光伏發電系統主要設備構成 光伏并網（上網）系統簡解

光伏發電系統的基本設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、并網逆變器、交流配電柜等設備，另外還有供電系統監控裝置和環境監測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發電系統的太陽能電池組件陣列將太陽能轉換輸出的電能，經過直流匯流箱集中送入直流配電柜，由并網逆變器逆變成交流電供給建筑自身負載，多余或不足的電力通過聯接電網來調節。

光伏發電是將太陽能轉換成電能的發電系統，利用的是光生伏特效應。以下為主要光伏電站主要組成設備：

1.光伏組件：光伏組件(也叫太陽能電池板)是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中最重要的部分。其作用是將太陽能轉化為電能，并送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。

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勢。C）

非晶硅光伏電池:非晶硅光伏電池是用非晶態硅為原料制成的一種新型薄膜電池。非晶態硅是一種不定形晶體結構的半導體。用它制作的光伏電池只有1微米厚度,相當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、硒三元化合物半導體為基本材料，在玻璃或其它廉價襯底上沉積制成的半導體薄膜。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族化合物半導體光伏電池。與硅光伏電池相比,砷化鎵光伏電池光電轉換效率高，硅光伏電池理論效率為23% ,而單結砷化鎵光伏電池的轉換效率已經達到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, 在導電材料表面進行多層復合, 制成類似無機P-N結的單向導電裝置。目前市場上主要是單晶、多晶光伏電池

，區別如下：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，只是小弟后來發展比較快。2）看用量，多晶硅在電站中的應用遠遠高于單晶硅，單晶硅占30%，多晶硅占70%。3）看外觀，單晶硅深藍色，近乎黑色，多晶硅天藍色，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）看衰減度實測數據顯示，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。相對來說產品質量（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，過幾年發生逆轉也有可能。

2.光伏逆變器：逆變器是一種將光伏發電產生的直流電轉換為交流電的裝置。光伏逆變器是光伏系統中維持平衡的重要角色，可以配合一般交流供電設備使用。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，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。逆變器是將光伏發電系統直流電轉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。光伏板的數量就根據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實現最大化的電能利用。同理，5千瓦逆變器需要連接的光伏板數量則會更多一些。對于350kW的光伏系統，一般需要使用5~7個逆變器，這個數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，我們會根據逆變器的額定功率來進行選擇。假設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350kW發電量。效率：逆變器的效率也是影響數量的一大因素。理論上，逆變器的效率越高，使用的逆變器數量也就越少。在實踐中，我們需要查看每個逆變器的特性、數據表格、硬件規格、以及所用的操作系統和軟件都能夠保證系統的正常運行和易維護性。維護成本：我們還需要考慮逆變器數量和運行效率之間的關系，以及運行員和技術人員對于這些設備的難易程度。逆變器數量太少容易導致單點故障的情況，同時過多的逆變器也會造成維護難度大、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電系統所需的逆變器數量，可以滿足350kW的光伏系統的需求。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定到一定值（這個叫直流母線電壓），才能轉為交流電。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。但組件串聯電壓一般沒有這么高，需要電路去調節，逆變器一般采用PWM方式去調整，有一個術語叫占空比，等于組件串聯電壓/直流母線電壓，占空比和效率有很大關系，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，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、放電條件加以規定和控制，并按照負載的電源需求控制太陽電池組件和蓄電池對負載的電能輸出，是整個系統的核心控制部分。隨著太陽能光伏產業的發展，控制器的功能越來越強大，有將傳統的控制部分、逆變器以及監測系統集成的趨勢。

4. 電纜：負責整個發電過程中的電流輸送工作。光伏發電系統建設模式主要有分布式光伏和集中式光伏兩種，發供電模式主要是離網系統發供電和并網光伏發供電兩種。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、農業大棚等地，而集中式光伏主要安裝在偏遠荒涼的戈壁和沙漠地區。2) 并網電壓等級不同：分布式光伏一般采用380V或者10kV電壓并網，使用低壓脫扣器來并網，并網點數量根據實際情況確定；而集中式光伏電站一般采用35KV或者110KV電壓并網，一般安裝主變，經主變升壓后并網。3) 電站所使用的二次設備不同：分布式光伏電站使用較少的一、二次設備，逆變器一般采用壁掛式，變壓器為小型變壓器，使用電能質量監測、防孤島保護裝置、故障解列等裝置；而集中式光伏電站設有自己的變電站，逆變器一般位于分站房內體型較大，包括站用變、開關柜、各種互感器、消弧線圈、主變、微機保護、電度表、調度數據屏等，相對復雜。4) 輸送距離不同：分布式光伏一般將發電就地并網，線路損耗低或沒有，補充當地電量，為當地及附近用電用戶供電；而集中式光伏電站發出的電經高壓輸送至遠處。5）建設成本和周期不同：分布式光伏一般較小，建設周期和成本相對較低。分布式光伏電站的建設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成。以常規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）裝機規模不同：符合集中式光伏電站需要達到兩點標準，第一就是裝機規模要大于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！離網系統發供電和并網光伏發供電主要有二種：獨立光伏發電系統（離網系統），并網光伏發電系統。近年因國家政策及電網并網的放開，并網光伏發電系統更受青睞，也是目前最為普遍的一種！獨立光伏發電也叫離網光伏發電。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器。獨立太陽能光伏發電是指太陽能光伏發電不與電網連接的發電方式，典型特征為需要用蓄電池來存儲夜晚用電的能量。獨立太陽能光伏發電在民用范圍內主要用于邊遠的鄉村，比如：邊遠地區的村莊供電系統，太陽能戶用電源系統，通信信號電源、陰極保護、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨立運行的光伏發電系統。獨立光伏發電系統主要組成部分有：光伏陣列、蓄電池組、逆變器、監控系統等。并網光伏發電就是太陽能組件產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之后直接接入公共電網。并網太陽能光伏發電是指太陽能光伏發電連接到國家電網的發電的方式，成為電網的補充，具有維護成本低的優勢。其特點是可靠性高、使用壽命長、不污染環境、能獨立發電又能并網運行，具有廣闊的發展前景。可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網發電系統。帶有蓄電池的并網發電系統具有可調度性，可以根據需要并入或退出電網，還具有備用電源的功能，當電網因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網發電系統常常安裝在居民建筑；不帶蓄電池的并網發電系統不具備可調度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統上。并網光伏發電系統主要組成部分有：光伏陣列、直流匯流箱、直流配電柜、并網逆變器、交流配電柜、監控系統等。