目錄 前言 第1章 光伏發(fā)電的基本原理及其應(yīng)用 1 1.1 太陽能及太陽電池 1 1.2 太陽電池的構(gòu)造及發(fā)電原理 3 1.2.1 基本工作原理 3 1.2.2 PN結(jié)形成 4 1.2.3 電池發(fā)電過程 6 1.3 太陽電池的種類 6 1.3.1 硅系太陽電池 7 1.3.2 化合物系太陽電池 9 1.3.3 有機(jī)半導(dǎo)體系太陽電池 10 1.4 太陽電池的等值電路和伏安特性 13 1.4.1 太陽電池單二極管模型 13 1.4.2 太陽電池雙二極管模型(兩個二極管并聯(lián)) 14 1.4.3 太陽電池三二極管模型(三個二極管并聯(lián)) 15 1.4.4 太陽電池伏安特性及性能參數(shù) 16 1.5 太陽電池的表征 17 1.5.1 電池測試標(biāo)準(zhǔn)條件 17 1.5.2 典型太陽電池測試儀器構(gòu)成 17 1.5.3 便攜式電池特性參數(shù)獲取系統(tǒng)的研制 18 1.6 太陽電池離網(wǎng)和并網(wǎng)發(fā)電 25 1.6.1 離網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 26 1.6.2 并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 26 參考文獻(xiàn) 28 第2章 太陽電池所處環(huán)境、聚光及其缺陷對發(fā)電的影響 30 2.1 光強(qiáng)和溫度對單晶硅與非晶硅太陽電池輸出特性影響的對比實(shí)驗(yàn) 30 2.1.1 實(shí)驗(yàn)測量設(shè)備及測試內(nèi)容 31 2.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 31 2.1.3 結(jié)論 37 2.2 通過透鏡焦點(diǎn)位置調(diào)制太陽電池開路電壓 38 2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置及測量方法 38 2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論 39 2.2.3 結(jié)論 41 2.3 染料敏化太陽電池的紅外熱場特征 41 2.3.1 實(shí)驗(yàn)樣品、裝置和測量 42 2.3.2 結(jié)果和討論 43 2.3.3 結(jié)論 46 參考文獻(xiàn) 46 第3章 遮陰對太陽電池發(fā)電的影響規(guī)律 50 3.1 遮擋率與光強(qiáng)同時改變對太陽電池片性能的影響 52 3.1.1 引言 52 3.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 52 3.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 52 3.1.4 結(jié)論 55 3.2 各種遮擋模式下太陽電池片性能研究 56 3.2.1 實(shí)驗(yàn)樣品、實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及遮擋模式 56 3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 57 3.2.3 小結(jié) 60 3.3 遮陰下光伏發(fā)電數(shù)學(xué)模型的對比 61 3.3.1 遮陰條件下的光伏發(fā)電模型 61 3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 65 3.3.3 結(jié)論 66 參考文獻(xiàn) 67 第4章 光伏發(fā)電預(yù)測技術(shù) 70 4.1 全工況下光伏組件輸出特性的預(yù)測建模 71 4.1.1 光伏組件輸出特性預(yù)測模型的建立以及誤差判斷標(biāo)準(zhǔn) 71 4.1.2 仿真系統(tǒng)的搭建與結(jié)果分析 73 4.1.3 實(shí)際環(huán)境中光伏組件輸出特性預(yù)測結(jié)果與分析 77 4.1.4 結(jié)論 79 4.2 基于兩種不同溫度下電池電性參量建立光伏發(fā)電預(yù)測模型 79 4.2.1 光伏發(fā)電預(yù)測模型溫度系數(shù)建立 80 4.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量與預(yù)測過程 81 4.2.3 預(yù)測結(jié)果分析 81 4.2.4 結(jié)論 84 4.3 光伏發(fā)電神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測中模型參數(shù)的影響 84 4.3.1 實(shí)驗(yàn)儀器、樣品與測量內(nèi)容 84 4.