
1. 太阳能光伏发电系统的构成
太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组、光伏系统电池控制器、蓄电池和交直流逆变器等主要部件组成。其中,光伏电池组和控制器是核心元件。各部件在系统中的作用如下:
- 光伏电池:负责光电转换。
- 控制器:对整个系统的过程进行控制。光伏发电系统中使用的控制器类型多样,包括2点式控制器、多路顺序控制器、智能控制器和大型光伏电站使用的大功率跟踪充电控制器等。我国目前主要使用的是设计简单的控制器,而智能型控制器主要用于通信系统和一些大型光伏电站。
- 蓄电池:用于储存光伏电池转换的电力。目前,我国尚未开发出专用于光伏系统的蓄电池,因此普遍使用常规的铅酸蓄电池。
- 交直流逆变器:其功能是实现交直流转换,最主要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术,以最有效地将光伏电池转换的电能送入电网。
2. 太阳能光伏电池板
太阳能电池主要采用单晶硅作为材料。单晶硅制成的光伏电池具有类似二极管中的P-N结。其工作原理与二极管类似,不同之处在于,在二极管中,外部电场推动P-N结空穴和电子运动,而在太阳能电池中,是太阳光子和光辐射热(*)引发的光生伏特效应原理。通常所说的光电转换效率,也就是光伏电池效率,大约是单晶硅13%-15%,多晶硅11%-13%。目前,最新的技术还包括光伏薄膜电池。
自1839年法国物理学家A.E.Becquerel在实验室中发现液体的光生伏特效应以来,由单晶硅制成的P-N结光伏电池是在所有能找到的材料中,光电转换效率最高的。
3. 太阳能光伏发电系统的分类
目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类:离网光伏蓄电系统、光伏并网发电系统以及这两者的混合系统。
- 离网光伏蓄电系统:这是一种常见的太阳能应用方式,已在国内外应用多年。系统相对简单,适应性广,但由于蓄电池体积大和维护困难,其使用范围受到限制。
- 光伏并网发电系统:在用电负荷较大时,太阳能电力不足可向市电购电;负荷较小时,多余电力可卖给市电。该系统省掉了蓄电池,从而扩大了使用范围和灵活性,降低了造价。
- 混合系统(离网与并网的结合):介于上述两种系统之间,具有较强的适应性,例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但其造价和运行成本较上述两种方案高。