18、包括光伏电池电极化水制成氢、利用氢氧化钙和金属氢化物热分解储能等。6在这些转换利用方式中光伏发电系统是技术含量最高、最有发展前途的技术，它的基本元件是光伏电池。光伏电池受到太阳光照时能产生光伏效应，将太阳光能转变成直流电能。在使用时要将光伏电池封装成组件，然后根据需要将组件串并联组成阵列。通常需要用蓄电池等作为储能装置，才能随时供给负载使用。如果是交流负载，则还需要通过逆变器将直流电变成交流电。整个光伏系统还要配备控制器等附件。世界光伏发电产业发展迅速，最近10年太阳电池及组件生产的年平均增长率为33%，最近5年的年平均增长率为43，2004年比上年增长61.2，这一产业已成为当今发展最迅速的

19、高新技术产业之一。随着光伏产业的发展光伏发电成本正不断降低。2003年世界重要厂商的成本为2至2.3美元瓦，售价2.5至3美元瓦。但随着技术进步、产业规模的不断扩大，光伏发电的成本将继续不断降低。产业化方面，各国一直在通过改进工艺、扩大规模和开拓市场等措施降低成本，并取得了巨大进展。以美国为代表，其能源部1990年起动了光伏制造技术(PVMaT)的产业化计划，通过国家可再生能源实验室(NREL)实施，并成立了国家光伏中心，联合产业界、大学和研究机构共同进行攻关，以求大幅度降低成本。这一计划的实施已经产生了非常明显的效果，商品化电池效率从10%一13%提高到12%-15%。生产规模从1-5兆峰瓦

20、/年发展到5-20兆峰瓦/年，并正在向50兆峰瓦扩大。生产工艺不断简化，自动化程度不断提高。三年来，世界的光伏组件的生产成本降低了32%以上，第一次降到3美元/峰瓦以下，国际市场光伏组件售价在4美元/峰瓦左右，这种趋势还在继续发展.美国光伏系统电价成本目标:2005年光伏系统安装成本3美元/峰瓦(11美分/千瓦时)，2010年1.5美元/峰瓦(6美分/千瓦时以下)。欧洲和日本也有类似的计划。竞争促使各发达国家的产业化技术几乎以大致相同的水平和速度向前发展。在太阳能光伏发电领域，印度在发展中国家处领先地位。目前印度有80个公司从事光伏工业和太阳电池组件的生产，6个太阳电池制造厂12个组件生产厂，

21、1997-1998年间，电池生产8.2兆峰瓦，组件生产11兆峰瓦，出口4兆峰瓦，预计2002年生产将达到50兆峰瓦/年;截至1998年，印度光伏系统安装容量达到35兆峰瓦，计划1998-2002安装150兆峰瓦。7世界各大公司也纷纷制定和实施扩产计划，1998年初PVIR统计，正在实施和扩产的新增能力为263.5兆峰瓦/年，比1997年高出2倍，可以说，太阳能光伏发电技术和产业正在腾飞，预测今后10年光伏组件的生产将以20%一30%甚至更高的递增速度发展，到2010年生产将达到4.6千兆瓦，总装机容量达到18千兆瓦。快速发展的屋顶计划、各种减免税政策、补贴政策以及逐渐成熟的绿色电力价格为光伏市

22、场的发展提供了坚实的发展基础。市场发展将逐步由边远地区和农村的补充能源向全社会的替代能源过渡。预测到下世纪中叶，太阳能光伏发电将达到世界总发电量的15%一20%，成为人类的基础能源之一。8我国从20 世纪80 年代起就开始太阳能电池的开发与生产,国家也在西部无电地区大力推广了离网光伏系统的应用,其中“光明工程”和“乡乡通工程”等实施,为我国光伏产业发展和光伏技术提高起到了积极作用。近年来,国家在“973”和“863”等重大项目中将太阳能光伏电池的发展也放到了重要的位置。2005 年2 月通过的中华人民共和国可再生能源法中明确提出，“国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统

23、”。在2006 年3 月两会发布的中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要中也指出送电到村和绿色能源县工程：建成50 个绿色能源示范县，利用电网延伸、风力发电、小水电、太阳能光伏发电等，解决350 万户无电人口用电问题。2.1光伏电池的工作原理太阳能光伏电池是利用半导体材料的电子特性把阳光直接转换成电能的一种固态器件。用适当波长的光照射到半导体系统上时，系统吸收光能后两端产生电动势，这种现象称为光生伏特效应。例如，当光照射到由P 型和N 型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的PN 结上时，在一定条件下，光能被半导体吸收后，在导带和价带中产生非平衡载流子一电子和空穴。由于P-N 结

