太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要組成有哪些

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不管是離網(wǎng)發(fā)電還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是由光伏組件、光伏逆變器、控制柜、電纜、四大部分組成。離網(wǎng)發(fā)電還需要蓄電池將多余的電能儲(chǔ)存起來以備光照不足或者晚上使用。它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精練，可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護(hù)簡便。

1.光伏組件：

光伏組件(也叫太陽能電池板)是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部分。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。

2. 光伏逆變器：

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。光伏逆變器是光伏系統(tǒng)中維持平衡的重要角色，可以配合一般交流供電設(shè)備使用。

光伏逆變器大體可以分為以下三個(gè)種類：

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。

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。

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。

3. 控制柜：

它對蓄電池的充、放電條件加以規(guī)定和控制，并按照負(fù)載的電源需求控制太陽電池組件和蓄電池對負(fù)載的電能輸出，是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分。隨著太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，控制器的功能越來越強(qiáng)大，有將傳統(tǒng)的控制部分、逆變器以及監(jiān)測系統(tǒng)集成的趨勢。

太陽能光伏系統(tǒng)分為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)：

1、離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。

2、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電這后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng)電站一般都是國家級電站，主要特點(diǎn)是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大，還沒有太大發(fā)展。而分散式小型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點(diǎn)，是并網(wǎng)發(fā)電的主流。

3、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或者同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求。

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜等設(shè)備，另外還有供電系統(tǒng)監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測裝置。其運(yùn)行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池組件陣列將太陽能轉(zhuǎn)換輸出的電能，經(jīng)過直流匯流箱集中送入直流配電柜，由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負(fù)載，多余或不足的電力通過聯(lián)接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。典型的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池陣列(組件)、電纜、電力電子變換器(逆變器)、儲(chǔ)能裝置(蓄電池)、負(fù)載即用戶等構(gòu)成，其中，太陽能電池陣列和儲(chǔ)能裝置為電源系統(tǒng)，控制器和電力電子變換器為控制保護(hù)系統(tǒng)，負(fù)載為系統(tǒng)終端。下面詳細(xì)介紹下太陽能電池陣列、太陽能蓄電池和光伏逆變器。

1、太陽能電池陣列用于光電轉(zhuǎn)換的ZUI小單元是太陽能電池單體。它的尺寸為4~100cm2，工作電壓為0.45~0.50V，工作電流為20~25mA/cm2，因而不能單獨(dú)作為電源使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，需要將太陽能電池單體進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)和封裝，形成太陽能電池組件。它的功率可以從幾瓦到幾百瓦，可以單獨(dú)作為電源使用。太陽能電池陣列則是將太陽能電池組件經(jīng)過串聯(lián)、并聯(lián)后并裝在支架上，它可以輸出幾百瓦、幾千瓦甚至更大的功率，是光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能產(chǎn)生器。

2、太陽能蓄電池獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)是依靠蓄電池來儲(chǔ)存多余的電能，因此蓄電池在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中占有重要地位。目前光伏系統(tǒng)中常用的蓄電池種類很多，其中應(yīng)用廣泛的主要有普通鉛酸蓄電池、堿性鎳鉻蓄電池和鉛酸免維護(hù)蓄電池三種。隨著太陽能電池組件售價(jià)的下降，蓄電池的費(fèi)用在系統(tǒng)總投資中所占比重將會(huì)逐漸增加。所以，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)男铍姵仡愋?，確定合適的蓄電池容量，精確地實(shí)施安裝、操作，精心維護(hù), 對于獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行十分重要。

3、電力電子變換器(逆變器)太陽能電池陣列在陽光照射下產(chǎn)生的是直流電，然而日常生活中的常用負(fù)載大多需要以交流電源供電，如日光燈、電視機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇、空調(diào)等，絕大多數(shù)動(dòng)力機(jī)械也是如此。因此需要一種把直流轉(zhuǎn)換為交流的裝置，這就是逆變器。光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器是一種變流電路，其作用是把太陽能電池陣列所發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為各種不同要求頻率和電壓值的交流電。因此，除特殊用戶外，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中都需要配備逆變器。此外，逆變器還具有自動(dòng)調(diào)壓或手動(dòng)調(diào)壓功能，可改善光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。顯而易見，逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的重要配套設(shè)備。

一般光伏發(fā)電系統(tǒng)由組件、逆變器、并網(wǎng)箱、支架、交直流線纜等輔材組成。其中組件是發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分，由組件組成方陣將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電。下圖演示了一個(gè)光伏電站從發(fā)電到接入電網(wǎng)的流程，利用支架將組件方陣固定在屋面上，方陣產(chǎn)生的直流電流經(jīng)直流線纜，由逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后，經(jīng)過并網(wǎng)箱，最后匯入電網(wǎng)。作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，組件的重要參數(shù)有功率、電壓、電流、長寬尺寸和重量等，其中組件的電壓和電流決定對應(yīng)逆變器的類型，長寬尺寸決定一個(gè)屋頂可以安裝組件的塊數(shù)。

逆變器可以將組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換為一般電器所支持的交流電，還可以最大限度地發(fā)揮太陽電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護(hù)功能。

光伏電站逆變器的選型要考慮電站裝機(jī)容量、組件電壓和電流、組件塊數(shù)等參數(shù)。并網(wǎng)箱主要由刀閘、斷路器及有關(guān)的控制元件組成，作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的末端，起到連接電網(wǎng)和發(fā)電系統(tǒng)、保護(hù)及計(jì)量光伏發(fā)電的總電量的作用，方便故障檢修管理，提高發(fā)電系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

光伏支架作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分之一，主要起到連接組件與屋面的作用;以平屋頂為例，在保證電站承載、抗風(fēng)性能處于安全的前提下，電站起傾角安裝，可以最大限度的獲得高發(fā)電量，提高業(yè)主收益。

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