光伏发电系统主要设备构成 光伏并网（上网）系统简解

光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。

光伏发电是将太阳能转换成电能的发电系统，利用的是光生伏特效应。以下为主要光伏电站主要组成设备：

1.光伏组件：光伏组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能，并送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

光伏电池按品种分类有以几种类型：

多晶硅光伏电池：多晶硅光伏电池是以多晶硅材料为基体的光伏电池。由于多晶硅材料多以浇铸代替了单晶硅的拉制过程，因而生产时间缩短，制造成本大幅度降低。再加之单晶硅硅棒呈圆柱状，用此制作的光伏电池也是圆片，因而组成光伏组件后平面利用率较低。与单晶硅光伏电池相比，多晶硅光伏电池就显得具有一定竞争优势。C）

非晶硅光伏电池:非晶硅光伏电池是用非晶态硅为原料制成的一种新型薄膜电池。非晶态硅是一种不定形晶体结构的半导体。用它制作的光伏电池只有1微米厚度,相当于单晶硅光伏电池的1/300。它的工艺制造过程与单晶硅和多晶硅相比大大简化, 硅材料消耗少, 单位电耗也降低了很多。D）

铜铟硒光伏电池：铜铟硒光伏电池是以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料，在玻璃或其它廉价衬底上沉积制成的半导体薄膜。由于铜铟硒电池光吸收性能好，所以膜厚只有单晶硅光伏电池的大约l/100。E）

砷化镓光伏电池：砷化镓光伏电池是一种Ⅲ-V族化合物半导体光伏电池。与硅光伏电池相比,砷化镓光伏电池光电转换效率高，硅光伏电池理论效率为23% ,而单结砷化镓光伏电池的转换效率已经达到27%；可制成薄膜和超薄型太阳电池，同样吸收95%的太阳光, 砷化镓光伏电池只需5-10μm的厚度,而硅光伏电池则需大于150μm。F）

G）聚合物光伏电池：聚合物光伏电池是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势, 在导电材料表面进行多层复合, 制成类似无机P-N结的单向导电装置。目前市场上主要是单晶、多晶光伏电池

，区别如下：单晶光伏组件和多晶光伏组件的对比：1）看历史，单晶光伏板应用早于多晶光伏板，单晶是大哥，多晶是小弟，只是小弟后来发展比较快。2）看用量，多晶硅在电站中的应用远远高于单晶硅，单晶硅占30%，多晶硅占70%。3）看外观，单晶硅深蓝色，近乎黑色，多晶硅天蓝色，颜色鲜艳，单晶电池片四角圆弧状，多晶电池片正方形。4）看转化率，单晶效率高于多晶，大概在10%-20%左右。5）看成本，单晶成本稍微贵于多晶，不同厂家成本不同，市场价格一瓦高五分至一毛钱。6）看衰减度实测数据显示，单晶和多晶各有千秋，无法单从单晶、多晶角度辨别衰减快慢。相对来说产品质量（密封度、有无杂志、是否隐裂），对衰减度影响更大。7）看性价比，目前来说多晶性价比略高于单晶，仅仅是目前而已，随着单晶组件成本的降低，过几年发生逆转也有可能。

2.光伏逆变器：逆变器是一种将光伏发电产生的直流电转换为交流电的装置。光伏逆变器是光伏系统中维持平衡的重要角色，可以配合一般交流供电设备使用。光伏逆变器大体可以分为以下三个种类：

