光伏电站系统原理及组成

光伏电站系统原理及组成一、光伏系统的工作原理（图1）1工作原理：白天,在光照条件下,太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求.再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。

晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电,通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜,由配电柜的切换作用进行供电.蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用.光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击,维护系统设备的安全使用.二、光伏系统的组成光伏系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器,交流配电柜等设备组成。

其各部分设备的作用是:⑴太阳能电池方阵：在有光照(无论是太阳光,还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累,即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。

在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能,是能量转换的器件.太阳能电池一般为硅电池,分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。

⑵蓄电池组：其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。

太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：a。

自放电率低；b.使用寿命长；c。

深放电能力强；d.充电效率高；e。

少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。

目前我国与太阳能发电系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池和镉镍蓄电池。

配套200Ah以上的铅酸蓄电池，一般选用固定式或工业密封式免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为2V DC;配套200Ah 以下的铅酸蓄电池，一般选用小型密封免维护铅酸蓄电池,每只蓄电池的额定电压为12V DC。

⑶充放电控制器：是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。

由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素,因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。

光伏系统的组成和原理光伏系统由以下三部分组成：太阳电池组件；充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。

光伏系统具有以下的特点：-没有转动部件，不产生噪音；-没有空气污染、不排放废水；-没有燃烧过程，不需要燃料；-维修保养简单，维护费用低；-运行可靠性、稳定性好；-作为关键部件的太阳电池使用寿命长，晶体硅太阳电池寿命可达到25年以上；-根据需要很容易扩大发电规模。

光伏系统应用非常广泛，光伏系统应用的基本形式可分为两大类：独立发电系统和并网发电系统。

应用主要领域主要在太空航空器、通信系统、微波中继站、电视差转台、光伏水泵和无电缺电地区户用供电。

随着技术发展和世界经济可持续发展的需要，发达国家已经开始有计划地推广城市光伏并网发电，主要是建设户用屋顶光伏发电系统和MW级集中型大型并网发电系统等，同时在交通工具和城市照明等方面大力推广太阳能光伏系统的应用。

光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到0.3～2W的太阳能庭院灯，大到MW级的太阳能光伏电站。

其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。

尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。

图1-1是一个典型的供应直流负载的光伏系统示意图。

其中包含了光伏系统中的几个主要部件：●光伏组件方阵：由太阳电池组件（也称光伏电池组件）按照系统需求串、并联而成，在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。

●蓄电池：将太阳电池组件产生的电能储存起来，当光照不足或晚上、或者负载需求大于太阳电池组件所发的电量时，将储存的电能释放以满足负载的能量需求，它是太阳能光伏系统的储能部件。

目前太阳能光伏系统常用的是铅酸蓄电池，对于较高要求的系统，通常采用深放电阀控式密封铅酸蓄电池、深放电吸液式铅酸蓄电池等。

●控制器：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。

光伏电站原理光伏电站原理是指利用太阳能光伏发电技术，在太阳辐射下将光能转化成电能的过程。

该技术借助于光电效应，通过将光子吸收并切割成电子和正电子来产生电流。

在现代能源行业，光伏电站被广泛应用于电力生产和可再生能源领域。

一、光伏发电的基本原理1. 光电效应。

内部载流子通过半导体的激发形成电流。

2. 外部半导体界面的势差。

该势差由半导体界面处电位差引起，可以使电子流向另一个半导体中。

在光伏电池中，两种半导体材料被堆叠在一起，形成太阳能电池结的PN结。

当太阳光照射到PN结时，光子的能量产生电流，这些电流在电路中流动，产生电能。

光伏电站利用这种原理，将光伏电池组成光伏电阵列，将太阳能转化为电能。

二、光伏电站的构成1. 光伏电池板光伏电池板是太阳能光伏发电的最基本组成部分，其主要功能是将太阳辐射转换为直流电。

光伏电池板一般由硅、锗、硫化镉为主要材料制成，根据生产工艺的不同，其性能和质量也有所不同。

2. 电缆电缆是将光伏电池板产生的电能传输到其他设备的重要手段。

对电缆的选择应考虑到安装地点、传输距离、传输功率和传输方式等因素。

3. 组件光伏电池组件是由多个光伏电池板组装而成的，可以将每个光伏电池板的功率相加，获得大功率输出。

光伏电池组件的特点是耐用、长寿命、高效等。

其安全性、可靠性和发电效率都应是考虑选择的重要因素。

4. 反向输电器反向输电器是用来调节电压和电流的设备。

通过反向输电器，可以控制光伏电池板产生的电流和电压的大小和方向。

反向输电器还可以保护光伏电池板不受防恶猫、防雷等天气灾害的影响。

5. 变流器变流器是将光伏电站产生的直流电转化为交流电的设备。

在光伏电站中，大部分设备都是以交流电作为供电，变流器的作用是将直流电转化为交流电，并通过交流电路来输送电能。

三、光伏电站的发展现状光伏发电技术的发展经历了从研究和验证到示范应用的历程。

在技术上，光伏电站已经完成了从低效率、高成本过渡到高效率、低成本的转变。

光伏电站基本知识一、光伏电站的定义与分类光伏电站（Photovoltaic Power Station）是利用光伏发电技术将太阳能转化为电能的设施，它是利用太阳能资源进行电力生产的一种可再生能源电站。

