光伏發(fā)電系統(tǒng)主要設(shè)備構(gòu)成 光伏并網(wǎng)（上網(wǎng)）系統(tǒng)簡解

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)。

光伏發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)，利用的是光生伏特效應(yīng)。以下為主要光伏電站主要組成設(shè)備：

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起來，或推動負(fù)載工作。

光伏電池按品種分類有以幾種類型：

多晶硅光伏電池：多晶硅光伏電池是以多晶硅材料為基體的光伏電池。由于多晶硅材料多以澆鑄代替了單晶硅的拉制過程，因而生產(chǎn)時間縮短，制造成本大幅度降低。再加之單晶硅硅棒呈圓柱狀，用此制作的光伏電池也是圓片，因而組成光伏組件后平面利用率較低。與單晶硅光伏電池相比，多晶硅光伏電池就顯得具有一定競爭優(yōu)勢。C）

非晶硅光伏電池:非晶硅光伏電池是用非晶態(tài)硅為原料制成的一種新型薄膜電池。非晶態(tài)硅是一種不定形晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。用它制作的光伏電池只有1微米厚度,相當(dāng)于單晶硅光伏電池的1/300。它的工藝制造過程與單晶硅和多晶硅相比大大簡化, 硅材料消耗少, 單位電耗也降低了很多。D）

銅銦硒光伏電池：銅銦硒光伏電池是以銅、銦、硒三元化合物半導(dǎo)體為基本材料，在玻璃或其它廉價襯底上沉積制成的半導(dǎo)體薄膜。由于銅銦硒電池光吸收性能好，所以膜厚只有單晶硅光伏電池的大約l/100。E）

砷化鎵光伏電池：砷化鎵光伏電池是一種Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體光伏電池。與硅光伏電池相比,砷化鎵光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率高，硅光伏電池理論效率為23% ,而單結(jié)砷化鎵光伏電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到27%；可制成薄膜和超薄型太陽電池，同樣吸收95%的太陽光, 砷化鎵光伏電池只需5-10μm的厚度,而硅光伏電池則需大于150μm。F）

G）聚合物光伏電池：聚合物光伏電池是利用不同氧化還原型聚合物的不同氧化還原電勢, 在導(dǎo)電材料表面進(jìn)行多層復(fù)合, 制成類似無機(jī)P-N結(jié)的單向?qū)щ娧b置。目前市場上主要是單晶、多晶光伏電池

，區(qū)別如下：單晶光伏組件和多晶光伏組件的對比：1）看歷史，單晶光伏板應(yīng)用早于多晶光伏板，單晶是大哥，多晶是小弟，只是小弟后來發(fā)展比較快。2）看用量，多晶硅在電站中的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單晶硅，單晶硅占30%，多晶硅占70%。3）看外觀，單晶硅深藍(lán)色，近乎黑色，多晶硅天藍(lán)色，顏色鮮艷，單晶電池片四角圓弧狀，多晶電池片正方形。4）看轉(zhuǎn)化率，單晶效率高于多晶，大概在10%-20%左右。5）看成本，單晶成本稍微貴于多晶，不同廠家成本不同，市場價格一瓦高五分至一毛錢。6）看衰減度實測數(shù)據(jù)顯示，單晶和多晶各有千秋，無法單從單晶、多晶角度辨別衰減快慢。相對來說產(chǎn)品質(zhì)量（密封度、有無雜志、是否隱裂），對衰減度影響更大。7）看性價比，目前來說多晶性價比略高于單晶，僅僅是目前而已，隨著單晶組件成本的降低，過幾年發(fā)生逆轉(zhuǎn)也有可能。

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種類：

①獨立逆變器：用在獨立系統(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，會回灌到交流電源端。逆變器是將光伏發(fā)電系統(tǒng)直流電轉(zhuǎn)換成為交流電的裝置。逆變器的輸出功率通常有不同的容量，如1千瓦、3千瓦、5千瓦等。光伏板的數(shù)量就根據(jù)逆變器的容量來確定。比如，1千瓦逆變器能夠連接6~8塊100瓦左右的光伏板，這樣的組合方式才能夠?qū)崿F(xiàn)最大化的電能利用。同理，5千瓦逆變器需要連接的光伏板數(shù)量則會更多一些。對于350kW的光伏系統(tǒng)，一般需要使用5~7個逆變器，這個數(shù)量可能會因為逆變器的額定功率等因素而有所不同。這種情況下，得到逆變器數(shù)量的計算方式基于如下幾點：額定功率：針對需要提供多大的功率，我們會根據(jù)逆變器的額定功率來進(jìn)行選擇。假設(shè)我們使用每個逆變器的額定功率為50kW，那么我們需要至少7個逆變器才能實現(xiàn)350kW發(fā)電量。效率：逆變器的效率也是影響數(shù)量的一大因素。理論上，逆變器的效率越高，使用的逆變器數(shù)量也就越少。在實踐中，我們需要查看每個逆變器的特性、數(shù)據(jù)表格、硬件規(guī)格、以及所用的操作系統(tǒng)和軟件都能夠保證系統(tǒng)的正常運行和易維護(hù)性。維護(hù)成本：我們還需要考慮逆變器數(shù)量和運行效率之間的關(guān)系，以及運行員和技術(shù)人員對于這些設(shè)備的難易程度。逆變器數(shù)量太少容易導(dǎo)致單點故障的情況，同時過多的逆變器也會造成維護(hù)難度大、成本高的問題。因此，綜合考慮各個因素，5~7個逆變器是集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)所需的逆變器數(shù)量，可以滿足350kW的光伏系統(tǒng)的需求。從逆變器的原理說起，組串式逆變器前級DC-DC-BOOST電路，需要把直流電壓升壓并穩(wěn)定到一定值（這個叫直流母線電壓），才能轉(zhuǎn)為交流電。230V輸出，直流母線電壓要360V左右；400V輸出，直流母線電壓要600V左右；500V輸出，直流母線電壓要750V左右；540V輸出，直流母線電壓要800V左右。但組件串聯(lián)電壓一般沒有這么高，需要電路去調(diào)節(jié)，逆變器一般采用PWM方式去調(diào)整，有一個術(shù)語叫占空比，等于組件串聯(lián)電壓/直流母線電壓，占空比和效率有很大關(guān)系，占空比越大，電壓差越小，效率就越高。掌握了這個秘密，組件配逆變器就不需要計算復(fù)雜的公式了，盡量把組串電壓配在逆變器的額定工作電壓左右，效率最高，而且在極限低溫時不會超過最高電壓，工作時也會在滿載MPPT電壓范圍內(nèi)，絕對簡單實用。以單晶450W組件為例，工作電壓41V，單相220V逆變器，輸入額定電壓為360V，配9塊組件最佳；三相400V輸出逆變器，輸入額定電壓為600V，配15塊組件最佳。

