光伏发电系统介绍

光伏发电是目前太阳能发电应用最广泛且技术相对成熟的一种方式，太阳能不仅仅是一种清洁能源，其对于人类整体命运来说还是一种无限能源。光伏发电除了系统本身构造需要消耗一定的资源之外，发电的过程中不会产生水电那样的噪声、不会像火电燃烧化石能源并产生污染、也不会像核电容易受到附近居民的抵制。光伏发电部件称为光伏器件，是整个系统的核心。单个光伏器件产生的电能比较微小，通常是若干个器件构成一个组件，若干个组件再通过串并联的形式构成光伏阵列，这样才能输出期望的电压电流。光伏阵列再通过与变换电路、蓄电池等连接，组成可以为负载供电的光伏发电系统。
根据系统是否与电网进行电能交换可以将其分为两类，一类是不与电网进行电能交换的独立运行的发电系统，称为独立光伏发电系统；另一类是和电网连接，其产生的电能可以通过整个电网系统输送给其他地区负载，这种系统称为并网光伏发电系统。

独立光伏发电系统

独立光伏发电系统主要应用在电网不方便或者无法进入的偏远地区，一般用来解决无电地区居民的简单用电需求。由于用电需求小，电气设备的功率比较低，所以系统的容量通常在几百瓦之内。对于草原牧区、偏远山区等远离电源点，居住特别分散的特点，独立光伏发电系统可以很好的满足大电网地区发展不平衡的弊端。但是由于光伏阵列的特性，导致其输出电流和输出电压的稳定性会受到工作地的环境温度、日照强度、负载大小等因素的影响，所以基本都会给供电系统加装控制系统、蓄电池和能量管理环节。
在对光伏电池工作原理分析时，可以了解到光伏阵列输出的都是直流电，系统中只有搭配逆变器才能为交流负载供电。因此独立光伏发电系统又可以根据系统能否为交流负载供电来划分，只要能为交流负载供电那就称为交流独立光伏发电系统，否则就是直流独立光伏发电系统。

直流独立光伏发电系统

由于系统构成中没有逆变器，因此该系统只能为直流负载供电。在实际应用中通常会在系统中加有蓄电池，白天系统为蓄电池充电，晚上换蓄电池对负载供电；但也有些不需要加蓄电池，比如太阳能水泵，阳光充足时，系统为水泵供电，阴雨天或者晚上系统不工作。

带蓄电池的直流独立光伏发电系统

系统包含蓄电池之后，其工作时间范围大大增加，很好的解决了阴雨天气和晚上系统不能工作的弊端，而且通过蓄电池储存电能的方式，避免了能源的浪费。这种系统的常见应用很多，常见的有路灯、微波中转站等。

无蓄电池的直流独立光伏发电系统

不带蓄电池的系统相对来说便携性更好，设备成本也比前者小很多。但是由于缺少蓄电池组，所以系统发的电没办法储存，仅支持随发随用。在阴雨天或者晚上，光伏阵列的特性决定了系统无法正常工作，所以此系统适用于负载主要在白天工作的场景。比如在阴雨天和晚上基本没有工作需求的太阳能水泵。

交流独立光伏发电系统

系统由于包含逆变器可以输出交流电，所以应用范围比单纯为直流负载供电的系统要大很多。根据是否有市电进行补充又可以将交流独立光伏发电系统分为两种，一种是无市电互补的交流独立光伏发电系统；另一种则是市电互补型光伏发电系统。
前者与直流类型发电系统相似，只是为了给交流负载供电，需要给系统安装逆变器。后者同样可以为交流负载供电，但是在整个用电系统中和市电进行互补工作，在阳光充足的时候负载优先使用光伏发电产生的电能，晚上或者阳光不充足的时候则由市电进行补充。

并网光伏发电系统

系统并网的条件是在并网侧需要输出与电网电压同幅、同频、同相的交流电，所以并网光伏发电系统通常由光伏阵列、DC/DC变换器、逆变器、变压器等构成。由于该系统具有并网特性，当环境不适合光伏系统工作时，负载从电网中获取电能，在负载消化不完光伏系统产生的电力时，可以将多余的电能送入电网。由于本论文以独立光伏发电系统为研究对象，在此不做过多介绍。并网光伏发电系统结构如图所示。

并网光伏发电系统

本文小结

本文着重对光伏发电系统的组成、分类、应用等做了一个深入介绍。按照是否与电网交换电能这一特点划分为独立光伏发电系统和并网型光伏发电系统两大类。同时对本论文所研究的独立光伏发电系统进行了详细介绍，根据是否能输出交流电将独立光伏发电系统划分为直流和交流系统，然后在直流系统和交流系统中又分别根据有无蓄电池、是否与市电互补进行划分，最后对各类系统的组成结构、工作特点、适用范围等进行了一定的介绍。