24、势垒区存在着较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴，或者产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场的作用下，各向相反方向运动。离开势垒区，结果使P 区电势升高，N 区电势降低，P-N 结两端形成光生电动势，这就是PN 结的光生伏特效应。由于光照产生的非平衡载流子各向相反方向漂移，从而在内部构成自N 区流向P区的光生电流，在PN 结短路情况下构成短路电流密度Isc。在PN 结开路清况下，P-N 结两端建立起光生电势差Voc，这就是开路电压。如将P-N 结与外电路接通，只要光照不停止，就会不断地有电流流过电路，PN 结起了电源的作用，这就是光电池的基本工作原理。显

25、然，光电池之所以能在光照下形成电流密度J，短路电流密度Isc，开路电压Voc，都是由于材料内部存在内建静电场的缘故。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载中就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就直接变成了可付诸实用的电能。92.2光伏电池的特性光伏电池的输出特性太阳能电池具有独特的I-V 特性，该特性由太阳能电池材料的物理特性所决定。如下图是太阳能单体工作的输出特性。图2-1 太阳能光伏电池的I-V特性曲线光伏电池由于其受外界影响因素(温度、光照等) 很多,且其输出具有非线性特性,如图2.1的伏安(电压-电流) 特性。从特性曲线看,太阳能电池在不同的光照强度下和12不

26、同的环境温度下的伏安特性曲线大致的形状是一样的，也就是说太阳能电池的伏安特性曲线可以划分三个区域，恒流源区、最大功率区以及恒压源区。为了能更加具体的说明，可以直观的从图2.2所示的太阳能电池单体输出特性曲线图看出。图中曲线为太阳能电池不同的测量点所组成。直线是负载电阻的I-V特性，两者的交点即为太阳电池的工作点，也即工作点的电压电流即符合太阳电池的I-V特性又符合负载自身的I-V特性。当工作负载发生变化时，工作状态亦发生变化，但是变化的轨迹沿着特定的曲线完成。不同的曲线代表不同的光强下的变化。在实际使用时，负载往往工作在最大功率点附近。10图2-2太阳能光伏电池单体输出特性曲线2.3光伏电池等

27、效电路和数学模型 当受光照射的太阳能光伏电池接上负载时，光生电流流经负载，并在负载两端建立起端电压，这时太阳能光伏电池的工作情况可用图2.3 所示等效电路来描述。图中把太阳能光伏电池看成能稳定地产生光电流IL 的电流源(只要光源稳定)，与之并联的有一个处于正偏压下的二极管及一个并联电阻Rsh(也称跨接电阻)。显然，二极管的正向电流ID和旁路电流Ish都要靠IL提供，剩余的光电流经过一个串联电阻Rs流出太阳能电池而进入负载RL。对于实际的太阳能电池，应当把它看成由很多个具有这种等效电路结构的电池单元(也称于电池)并联而成，因而应当把如图2.3 所示的等效电路中的各个参量视为集中参量(即各子电池参

28、量的总和)。图2-3光伏电池等效电路图由于器件的瞬时响应时间与绝大多数光伏系统的时间常数相比微不足道，因此结电容在分析中可以忽略。设定图中所示的电压、电流正方向，可以得出太阳能电池的I-V方程为 (2-1)式中： 光生电流(A);I 反向饱和电流(A);A 二极管因子: 太阳能电池串联电阻; 太阳能电池的并联电阻;q 电子电荷，1.61019C;K 玻耳兹曼常数，1. 38 1023J/K;V 一太阳能电池的输出电压;I 太阳能电池的输出电流;T 绝对温度该模型具有清晰的物理意义，与工艺上的控制有明确的对应关系。如太阳能电池的光生电流IL与电池片的表面反射、栅线的遮光面积和光谱响应等相对应;二

29、极管饱和电流I0与P-N结的特性、原材料的缺陷等相对应;太阳能电池的串联电阻Rs描述了包括基体的电阻、扩散薄层的电阻和栅线与太阳能电池的接触电阻等;太阳能电池的并联电阻描述了太阳能电池周边扩散层去除的程度和导电离子的玷污而引入的线性电阻。式(21)是基于物理原理的最基本的解析表达式，已被广泛应用于太阳电池的理论分析中，但由于表达式中的5 个参数，包括、, 、和A，它们不仅与电池温度和日射强度有关，而且确定十分困难，因此不便于工程应用，也不是太阳电池供应商向用户提供的技术参数。2.4光伏电池的工程数学模型由于上述太阳能光伏电池的数学模型中的参数难以确定，因此在学习研究过程中，我们需要更简单可靠、

