面对能源危机和环境污染的双重压力，研究开发新能源，以满足人类未来对能源的需要是迫切的。风能、太阳能、海洋能、地热等新能源主要是指。太阳热能包括太阳热能和太阳能光伏发电，其中太阳能光伏发电因其独特的优点而被全社会公认为当今世界最具发展潜力和前景的新能源技术。与传统能源及其它新能源相比，光伏发电具有以下独特优势：太阳能资源非常丰富，储藏量大，取之不尽，使用时不间断，并且不需运输；光电发电原理为光生伏特效应法，不涉及机械能转换为电磁能过程，无噪声，并不影响周边居民的日常生活；太阳能发电干净、洁净、环保、无污染；光伏组件寿命更长，工作稳定，性能可靠，维修费用少等。综上所述，太阳能发电必将成为当今乃至未来比较理想的发电方式。
光电发电系统是一种利用太阳能电池的光生伏特应能，把太阳光辐射能直接转化为电能的一种新的发电系统。根据其运行方式，光伏发电系统主要可以分为独立式、并网式和混合式。在这些系统中，并网式光伏系统，根据其拓扑结构的不同，可分为单级式、双级式和多级式两种。
1独立的PV系统。
光伏系统不能与电力系统联网，这就是独立光伏发电系统。独立PV系统由光伏电池、DC/DC控制器、DC/AC逆变器、蓄电池等组成，其结构框图如图所示，主要应用于偏远山区、岛屿、基站等，下面对各部分的功能做一个简单的介绍。
(1)光电池。
PV电池的作用就是把太阳辐射能直接转化为电能供负荷使用或储存在蓄电池中备用。太阳光电电池按它的发展可分为三代，目前正从第一代以硅片技术为基础的晶硅电池向以半导体薄膜电池技术为基础的第二代薄膜电池过渡，以提高转换效率和降低生产成本为目标。结晶硅太阳电池可分为单晶硅和多晶硅太阳能电池，其特点是转换效率高、寿命长、稳定性好；但生产过程中会对环境造成污染，而且成本较高；薄膜电池工艺简单，成本较低，但其稳定性差、寿命短、效率低、开发速度慢。当前用于太阳能光伏发电系统的电池大多采用单晶硅光伏电池。
光电电池是将光能直接转换为电能的器件，它的输出功率是光强、温度的非线性函数，其工作机理相当于一个半导体LED。PV元件模型主要分为物理模型和工程模型，物理模型能较准确地反映光伏电池的物理特性，然而，这种方法建模时需要光伏电池的内部物理参数，工程模型是将其简化和转换为输出特性，结果表明，该模型与制造商提供的PV元件参数相一致，模型简单，应用广泛。
图中显示了光伏电池的典型元等值模型。
(2)DC/DC转换器。
DC/DC转换器在太阳能光伏发电系统中的基本功能是实现逆变器、逆变器、逆变器、逆变器、逆变器。
由于外部环境因素的改变，光伏组件的内阻也随之改变，为使负荷获得最大功率，可通过在光伏组件与负荷之间加入阻抗变换器来实现负载阻抗匹配。该变换器也就是DC/DC变换器，在DC/DC变换电路中，通过改变电源开关在DC/DC变换电路中的占空比，从而实现等效负载阻值的大小。选取Boost转换器来完成PVMPPT流程。采用Boost变换器实现光伏发电系统的MPPT控制原理图如图所示。
如图所示，PV组件的输出电压是Upv，输出电流是Ipv，等效负载电阻是Rpv，负载电阻是R，输出电压是UR。设置电力电子开关器件是理想的元件，根据电力电子技术知识可得出：
从上面式可知，当工况改变后，通过MPPT控制器的作用，实时调整占空比D，可实现PV电池内阻与等效负载电阻的匹配，从而完成PVMPPT过程。现有的MPPT算法主要包括恒压力算法、扰动算法、电导率增量法以及在此基础上的改进算法。近几年，为了提高系统的鲁棒性和控制精度，将以神经网络控制、模糊逻辑控制为代表的智能算法引入MPPT。多种MPPT算法各有优缺点，并有相应的适用场合。
3)DC/AC逆变器。
其作用是把太阳能光伏电池和蓄电池提供的直流电逆转变成正弦交流电，供交流负载使用。
(4)蓄水池。
蓄电池的作用是把太阳能光伏电池发出直流电储存起来，供负荷使用。
2光伏并网发电系统。
PV并网发电系统是指发电输出端与电网相连而非直接加载的系统，即PV电池经反变后在相应的控制下，输出满足并网要求的交流光伏发电系统。本系统中逆变器和独立PV系统功能并不一起使用，它既要实现逆变，又要实现并网。另外，根据光伏系统拓扑的不同，并网光伏系统可划分为单级、双级与多级光伏并网发电系统，最常见的是单级式，双级光伏并网发电系统。
单级并网系统结构如图2所示，仅采用一级功率转换装置，此时功率转换器需要实现并网逆变控制、最大功率跟踪等控制功能，控制系统比较复杂，但电路简单，器件少，损耗小，用于大功率光伏并网系统。
双级DC/DC转换电路由两级功率转换器组成，其中一级DC/DC环节实现最大功率跟踪控制和直流电压转换，二级DC/AC环节实现了二次DC/AC环节的逆变控制和并网控制。这一系统将实现控制功能分配给两个环节，使得控制方法相对简单，但是提高了效率损失，通常用于中小功率等级的并网发电系统。
三是混合光电系统。
目前，除光伏系统外，还有一些其它类型的发电设备，如风能、内燃机、燃料电池等。而风光互补发电系统则更具典型性，其结构框图见图。
风电机组与光伏电池可并发发电，从资源角度考虑，可实现昼夜互补性、季节性互补性，极大地提高了系统供电的可靠性。
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