①独立逆变器：用在独立系统，光伏阵列为电池充电，逆变器以电池的直流电压为能量来源。

②并网逆变器：逆变器的输出电压可以回送到商用交流电源，因此输出弦波需要和电源的相位、频率及电压相同。

③备用电池逆变器：一种特殊的逆变器，由电池作为其电源，配合其中的电池充电器为电池充电，若有过多的电力，会回灌到交流电源端。逆变器是将光伏发电系统直流电转换成为交流电的装置。逆变器的输出功率通常有不同的容量，如1千瓦、3千瓦、5千瓦等。光伏板的数量就根据逆变器的容量来确定。比如，1千瓦逆变器能够连接6~8块100瓦左右的光伏板，这样的组合方式才能够实现最大化的电能利用。同理，5千瓦逆变器需要连接的光伏板数量则会更多一些。对于350kW的光伏系统，一般需要使用5~7个逆变器，这个数量可能会因为逆变器的额定功率等因素而有所不同。这种情况下，得到逆变器数量的计算方式基于如下几点：额定功率：针对需要提供多大的功率，我们会根据逆变器的额定功率来进行选择。假设我们使用每个逆变器的额定功率为50kW，那么我们需要至少7个逆变器才能实现350kW发电量。效率：逆变器的效率也是影响数量的一大因素。理论上，逆变器的效率越高，使用的逆变器数量也就越少。在实践中，我们需要查看每个逆变器的特性、数据表格、硬件规格、以及所用的操作系统和软件都能够保证系统的正常运行和易维护性。维护成本：我们还需要考虑逆变器数量和运行效率之间的关系，以及运行员和技术人员对于这些设备的难易程度。逆变器数量太少容易导致单点故障的情况，同时过多的逆变器也会造成维护难度大、成本高的问题。因此，综合考虑各个因素，5~7个逆变器是集中式光伏发电系统所需的逆变器数量，可以满足350kW的光伏系统的需求。从逆变器的原理说起，组串式逆变器前级DC-DC-BOOST电路，需要把直流电压升压并稳定到一定值（这个叫直流母线电压），才能转为交流电。230V输出，直流母线电压要360V左右；400V输出，直流母线电压要600V左右；500V输出，直流母线电压要750V左右；540V输出，直流母线电压要800V左右。但组件串联电压一般没有这么高，需要电路去调节，逆变器一般采用PWM方式去调整，有一个术语叫占空比，等于组件串联电压/直流母线电压，占空比和效率有很大关系，占空比越大，电压差越小，效率就越高。掌握了这个秘密，组件配逆变器就不需要计算复杂的公式了，尽量把组串电压配在逆变器的额定工作电压左右，效率最高，而且在极限低温时不会超过最高电压，工作时也会在满载MPPT电压范围内，绝对简单实用。以单晶450W组件为例，工作电压41V，单相220V逆变器，输入额定电压为360V，配9块组件最佳；三相400V输出逆变器，输入额定电压为600V，配15块组件最佳。

3.控制柜：它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需求控制太阳电池组件和蓄电池对负载的电能输出，是整个系统的核心控制部分。随着太阳能光伏产业的发展，控制器的功能越来越强大，有将传统的控制部分、逆变器以及监测系统集成的趋势。

4. 电缆：负责整个发电过程中的电流输送工作。光伏发电系统建设模式主要有分布式光伏和集中式光伏两种，发供电模式主要是离网系统发供电和并网光伏发供电两种。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异：1) 安装位置不同：分布式光伏主要安装在房顶、农业大棚等地，而集中式光伏主要安装在偏远荒凉的戈壁和沙漠地区。2) 并网电压等级不同：分布式光伏一般采用380V或者10kV电压并网，使用低压脱扣器来并网，并网点数量根据实际情况确定；而集中式光伏电站一般采用35KV或者110KV电压并网，一般安装主变，经主变升压后并网。3) 电站所使用的二次设备不同：分布式光伏电站使用较少的一、二次设备，逆变器一般采用壁挂式，变压器为小型变压器，使用电能质量监测、防孤岛保护装置、故障解列等装置；而集中式光伏电站设有自己的变电站，逆变器一般位于分站房内体型较大，包括站用变、开关柜、各种互感器、消弧线圈、主变、微机保护、电度表、调度数据屏等，相对复杂。4) 输送距离不同：分布式光伏一般将发电就地并网，线路损耗低或没有，补充当地电量，为当地及附近用电用户供电；而集中式光伏电站发出的电经高压输送至远处。5）建设成本和周期不同：分布式光伏一般较小，建设周期和成本相对较低。分布式光伏电站的建设成本主要由光伏组件、逆变器、支架、配电箱、光伏电缆、辅助料和施工费用构成。以常规屋顶光伏项目市场报价3元/瓦为例，家庭安装2-5千瓦的电站成本约为1.5万元左右。6）装机规模不同：符合集中式光伏电站需要达到两点标准，第一就是装机规模要大于6兆瓦，其次就是它们必须全部集中在一起。集中式光伏电站按照装机容量还可以分为大、中、小三类，大型通常是指大于500兆瓦，而小于50兆瓦的则为小型，处于中间的则为中型。比如在沙漠建设一个集中在一起的5.9兆瓦光伏电站，它也不属于集中式，一样被归为分布式光伏电站！离网系统发供电和并网光伏发供电主要有二种：独立光伏发电系统（离网系统），并网光伏发电系统。近年因国家政策及电网并网的放开，并网光伏发电系统更受青睐，也是目前最为普遍的一种！独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要用蓄电池来存储夜晚用电的能量。独立太阳能光伏发电在民用范围内主要用于边远的乡村，比如：边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。独立光伏发电系统主要组成部分有：光伏阵列、蓄电池组、逆变器、监控系统等。并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的补充，具有维护成本低的优势。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，具有广阔的发展前景。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。并网光伏发电系统主要组成部分有：光伏阵列、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、监控系统等。