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3.5 本章小结 21
4 基于预测控制的MPPT控制方法 22
4.1 模型预测控制基本定义 22
4.2 模型预测控制的工作原理 22
4.3 本章小结 26
5基于预测模型的MPPT控制方法的仿真 27
5.1扰动步长对控制效果的影响 27
5.2 基于预测模型的MPPT控制方法的控制效果 28
5.3 本章小结 30
6总结与展望 31
6.1总结 31
6.2 展望 31
7 参考文献 32
致谢 34
1 绪论
1.1研究背景
在21世纪，人类社会面临着可持续发展的挑战，作为经济和社会发展推动力必需品的能源，也面临着对人类需求供不应求的极大考验。纵观近百年来世界的能源结构，人类一直以来利用的一次能源主要是煤炭、石油和天然气等化石能源。而这些化石能源在地球上的储量是有限的，据世界能源储量数据的调查显示：石油可开采量为39.9年，天然气可开采量为61年，煤炭可开采量为227年[1]。由此可见，随着社会经济发展和世界人口增加，地球上存储的这些化石能源终将会枯竭[2]。另一方面，化石能源的利用和发带来了一系列的环境污染和生态破坏，据估计，现在全球平均气温以每10年0.2°C的增幅上升[1]，这种全球气候变暖的趋势正是因为在使用化石燃料的过程中向大气排放了过多的二氧化碳。
而我国面临的能源问题更为严重，虽然我国地域广阔，化石能源的储量丰富，已经探明的可开采的能源储量占世界总储量的10.1%，但是由于人口基数大，人均占有的能源变得相当有限，再加上近几十年来我国经济的飞速发展是以快速消耗能源为代价的，而且对能源的需求量扔在持续增加。保守估计，按照目前的开采速度来说，中国主要化石能源可开采年限如下：煤炭是81年，天然气是30年，而石油更是仅仅剩下15年的时间。正是由于对化石能源的过度开采，而且加上我国在经济快速发展的初期没有意识到环境保护的重要性，使我国的环境污染很严重。据统计，2012年全世界燃烧的标准煤为70万亿吨，而中国就占了 36万亿吨，是全世界使用量的51%。近几年的冬季我国大部分地区都处在雾霾的笼罩之下，主要是因为长期大量的排放污染物致使空气的自我净化能力减弱，目前空气的质量严重下降，严重威胁着人们的身体健康，据统计，我国首都北京一年之内的PM2.5的平均值在150以上，而欧洲大部分国家PM2.5常年则维持在35以下，甚至有一些国家的数值保持在10以内。2000年以来，每年因为二氧化硫而导致的酸雨造成的经济损失大约占了全国GDP的2%。
针对以上情况，人类想要从根本上解决能源问题和环境污染的问题，想要实现社会稳定健康的可持续发展，就需要加发展快科学技术，开发和利用可再生绿色能源迫在眉睫，还要减少对化石能源的开采和利用，以此来减少对环境的污染。而从多方面的因素综合考虑，太阳能毫无疑问是当今世界上最理想最干净的新能源之一，目前已经成为人们研究的热点，被全球的能源专家认为是21世纪最重要的绿色能源之一[3]，我国政府也把以太阳能为核心的绿色能源产业设立为新世纪六大支柱产业之一。