根据装机规模和用途不同，光伏电站可分为分布式光伏电站和集中式光伏电站两大类。

二、光伏电站的组成与原理光伏电站主要由太阳能光伏电池组件、支架系统、逆变器、电网连接装置和监控系统等组成。

光伏电池组件是光伏电站的核心部件，它由多个太阳能电池单元组成，通过光生电效应将太阳能转化为直流电能。

逆变器则起到将直流电能转化为交流电能的作用，以便接入电网供电。

三、光伏电站的工作原理光伏电站的工作原理是基于光伏效应。

当太阳光照射到光伏电池组件上时，光子会与光伏电池中的半导体材料相互作用，使其电子获得足够的能量从价带跃迁到导带，形成电流。

通过连接电池组件的电路，产生的直流电能可以被逆变器转化为交流电能，并通过电网输送到用户处。

四、光伏电站的优势与应用光伏电站具有清洁、可再生、无噪音、无排放等优势，被广泛应用于电力供给领域。

光伏电站不受地域限制，可以建设在各种场所，如屋顶、农田、沙漠等。

此外，光伏电站还可以与其他能源发电方式结合，如风力发电、水力发电等，形成混合能源电站，提高能源利用效率。

五、光伏电站的发展现状与前景随着对可再生能源的需求不断增长，光伏电站的建设规模不断扩大。

目前，全球光伏电站容量已经达到数百GW级别，中国更是成为全球光伏电站建设和发电的领导者。

未来，随着技术的进步和成本的降低，光伏电站将在能源领域发挥更大的作用，成为推动清洁能源发展的重要力量。

六、光伏电站的发展挑战与解决方案光伏电站的发展面临着诸多挑战，如电池组件的成本高、能源密度低、能源波动性等问题。

为了解决这些挑战，科研人员不断努力改进光伏电池材料和工艺，提高电池转换效率，降低成本。

同时，也在优化电网接入和储能技术，以应对光伏电站发电波动性的问题。

七、光伏电站的环境影响与可持续发展尽管光伏电站具有清洁环保的优势，但其建设和运营仍会对环境产生一定的影响。

光伏发电系统由哪些部分构成？其作用分别是什么？光伏发电系统由哪些部分构成,其作用分别是什么,离网型光伏发电系统组成:典型的光伏发电系统主要由光伏阵列、充放电控制器、储能装备或逆变器、负载等组成。

其构成如图所示。

光照射到光伏阵列上，光能转变成电能，光伏阵列的输出电流由于受环境影响，因此是不稳定的，需要经过DC-DC转换器将其转变成稳定的电流后，才能加载到蓄电池上，对蓄电池充电，蓄电池再对负载供电。

如果是并网售电，则不需要蓄电池，而是通过并网逆变器，将直流电流转换成交流电流，并到电网上进行出售。

也就是说，离网型光伏发电系统必须使用到蓄电池储能，而并网型则不一定需要。

控制系统对光伏阵列的输出电压和电流进行实时采样，判断光伏发电系统是否工作在最大功率点上，然后根据跟踪算法，改变PWM信号的占空比，进而控制光伏阵列的输出电压使其工作点向最大功率点逼近。

在蓄电池过充过放控制模块中，当蓄电池电压充电或放电到一定的设定值后，就会自动关闭或打开。

光伏阵列组件光伏发电系统利用以光电效应原理制成的光伏阵列组件将太阳能直接转换为电能。

光伏电池单体是用于光电转换的最小单元，一个单体产生的电压大约为0.45V，工作电流约为20~25mA/cm2，将光伏电池单体进行串、并联封装后，就成了光伏电池阵列组件。

当受到光线照射的太阳能电池接上负载时，光生电流流经负载，并在负载两端建立起端电压，这时太阳能电池的工作情况可以用下图所示的太阳能电池负载特性曲线来表示。

它表明在确定的日照强度和温度下，光伏电池的输出电压和输出电流以及输出功率之间的关系，简称I-V特性和P-V特性。

从图中可以看出，光伏发电系统的特性曲线具有强烈的非线性，既非恒压源也非恒流源。

从其P-V特性曲线可以看出，在日照强度一定的前提下，其输出功率近似于一个开口向下的抛物线。

该抛物线顶点对应的功率即为该日照强度下的P-V曲线的最大功率点，对应的电压称为最大功率点电压。

为了提高光伏发电系统的转化效率，就必须使系统保持运行在P-V曲线最大功率点附近。

太阳能电站的结构一、太阳能发电系统的基本概述：（1）太阳能发电系统可分为两大类别：一是，独立系统：太阳能发电系统的最基本形式；二是，系统联系系统（与交流电网联系系统）。

