光伏发电系统逆变器研究与设计文献综述

文献综述

课题研究现状及发展趋势

能源是人类经济和文化活动的动力来源。在世界文明发展史上，人类总会不断地在自然界探求、索取适合人类生存和繁衍需要的各种能源，人类文明进步的步伐也通过能源的利用水平折射出来。从原始社会至今，化石能源已经逐步变成了人类所使用能源的主要来源。而伴随着当今世界经济高速的发展，各国对能源的需求和消耗也越来越大。目前世界能源的利用仍以煤炭、石油、天然气和核能等一次能源为主，根据《BP世界能源统计报告2011》，到2010年底为止，地球的天然气可供开采58.6年，石油可供开采46.2年，煤炭可供开采118年^[1]。其中我国的实际状况是：天然气探明储量28000亿立方米，年生产量为968亿平方米，年消费量为1090亿立方米，可供消费25.7年或开采29年；石油探明储量20亿吨，年生产量为2.04亿吨和年消费量为4.53亿吨，可供消费4.4年或开采10年；煤炭探明储量1145亿吨油当量，年生产量为18亿吨油当量和年消费量为17.14亿吨油当量，可供消费66.8年或开采29年^[2]。这些传统能源正日趋枯竭，能源危机日益凸显。与此同时，世界化石能源逐渐呈现出使用的有限性，在开发利用化石能源的过程中引起的环境污染问题也渐渐变得严重，全世界每天产生约1亿吨温室效应气体，造成了极为严重的大气污染问题^[3]。如果这种状况不加控制，由此引发的温室效应将会融化两极的冰山，引起海平面的上升，以至于淹没人类赖以生存的土地。在实现经济和社会可持续发展的重大挑战之下，人类文明的高度发展与地球生存环境的快速恶化已经变成一对十分突出的矛盾。环境问题已经成为掣肘世界经济可持续发展的主要约束条件，世界各国已经开始高度重视清洁可再生能源的开发利用^[4]。

太阳能作为一种清洁的可再生能源，凭借着其来源丰富，无污染，干净卫生，低成本等多重优势，被公认为是二十一世纪最重要的能源之一。太阳能的利用方面有很多，主要包括热利用、动力利用、光伏发电利用和光-光利用等。太阳能发电具有以下特点^[5-6]：

（1） 储量丰富：太阳能是取之不尽用之不竭的可再生能源，每秒到达地球的能量高达8times;10¹³ kW，相当于6times;10⁹ 吨标准煤产生的能量；

（2） 分布普遍：虽然地球上纬度与地形条件造成太阳能辐射不均匀，但与其它能源相比，太阳能对于地球上绝大多数地方都具有普遍性，可以就地对其进行利用；

（3） 利用清洁：在发电过程中不产生任何污染；

（4） 经济：虽然目前光伏发电系统的一次性投入还处于比较高的水平，但光伏发电系统的使用寿命较长，在使用期限内产生的效益将远远超出投入。

因此，各国构建可持续发展能源体系、安全发展、实现低碳经济转型的战略首选就是大力发展太阳能光伏发电。在过去的二十年里，光伏发电技术发展迅速，其光伏发电系统造价不断下降的同时，发电的效率及可靠性都得到了明显提高。太阳能开发利用必将得到长足的发展，成为二十一世纪后期的主导能源^[7-9]。

研究的意义及价值