光伏發(fā)電的原理及組成

** 一、光伏發(fā)電原理**

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電,光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，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)備極為精煉,可靠穩(wěn)定壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便。理論上講,光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級(jí)電站,小到玩具,光伏電源無處不在。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。

** 二、光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成**

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能光伏電池組，光伏系統(tǒng)電池控制器，蓄電池和交直流逆變器是其主要部件。其中的核心元件是光伏電池組和控制器。各部件在系統(tǒng)中的作用是:

（一）光伏電池:光電轉(zhuǎn)換

（二）控制器:作用于整個(gè)系統(tǒng)的過程控制。光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的控制器類型很多，如2點(diǎn)式控制器，多路順序控制器、智能控制器、大功率跟蹤充電控制器等，我國(guó)目前使用的大都是簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的控制器,智能型控制器僅用于通信系統(tǒng)和較大型的光伏電站。

（三）蓄電池:蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，用于存儲(chǔ)從光伏電池轉(zhuǎn)換來的電力。目前我國(guó)還沒有用于光伏系統(tǒng)的專用蓄電池，而是使用常規(guī)的鉛酸蓄電池。

（四）交直流逆變器:由于它的功能是交直流轉(zhuǎn)換，因此這個(gè)部件最重要的指標(biāo)是可靠性和轉(zhuǎn)換效率。并網(wǎng)逆變器采用最大功率跟蹤技術(shù)，最大限度地把光伏電池轉(zhuǎn)換的電能送入電網(wǎng)。

** 三、光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類**

目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為三類：離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及前兩者混合系統(tǒng)。

（一）離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)。這是一種常見的太陽能應(yīng)用方式，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用已有若干年，系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，而且適應(yīng)性廣，只因其一系列種類蓄電池的體積偏大和維護(hù)困難而限制了使用范圍。

（二）光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。當(dāng)用電負(fù)荷較大時(shí)，太陽能電力不足就向市電購(gòu)電；而負(fù)荷較小或用不完電力時(shí)，就可將多余的電力賣給市電。在背靠電雙的前提下，該系統(tǒng)省掉了蓄電池，從而擴(kuò)張了使用的范圍和靈活性，并降低了造價(jià)。

（三）兩者混合系統(tǒng)。這是介于上述兩個(gè)方之間的系統(tǒng)。該方案有較強(qiáng)的適應(yīng)性，例如可以根據(jù)電網(wǎng)的峰谷電價(jià)來調(diào)整自身的發(fā)電策略。但是其造價(jià)和運(yùn)行成本較上述兩種方案高。

** 四、光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)**

（一）優(yōu)點(diǎn):

1.無枯竭危險(xiǎn)。

2.安全可靠(并網(wǎng)電壓一般在220V以下)，無噪聲，無污染排放外，絕對(duì)干凈。

3.不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢(shì)(資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等，例如:無電地區(qū)，地形復(fù)雜地區(qū))。

4.無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電。

5.能源質(zhì)量高。

（二）缺點(diǎn):

1.照射的能量分布密度小，占面積大。

2.獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。

3.發(fā)電成本高。

** 五、光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域**

（一）用戶太陽能電源:1.小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等。2.3-5KW家庭犀頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。3.光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。

（二）交通領(lǐng)域：航標(biāo)燈、鐵路信號(hào)燈、交通警示標(biāo)志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路、鐵路無線電話亭等。

（三）通訊通信領(lǐng)域:太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播、通訊、尋呼電源系統(tǒng)、農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。

（四）石油、海洋、氣象領(lǐng)域:石油管道和水庫(kù)閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象、水文觀測(cè)設(shè)備等。

（五）家庭燈具電源:如庭院燈、路燈、手提燈、野營(yíng)燈、登山燈、垂釣燈、節(jié)能燈等。

（六）光伏電站:10KW-50MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光(柴)互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。

（七）其他領(lǐng)域:1.與汽車配套:太陽能汽車、電動(dòng)車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等。2.太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)。3.海水淡化設(shè)備供電。4.衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。