（2）太阳能发电系统的构成组件：光伏阵列系统、逆变器、、控制器、蓄电池、交流负载。

（3）光伏发电系统的基本结构示意图如下：二、太阳能发电系统各个组件的特点及意义：（1）光伏组件：单体———>模块————>阵列单体：一片单晶硅片构成的光伏电池称为单体。

单晶硅单晶硅片模块：由多个光伏电池单体组成的构件称为光伏模块。

单个模块的功率可以是数瓦W 到200W，有多种规格可供选用。

单个住宅用的太阳能发电系统常用的模块是100W。

正面图截面图阵列：多个光伏电池模块群构成的大型装置称为光伏电池阵列。

光伏电池阵列是根据需要将若干个模块通过串并联进行连接，得到规定的输出电压和电流，从而使用户获取电力。

需要注意的是，在模块串并联部分需反并联二极管，以防止反向电流对电池的破坏，总的接线处也要串联定向二极管。

这都是利用二极管的单向导电性原理，一旦有某个电池片发生故障，二极管会导通这部分，起到引流作用，不至于使电池片作为一个负载，在电路中发热，而被损坏。

阵列电池片组件结构从硅矿到电池片组件的整个工作流程过程：（2）光伏发电原理：光伏效应（PV）：在半导体上照射光后，由于其吸收光能会激发出电子和空穴，从而半导体中有电流流过，称为光伏发电效应。

光伏电池所用的典型材料是硅，其外层电子数是4，则，硅由4个原子组成的分子态称为真性半导体，若在真性半导体中掺杂杂质，例如，掺入5价磷，会产生多于电子，称为N型半导体；若掺如3价硼，则缺少一个电子状态，产生空穴，称为P型半导体，这两种半导体结合就成为ＰＮ结，在接受光照时，就会在边界形成正负电子中和的界面，若外部接线并带上负电荷，就会产生电流（电子流）。

（3）功率控制器（太阳能发电专用变频器）：主要由逆变器和系统联系保护装置组成。

详细解读：太阳能光伏储能系统发电原理一、光伏储能系统介绍太阳能光伏储能系统，是由光伏设备和储能设备组成的发电系统，将光伏发电产生的电能储存起来，以便在需要的时候供应电力。

二、光伏储能系统原理光伏储能系统主要包括光伏发电和储能两个过程：1.光伏发电光伏发电的主要原理是半导体的光电效应，光伏板（由多个光敏二极管组成）首先接收太阳光照射，可以将太阳光的能量转化为电能。

然后光子和光伏电池板上的材料相互作用，使得电子获得足够的能量跃迁至导带。

光伏电站经过光电效应产生的正负两种载流子，被分离到不同的区域，然后形成电流，这个电流可以通过外部电路进行导电。

逆变器将直流电转换为交流电，并输出给用户使用或者馈回电网，从而实现光伏发电。

2.光伏储能（1）充电过程：太阳光照射到光伏电池板上，激发光伏电池中的电子，产生直流电能，通过逆变器转换为交流电输送到储能设备中，如电池组。

电池组会将电能储存起来，以备后续使用。

（2）放电过程：当能量需求高于光伏发电系统当前产生的能量时，储能系统会被激活。

如果储能系统中储存有电能，逆变器会将储存的电能从直流电转换为交流电，以供应家庭或工业设备。

储能系统通过逆变器释放储存的电能，以满足电力需求，这可以是在夜间、阴天或能源需求高峰期。

三、光伏储能系统优势●可再生能源利用：利用太阳能光伏发电，无需消耗化石能源，减少对环境的污染。

●能源存储：通过储能系统，将多余的光伏发电产生的电能储存起来，以便在需求高峰期供应电力，提高能源利用效率。

●供电稳定性：储能系统可以提供电力储备，确保在光伏发电波动或停运时继续供应稳定的电力。

●能源调度灵活性：光伏储能系统可以灵活进行能源调度，根据电网需求和用户需求合理管理和利用储能系统的电能。

降低能源成本：通过光伏储能系统可以在高峰期供电，避免电力需求高峰时段的高电价，从而降低能源成本。

四、结语综上所述，太阳能光伏发电储能系统是一种高效、环保、可持续的能源利用方式，可以促进电力系统的稳定、可靠、高效和环保。