太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成

通過(guò)太陽(yáng)電池將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)稱(chēng)為太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，也可簡(jiǎn)稱(chēng)為光伏發(fā)電系統(tǒng)。盡管太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用形式多種多樣，應(yīng)用規(guī)模也跨度很大（從小到不足1W的太陽(yáng)能草坪燈應(yīng)用，到幾百千瓦甚至幾十兆瓦的大型光伏電站應(yīng)用），但系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理卻基本相同，主要由太陽(yáng)電池組件（或方陣）、儲(chǔ)能蓄電池（組）、光伏控制器、光伏逆變器（在有需要輸出交流電的情況下使用）等，和直流匯流箱、直流配電柜、交流匯流箱或配電柜、升壓變壓器、光伏支架以及一些測(cè)試、監(jiān)控、防護(hù)等附屬設(shè)施構(gòu)成。

1. 太陽(yáng)電池組件

   
   

太陽(yáng)電池組件也叫光伏電池板，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的核心部件，也是光伏發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)光的輻射能量轉(zhuǎn)換為直流電能，送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)，也可以直接用于推動(dòng)直流負(fù)載工作，或通過(guò)光伏逆變器轉(zhuǎn)換為交流電為用戶供電或并網(wǎng)發(fā)電。當(dāng)發(fā)電容量較大時(shí)，需要用多塊電池組件串、并聯(lián)構(gòu)成太陽(yáng)電池方陣。目前應(yīng)用的太陽(yáng)電池組件主要分為晶硅組件和薄膜組件。晶硅組件分為單晶硅組件、多晶硅組件；薄膜組件包括非晶硅組件、微晶硅組件、銅銦鎵硒（CIGS）組件、碲化鎘（CdTe）組件等幾種。

2. 儲(chǔ)能蓄電池

儲(chǔ)能蓄電池主要用于離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和帶儲(chǔ)能裝置的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，其作用主要是存儲(chǔ)太陽(yáng)電池發(fā)出的電能，并可隨時(shí)向負(fù)載供電。光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)蓄電池的基本要求是，自放電率低，使用壽命長(zhǎng)，充電效率高，深放電能力強(qiáng)，工作溫度范圍寬，少維護(hù)或免維護(hù)以及價(jià)格低廉。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)配套使用的主要是鉛酸電池、鉛碳電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等，在小型、微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池或超級(jí)電容器等。當(dāng)有大容量電能存儲(chǔ)時(shí)，就需要將多只蓄電池串、并聯(lián)起來(lái)構(gòu)成蓄電池組。

3. 光伏控制器

光伏控制器是離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的主要部件，其作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，保護(hù)蓄電池；防止蓄電池過(guò)充電、過(guò)放電、系統(tǒng)短路、系統(tǒng)極性反接和夜間防反充等。在溫差較大的地方，控制器還具有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ堋Ａ硗?，光伏控制器還有光控開(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)等工作模式，以及對(duì)充電狀態(tài)、用電狀態(tài)、蓄電池電量等各種工作狀態(tài)的顯示功能。光伏控制器一般分為小功率、中功率、大功率、風(fēng)光互補(bǔ)控制器等。

4. 光伏逆變器

光伏逆變器的主要功能是把電池組件或者儲(chǔ)能蓄電池輸出的直流電能盡可能多地轉(zhuǎn)換成交流電能，提供給電網(wǎng)或者用戶使用。光伏逆變器按運(yùn)行方式不同，可分為并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。離網(wǎng)逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。由于在一定的工作條件下，光伏組件的功率輸出將隨著光伏組件兩端輸出電壓的變化而變化，并且在某個(gè)電壓值時(shí)組件的功率輸出最大，因此光伏逆變器一般都具有最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能，即逆變器能夠調(diào)整電池組件兩端的電壓使得電池組件的功率始終輸出最大。

5. 直流匯流箱

直流匯流箱主要是用在幾十千瓦以上的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，其用途是把電池組件方陣的多路直流輸出電纜集中輸入、分組連接到直流匯流箱中，并通過(guò)直流匯流箱中的光伏專(zhuān)用熔斷器、直流斷路器、電涌保護(hù)器及智能監(jiān)控裝置等的保護(hù)和檢測(cè)后，匯流輸出到光伏逆變器。直流匯流箱的使用，大大簡(jiǎn)化了電池組件與逆變器之間的連線，提高了系統(tǒng)的可靠性與實(shí)用性，不僅使線路連接井然有序，而且便于分組檢查和維護(hù)。當(dāng)組件方陣局部發(fā)生故障時(shí)，可以局部分離檢修，不影響整體發(fā)電系統(tǒng)的連續(xù)工作，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)揮最大效能。

6. 直流配電柜

在大型的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，除了采用許多個(gè)直流匯流箱外，還要用若干個(gè)直流配電柜作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中二、三級(jí)匯流之用。直流配電柜主要是將各個(gè)直流匯流箱輸出的直流電纜接入后再次進(jìn)行匯流，然后輸出與并網(wǎng)逆變器連接，有利于光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝、操作和維護(hù)。

7. 交流配電柜與匯流箱

交流配電柜是在光伏發(fā)電系統(tǒng)中連接逆變器與交流負(fù)載或公共電網(wǎng)的電力設(shè)備，它的主要功能是對(duì)電能進(jìn)行接受、調(diào)度、分配和計(jì)量，保證供電安全，并顯示各種電能參數(shù)和監(jiān)測(cè)故障。交流匯流箱一般用在組串式逆變器系統(tǒng)中，主要作用是把多個(gè)逆變器輸出的交流電經(jīng)過(guò)二次集中匯流后送入交流配電柜中。

8. 升壓變壓器

升壓變壓器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中主要用于將逆變器輸出的低壓交流電（0.4kV）升壓到與并網(wǎng)電壓等級(jí)相同的中高壓（如10kV、35kV、110kV、220kV等），通過(guò)高壓并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)距離傳輸。小型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)基本都是在用戶側(cè)直接并網(wǎng)，自發(fā)自用、余電直接饋入0.4kV低壓電網(wǎng)，故不需要升壓環(huán)節(jié)。

9. 光伏支架

光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的光伏支架主要有固定傾角支架、傾角可調(diào)支架和自動(dòng)跟蹤支架幾種。自動(dòng)跟蹤支架又分為單軸跟蹤支架和雙軸跟蹤支架。其中單軸跟蹤支架又可以細(xì)分為平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤和方位角單軸跟蹤支架三種。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，目前以固定傾角支架和傾角可調(diào)支架的應(yīng)用最為廣泛。

10. 光伏發(fā)電系統(tǒng)附屬設(shè)施

光伏發(fā)電系統(tǒng)的附屬設(shè)施包括系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控和檢測(cè)系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等。監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)全面監(jiān)控光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，包括電池組件串或方陣的運(yùn)行狀況，逆變器的工作狀態(tài)，光伏方陣的電壓、電流數(shù)據(jù)，發(fā)電輸出功率、電網(wǎng)電壓頻率、太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)等，并可以通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程連接進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)電腦、手機(jī)等終端設(shè)備獲得數(shù)據(jù)。