太阳能光伏发电系统的主要组成有哪些

光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将光能直接转化为电能。不管是离网发电还是并网发电，光伏发电系统主要是由光伏组件、光伏逆变器、控制柜、电缆、四大部分组成。离网发电还需要蓄电池将多余的电能储存起来以备光照不足或者晚上使用。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练，可靠稳定寿命长、安装维护简便。

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。

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。

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。

太阳能光伏系统分为离网光伏发电系统、并网光伏发电系统和分布式光伏发电系统：

1、离网光伏发电系统。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。

2、并网光伏发电系统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这后直接接入公共电网。并网发电系统有集中式大型并网电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，还没有太大发展。而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网发电的主流。

3、分布式光伏发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。

分布式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。典型的太阳能光伏发电系统由太阳能电池阵列(组件)、电缆、电力电子变换器(逆变器)、储能装置(蓄电池)、负载即用户等构成，其中，太阳能电池阵列和储能装置为电源系统，控制器和电力电子变换器为控制保护系统，负载为系统终端。下面详细介绍下太阳能电池阵列、太阳能蓄电池和光伏逆变器。

1、太阳能电池阵列用于光电转换的ZUI小单元是太阳能电池单体。它的尺寸为4~100cm2，工作电压为0.45~0.50V，工作电流为20~25mA/cm2，因而不能单独作为电源使用。在光伏发电系统中，需要将太阳能电池单体进行串联、并联和封装，形成太阳能电池组件。它的功率可以从几瓦到几百瓦，可以单独作为电源使用。太阳能电池阵列则是将太阳能电池组件经过串联、并联后并装在支架上，它可以输出几百瓦、几千瓦甚至更大的功率，是光伏发电系统的电能产生器。

2、太阳能蓄电池独立光伏发电系统是依靠蓄电池来储存多余的电能，因此蓄电池在独立光伏发电系统中占有重要地位。目前光伏系统中常用的蓄电池种类很多，其中应用广泛的主要有普通铅酸蓄电池、碱性镍铬蓄电池和铅酸免维护蓄电池三种。随着太阳能电池组件售价的下降，蓄电池的费用在系统总投资中所占比重将会逐渐增加。所以，在系统设计时，选择适当的蓄电池类型，确定合适的蓄电池容量，精确地实施安装、操作，精心维护, 对于独立太阳能光伏发电系统的正常运行十分重要。

3、电力电子变换器(逆变器)太阳能电池阵列在阳光照射下产生的是直流电，然而日常生活中的常用负载大多需要以交流电源供电，如日光灯、电视机、电冰箱、电风扇、空调等，绝大多数动力机械也是如此。因此需要一种把直流转换为交流的装置，这就是逆变器。光伏发电系统中的逆变器是一种变流电路，其作用是把太阳能电池阵列所发出的直流电转换为各种不同要求频率和电压值的交流电。因此，除特殊用户外，在光伏发电系统中都需要配备逆变器。此外，逆变器还具有自动调压或手动调压功能，可改善光伏发电系统的供电质量。显而易见，逆变器是光伏发电系统中不可缺少的重要配套设备。

一般光伏发电系统由组件、逆变器、并网箱、支架、交直流线缆等辅材组成。其中组件是发电系统的核心组成部分，由组件组成方阵将太阳能转换为电能，实现光伏发电。下图演示了一个光伏电站从发电到接入电网的流程，利用支架将组件方阵固定在屋面上，方阵产生的直流电流经直流线缆，由逆变器转换为交流电后，经过并网箱，最后汇入电网。作为光伏发电系统的核心部件，组件的重要参数有功率、电压、电流、长宽尺寸和重量等，其中组件的电压和电流决定对应逆变器的类型，长宽尺寸决定一个屋顶可以安装组件的块数。

逆变器可以将组件输出的直流电转换为一般电器所支持的交流电，还可以最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。

光伏电站逆变器的选型要考虑电站装机容量、组件电压和电流、组件块数等参数。并网箱主要由刀闸、断路器及有关的控制元件组成，作为光伏发电系统的末端，起到连接电网和发电系统、保护及计量光伏发电的总电量的作用，方便故障检修管理，提高发电系统的安全性和经济效益。

光伏支架作为光伏发电系统的重要组成部分之一，主要起到连接组件与屋面的作用;以平屋顶为例，在保证电站承载、抗风性能处于安全的前提下，电站起倾角安装，可以最大限度的获得高发电量，提高业主收益。

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