30、实用性强的数学模型。满足工程应用精度且便于运算的光伏电池数学模型已经在原模型之上提出来了。工程用光伏电池模型通常仅采用供应商提供的几个重要技术参数,如、 、,就能在一定的精度下复现阵列的特性,并能便于计算机分析。以下将在基本解析表达式（21）的基础上,通过两点近似,即1) 忽略(V+IRs)/Rsh项,这是因为在通常情况下该项远小于光电流; 2) 设定IL=Isc,这是因为在通常情况下Rs远小于二极管正向导通电阻,并定义在:开路状态下, I = 0 ,V = Voc ;最大功率点,V = Vm , I = Im的条件下建立硅光伏电池的工程用数学模型。按此,光伏电池的IV方程可简化为： (2-2

31、)在最大功率点时, V = Vm , V = Vm,可得 (2-3)由于在常温下eVm /(C2Voc ) 1,可忽略式中的“1”项，解出 (2-4)开路时，I = 0,V = Voc， （2-5）由于，忽略式中的“1”项，解出 （2-6）因此,本模型只需要输入光伏电池通常的技术参数Isc、Voc 、Im、Vm，就可以根据式(24) 、(26) 得出C1和C2 。光伏电池IV 特性曲线是由(22) 确定。 上述数学模型是标准参考条件（标准参考日照强度ref S = 1000W/m2 ,标准参考电池温度 =25 ）下光伏电池的数学模型，而光伏电池IV 特性曲线与日照强度和电池温度有关。通常地面上

32、日射强度S 的变化范围为01000W/m2 ,光伏电池的温度变化较大,可能从1070。因此，考虑到日照强度变化和温度影响时，可得 （2-7）其中， （2-8） （2-9） （2-10）：在参考日照下，电流变化温度系数（A/C）；:在参考日照下，电压变化温度系数（V/C）: 光伏阵列模块的内阻上述光伏电池数学模型简单可靠、实用性强且易于实现，但是此模型如果用在控制器编程里仍有其不可克服的缺点，主要是参数和方程的计算涉及到多次对数运算，对于DSP等控制器来说完成对数运算并非易事，所以本文在数学上需要对其进一步简化3光伏电池的仿真模型 光伏电池本身是一个PN结，基本特性与二极管类似，其等效电路由光生

33、电流源及一系列电阻(内部并联电阻R。h和串联电阻R。)组成，见图3-1所示。图3-1光伏电池等效电路图由太阳能光伏电池等效电路可得出公式 (3-1) 式中，I为光伏电池的输出电流，A为光生电流，A为流过二极管的电流，A； 为流过内部并联电阻的电流，A。对于有 (3-2)式中，I。为二极管反向饱和电流(一般而言，其数量级为 A，本文取 ； 为输出电压，V；K是玻耳兹曼常数，为。为电阻的电阻，n；T是绝对温度K；A是PN结的理想因子。当温度T=300 K时，取值28；q是电子电荷，为。对式(1)中的有 (3-3)式中，R。 为电阻R 的电阻，。将式(2)、(3)代入式(1)，可得光伏电池输出电流表

34、达式为 (3-4)图3-2 光伏电池的MATLAB仿真模型根据光伏电池的等效电路图，利用MatlabSimulink仿真中的电源系统工具库(Power System Blockset)建立光伏电池的仿真模型，如图3-2所示。当光照强度恒定时，光生电流，不随光伏电池的工作状态而变化，因此可以用一个恒定的电流源来模拟。电源系统工具模块库中没有直流电流源模块，可对交流电流源模块进行适当设置，如图3所示。电压检测模块1(Voltage Measurement1)输出值为负载R的电压V ；电压检测模块2(Voltage Measurement2)输出值为V +。建立一个s函数模块来表示公式(3-5)，其

35、表达式为 （3-5） 输入值 . .I。，A，K，T(=300 K)，q已知，因此经过此模块后可得流过二极管的电流信号发生器Signal为受控电流源，在此要特别注意信号发生器的参考方向；Displays，2，3模块分别显示光伏电池的输出电流、输出电压、输出功率值。3.1串联电阻对光伏电池的影响 由于太阳能光伏电池板前后表面的电极以及材料本身所带有的电阻率，当工作电流流过板子时必然会引起电池板内部的串联损耗，故引入串联电阻R 。理论上，串联电阻越大，线路损失就越大，光伏电池的输出功率就会降低，从而导致输出效率的降低反之，光伏电池的输出功率将增加，输出效率会增大。 仿真参数设为 =10 A， =0

