光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及工作原理

  光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏組件、控制器、逆變器、蓄電池及其他配件組成（并網(wǎng)不需要蓄電池）。根據(jù)是否依賴公共電網(wǎng)，分為離網(wǎng)跟并網(wǎng)兩種，其中離網(wǎng)系統(tǒng)是獨(dú)立運(yùn)行的、不需要依賴電網(wǎng)。離網(wǎng)光伏系統(tǒng)配備了有儲(chǔ)能作用的蓄電池，可保證系統(tǒng)功率穩(wěn)定，能在光伏系統(tǒng)夜間不發(fā)電或陰雨天發(fā)電不足等情況下供給負(fù)載用電。

  不管何種形式，工作原理均為光伏組件將光能轉(zhuǎn)換成直流電，直流電在逆變器的作用下轉(zhuǎn)變成交流電，最終實(shí)現(xiàn)用電、上網(wǎng)功能。

1、光伏組件

  光伏組件是整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)里的核心部分，由光伏組件片或由激光切割機(jī)機(jī)或鋼線切割機(jī)切割開的不同規(guī)格的光伏組件組合在一起構(gòu)成。由于單片光伏電池片的電流和電壓都很小，所以要先串聯(lián)獲得高電壓，再并聯(lián)獲得高電流，通過一個(gè)二極管（防止電流回輸）輸出，然后封裝在一個(gè)不銹鋼、鋁或其他非金屬邊框上，安裝好上面的玻璃及背面的背板、充入氮?dú)?、密封。把光伏組件串聯(lián)、并聯(lián)組合起來，就成了光伏組件方陣，也叫光伏陣列。

  工作原理：太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由p區(qū)流向n區(qū)，電子由n區(qū)流向p區(qū)，接通電路后就形成電流。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)負(fù)載工作。

組件類型：

  ①單晶硅：光電轉(zhuǎn)換率≈18%，最高可達(dá)到24%，是所有光伏組件中轉(zhuǎn)換率最高的，一般采用鋼化玻璃及防水樹脂封裝，堅(jiān)固耐用，使用壽命一般可達(dá)25年。

  ②多晶硅：光電轉(zhuǎn)換率≈14%，與單晶硅的制作工藝差不多，多晶硅的區(qū)別在于光電轉(zhuǎn)換率更低、價(jià)格更低、壽命更短，但多晶硅材料制造簡(jiǎn)便、節(jié)約電耗，生產(chǎn)成本低，因此得到大力發(fā)展。

  ③非晶硅：光電轉(zhuǎn)換率≈10%，與單晶硅和多晶硅的制作方法完全不同，是一種薄膜式太陽電池，工藝過程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。

2、控制器（離網(wǎng)系統(tǒng)使用）

  光伏控制器是能自動(dòng)防止蓄電池過充電和過放電的自動(dòng)控制設(shè)備。采用高速CPU微處理器和高精度A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是一個(gè)微機(jī)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，既可快速實(shí)時(shí)采集光伏系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，隨時(shí)獲得PV站的工作信息，又可詳細(xì)積累PV站的歷史數(shù)據(jù)，為評(píng)估PV系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性及檢驗(yàn)系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性提供了準(zhǔn)確而充分的依據(jù)，還具有串行通信數(shù)據(jù)傳輸功能，可將多個(gè)光伏系統(tǒng)子站進(jìn)行集中管理和遠(yuǎn)距離控制。

3、逆變器

  逆變器是一種將光伏發(fā)電產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的裝置，光伏逆變器是光伏陣列系統(tǒng)中重要的系統(tǒng)平衡之一，可以配合一般交流供電的設(shè)備使用。太陽能逆變器有配合光伏陣列的特殊功能，例如最大功率點(diǎn)追蹤及孤島效應(yīng)保護(hù)的機(jī)能。

太陽能逆變器可以分為以下三類：

  ①獨(dú)立逆變器：用在獨(dú)立系統(tǒng)，光伏陣列為電池充電，逆變器以電池的直流電壓為能量來源。許多獨(dú)立逆變器也整合了電池充電器，可以用交流電源為電池充電。一般這種逆變器不會(huì)接觸到電網(wǎng)，因此也不需要孤島效應(yīng)保護(hù)機(jī)能。

  ②并網(wǎng)逆變器：逆變器的輸出電壓可以回送到商用交流電源，因此輸出弦波需要和電源的相位、頻率及電壓相同。并網(wǎng)逆變器會(huì)有安全設(shè)計(jì)，若未連接到電源，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉輸出。若電網(wǎng)電源跳電，并網(wǎng)逆變器沒有備存供電的機(jī)能。

  ③備用電池逆變器：一種特殊的逆變器，由電池作為其電源，配合其中的電池充電器為電池充電，若有過多的電力，會(huì)回灌到交流電源端。這種逆變器在電網(wǎng)電源跳電時(shí)，可以提供交流電源給指定的負(fù)載，因此需要有孤島效應(yīng)保護(hù)機(jī)能。

4、蓄電池（并網(wǎng)系統(tǒng)不需要）

  蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)存電的設(shè)備。目前采用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池，膠體蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池四種，廣泛使用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池和膠體蓄電池。

  工作原理：白天太陽光照射到光伏組件上，產(chǎn)生直流電壓，把光能轉(zhuǎn)換為電能，再傳送給控制器，經(jīng)過控制器的過充保護(hù)，將光伏組件傳來的電輸送到蓄電池里進(jìn)行儲(chǔ)存，以供需要時(shí)使用。