光伏发电的原理及组成

** 一、光伏发电原理**

光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。

** 二、光伏发电系统的组成**

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是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是:

（一）光伏电池:光电转换

（二）控制器:作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器,智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。

（三）蓄电池:蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。

（四）交直流逆变器:由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重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，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。

** 三、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、光伏并网发电系统及前两者混合系统。

（一）离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式，在国内外应用已有若干年，系统比较简单，而且适应性广，只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。

（二）光伏并网发电系统。当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电；而负荷较小或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电双的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。

（三）两者混合系统。这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。

** 四、光伏发电系统的优缺点**

（一）优点:

1.无枯竭危险。

2.安全可靠(并网电压一般在220V以下)，无噪声，无污染排放外，绝对干净。

3.不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势(资源的充足性及潜在的经济性等，例如:无电地区，地形复杂地区)。

4.无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电。

5.能源质量高。

（二）缺点:

1.照射的能量分布密度小，占面积大。

2.获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。

3.发电成本高。

** 五、光伏发电系统的应用领域**

（一）用户太阳能电源:1.小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等。2.3-5KW家庭犀顶并网发电系统。3.光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

（二）交通领域：航标灯、铁路信号灯、交通警示标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路、铁路无线电话亭等。

（三）通讯通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播、通讯、寻呼电源系统、农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

（四）石油、海洋、气象领域:石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象、水文观测设备等。

（五）家庭灯具电源:如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、节能灯等。

（六）光伏电站:10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。

（七）其他领域:1.与汽车配套:太阳能汽车、电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等。2.太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统。3.海水淡化设备供电。4.卫星、航天器、空间太阳能电站等。