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的建立 85 4.3.3 結(jié)果與討論 85 4.3.4 結(jié)論 89 4.4 影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測光伏發(fā)電的氣象因素 90 4.4.1 測量系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)構(gòu) 90 4.4.2 結(jié)果與分析 91 4.4.3 結(jié)論 94 參考文獻(xiàn) 94 第5章 光伏發(fā)電的參數(shù)提取技術(shù) 98 5.1 太陽電池單二極管模型中參數(shù)提取方法的綜述 100 5.1.1 解析提取參數(shù)方法 100 5.1.2 借助Lambert W函數(shù)提取參數(shù)方法 103 5.1.3 構(gòu)建或利用特殊函數(shù)提取參數(shù)方法 105 5.1.4 利用智能算法提取參數(shù)方法 108 5.1.5 總結(jié)與展望 111 5.2 提取太陽電池參數(shù)中解析方法和顯函數(shù)方法 111 5.2.1 理論基礎(chǔ)及擬合過程 111 5.2.2 擬合結(jié)果及分析 112 5.2.3 結(jié)論 114 5.3 基于Lambert W函數(shù)和多項(xiàng)式擬合提取太陽電池五個參數(shù)的 方法及光強(qiáng)對參數(shù)的影響規(guī)律 115 5.3.1 參數(shù)提取方法的理論及應(yīng)用 115 5.3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果分析 117 5.3.3 結(jié)論 119 5.4 基于Lambert W函數(shù)及微分電導(dǎo)方程提取太陽電池五個參數(shù)的方法及光入射角度對參數(shù)的影響規(guī)律 120 5.4.1 參數(shù)提取方法的理論及應(yīng)用 120 5.4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果分析 123 5.4.3 結(jié)論 124 參考文獻(xiàn) 125 第6章 光伏發(fā)電的工程模型 131 6.1 光伏工程數(shù)學(xué)模型的建立及仿真電路的搭建 131 6.1.1 光伏工程模型建立 131 6.1.2 仿真電路的搭建 132 6.1.3 仿真結(jié)果與討論 134 6.1.4 結(jié)論 138 6.2 太陽電池工程數(shù)學(xué)模型精確度對比分析研究 138 6.2.1 太陽電池工程數(shù)學(xué)模型 138 6.2.2 太陽電池單二極管電流輸出方程與八種工程數(shù)學(xué)模型對比分析 141 6.2.3 結(jié)論 145 6.3 光強(qiáng)或電池溫度改變下的兩類光伏發(fā)電工程模型適用性研究 145 6.3.1 簡化模型與指數(shù)模型 146 6.3.2 模型結(jié)果對比與分析 148 6.3.3 結(jié)論 150 參考文獻(xiàn) 150 第7章 光伏系統(tǒng)發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的研究 152 7.1 擾動觀察法、電導(dǎo)增量法及其改進(jìn)算法的研究 154 7.1.1 擾動觀察法 154 7.1.2 改進(jìn)的擾動觀察法 155 7.1.3 電導(dǎo)增量法 155 7.1.4 改進(jìn)的電導(dǎo)增量法 158 7.1.5 電路仿真圖 159 7.1.6 仿真結(jié)果對比分析 160 7.1.7 結(jié)論 162 7.2 遮陰條件下光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)的智能跟蹤理論綜述 162 7.2.1 傳統(tǒng)的GMPPT控制算法 163 7.2.2 混合優(yōu)化算法 171 7.2.3 總結(jié)與展望 176 7.3 遮陰下光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤的粒子群智能算法研究 176 7.3.1 遮陰下光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤的建模 176 7.3.2 遮陰下粒子群優(yōu)化算法最大功率點(diǎn)跟蹤的仿真電路圖 178 7.3.3 結(jié)果與分析 179 7.3.4 結(jié)論 182 參考文獻(xiàn) 182 第8章 總結(jié)與展望 185 8.1 國內(nèi)外光伏發(fā)電的趨勢 185 8.1.1 光伏建筑一體化應(yīng)用 186 8.1.2 光伏發(fā)電技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 188 8.1.3 光伏發(fā)電技術(shù)在LED照明中的應(yīng)用 189 8.2 光伏發(fā)電技術(shù)的展望 190 8.2.1 光伏材料 190 8.2.2 發(fā)電跟蹤與預(yù)測技術(shù) 191 8.2.3 電池參數(shù)提取技術(shù) 192 8.2.4 并網(wǎng)技術(shù) 193 參考文獻(xiàn) 194