36、000 8，T=300 K，R=10 K。选取一组不同的负载R值进行仿真，得到一组输出电流、电压、功率值，利用MATLAB曲线拟合工具仿真出如图4所示的光伏电池的输出特性曲线及输出功率曲线。图3-3 不同值的时光伏电池输出曲线仿真结果表明，光伏电池的输出特性呈非线性，每条曲线都有一个最大功率点(即光伏电池的最佳工作点)，并且受R 的影响。R。值越小，开路电压越大，光伏电池的最大输出功率值越大，光伏电池的输出特性曲线中平缓线段越长，弯度越大随着R。的增大，平缓线段缩短，弯度减小，开路电压与最大输出功率也随之减小。当R =0 欧光伏电池输出最大功率为4552 W当R。=0.2 Q时，光伏电池输出最

37、大功率为0.5614 W；当R。=0.5欧时，光伏电池输出最大功率为0.230 1 w，如图3-3所示。3.2日照强度对光伏电池的影响日照强度的大小直接影响太阳能光伏电池输出电能的多少。日照强度越强，光伏电池的输出功率就越大l反之，输出功率就越小。由于光生电流 Lpb受日照强度影响比较大，而且与日照强度成正比例关系嘲，因此，可以通过改变值来等效地模拟不同日照强度下光伏电池的输出特性曲线及输出功率曲线。仿真参数设为 。=O000 8 A，T-300 K。图3-4 不同 值时光伏电池输出曲线Rbh=10欧，R=O.01 。对Ih赋予不同的数值进行仿真，得到一组输出电流、电压、功率值，利用MATLA

38、B曲线拟合工具仿真出如图5所示的光伏电池的输出特性曲线及输出功率曲线。仿真结果表明，光伏电池的输出特性呈非线性，并且每条曲线都有一个最大功率点 随着日照强度的增强，光伏电池的最大输出功率也不断增大，日照强度越大，光伏电池的输出电能就越大。当 Lph=6A时，最大输出功率为2315 W；当 Lph=10A时，最大输出功率为3886 W；当 Lph=20A时，最大输出功率为73 W ，如图3-4所示。结束语太阳能产业的开发利用 ,从中长期来看 ,是一 项有利于人类可持续发展的事业。作为一个致力于提高全人类生活质量的负责任的最大的发展中 国家 ,我国应该且有能力为太阳能产业的发展做出 应有的贡献。

39、研究表明一项太阳能产业技术从研发到最终 能够大规模的产业化需要数十年的时间 ,在产业发 展的初期 ,政府的政策支持无疑是推动太阳能产业 在市场经济体制下快速发展的最直接有效的手段 国外发展太阳能产业的成功经验的一个共同点在 于 ,国家出面以各种方式由上至下的促进太阳能产 业的产业化发展。本文通过查阅学习大量相关资料，从了解光伏电池的原理和太阳能光伏电源系统的原理及组成开始。逐步进行了Simulink建模方法学习，光伏电池的原理学习，最后进行整合，搭建完成了整Simulink平台上的光伏电池的仿真模型，了解串联电阻R。对光伏电池的影响和日照强度对伏电池的影响。 光伏应用系统是一个庞大、复杂的系统

40、，对它的究不仅需要具备扎实的理论基础，更需要切实的实验研究。由于时间和水平的限制，本文许多工作还做得不够细致，有待进一步完善本文所提出的改进的扰动观察法仅是通过计算机仿真来研究其可行性及有效性，应在理论研究的基础上，尝试将该方法应用于实际电路，实现理论与应用的有效结合。参考文献1中国可再生能源发展项目办公室中国光伏产业发展研究报告N北京：中国可再生能源发展项目办公室，2OO42罗运俊，何梓年，王长贵太阳能利用技术M北京：化学工业出版社，2OO53王长贵，崔容强，周篁新能源发电技术M北京：中国电力出版社，2OO34冯垛生太阳能发电原理与应用M北京：人民邮电出版社，2OO75何艳荣世界太阳能行业发

41、展趋势J太阳能信息光伏专刊， 2OO6（8）56张耀民中国太阳能光伏发电产业的现状与前景M能源研究与应用，2OO7（1）：1-67沈辉，曾祖勤太阳能光伏发电技术M北京：化学工业出版社，2OO48赵争鸣，刘建政，孙晓英，等太阳能光伏发电及其应用M北京：科学出版社，2OO59李海雁，杨锡震光伏电池M大学物理，2OO3，22（9）：3610陈哲良，金步平一种新型电池的设计N太阳能学报，1999，2O（3）：229-232致谢大学三年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。 感谢我的家人对我大学三年学习的默默支持；感谢我的母校华中科技大学文华学院给

42、了我在大学三年深造的机会，让我能继续学习和提高；感谢文华学院的老师和同学们三年来的关心和鼓励。 老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的三年充满了感动。 这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助，其中我的论文指导老师张亚兰老师对我的关心和支持尤为重要。每次遇到难题，我最先做的就是向张老师寻求帮助，而老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。老师平日里工作繁多，但我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。这几个月以来，老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀，在此谨向张老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 感谢曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢。21