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。

4. 電纜：負(fù)責(zé)整個發(fā)電過程中的電流輸送工作。光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)模式主要有分布式光伏和集中式光伏兩種，發(fā)供電模式主要是離網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)供電和并網(wǎng)光伏發(fā)供電兩種。分布式和集中式光伏分布式光伏和集中式光伏在以下方面存在差異：1) 安裝位置不同：分布式光伏主要安裝在房頂、農(nóng)業(yè)大棚等地，而集中式光伏主要安裝在偏遠(yuǎn)荒涼的戈壁和沙漠地區(qū)。2) 并網(wǎng)電壓等級不同：分布式光伏一般采用380V或者10kV電壓并網(wǎng)，使用低壓脫扣器來并網(wǎng)，并網(wǎng)點數(shù)量根據(jù)實際情況確定；而集中式光伏電站一般采用35KV或者110KV電壓并網(wǎng)，一般安裝主變，經(jīng)主變升壓后并網(wǎng)。3) 電站所使用的二次設(shè)備不同：分布式光伏電站使用較少的一、二次設(shè)備，逆變器一般采用壁掛式，變壓器為小型變壓器，使用電能質(zhì)量監(jiān)測、防孤島保護(hù)裝置、故障解列等裝置；而集中式光伏電站設(shè)有自己的變電站，逆變器一般位于分站房內(nèi)體型較大，包括站用變、開關(guān)柜、各種互感器、消弧線圈、主變、微機(jī)保護(hù)、電度表、調(diào)度數(shù)據(jù)屏等，相對復(fù)雜。4) 輸送距離不同：分布式光伏一般將發(fā)電就地并網(wǎng)，線路損耗低或沒有，補充當(dāng)?shù)仉娏浚瑸楫?dāng)?shù)丶案浇秒娪脩艄╇姡欢惺焦夥娬景l(fā)出的電經(jīng)高壓輸送至遠(yuǎn)處。5）建設(shè)成本和周期不同：分布式光伏一般較小，建設(shè)周期和成本相對較低。分布式光伏電站的建設(shè)成本主要由光伏組件、逆變器、支架、配電箱、光伏電纜、輔助料和施工費用構(gòu)成。以常規(guī)屋頂光伏項目市場報價3元/瓦為例，家庭安裝2-5千瓦的電站成本約為1.5萬元左右。6）裝機(jī)規(guī)模不同：符合集中式光伏電站需要達(dá)到兩點標(biāo)準(zhǔn)，第一就是裝機(jī)規(guī)模要大于6兆瓦，其次就是它們必須全部集中在一起。集中式光伏電站按照裝機(jī)容量還可以分為大、中、小三類，大型通常是指大于500兆瓦，而小于50兆瓦的則為小型，處于中間的則為中型。比如在沙漠建設(shè)一個集中在一起的5.9兆瓦光伏電站，它也不屬于集中式，一樣被歸為分布式光伏電站！離網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)供電和并網(wǎng)光伏發(fā)供電主要有二種：獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)（離網(wǎng)系統(tǒng)），并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。近年因國家政策及電網(wǎng)并網(wǎng)的放開，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)更受青睞，也是目前最為普遍的一種！獨立光伏發(fā)電也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電。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。獨立太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電不與電網(wǎng)連接的發(fā)電方式，典型特征為需要用蓄電池來存儲夜晚用電的能量。獨立太陽能光伏發(fā)電在民用范圍內(nèi)主要用于邊遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，比如：邊遠(yuǎn)地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽能戶用電源系統(tǒng)，通信信號電源、陰極保護(hù)、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成部分有：光伏陣列、蓄電池組、逆變器、監(jiān)控系統(tǒng)等。并網(wǎng)光伏發(fā)電就是太陽能組件產(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)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電連接到國家電網(wǎng)的發(fā)電的方式，成為電網(wǎng)的補充，具有維護(hù)成本低的優(yōu)勢。其特點是可靠性高、使用壽命長、不污染環(huán)境、能獨立發(fā)電又能并網(wǎng)運行，具有廣闊的發(fā)展前景。可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性，可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng)，還具有備用電源的功能，當(dāng)電網(wǎng)因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常常安裝在居民建筑；不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不具備可調(diào)度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統(tǒng)上。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成部分有：光伏陣列、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜、監(jiān)控系統(tǒng)等。