光伏发电系统概述

光伏发电系统概述编辑：梅国军 日期： 20151207 电源网 ID: 墙角梅香一、光伏电站类型1.1 、分布式光伏电站：分布式光伏电站是指在用户所在地或附近建设运行，按照其规模及应用场合，可划分为：户用型光伏电站 ( 图一 ) 、 BIPV 建筑型光伏电站 ( 图二 ) 、农业型光伏电站 ( 图三 ) 、工商业型光伏电站 ( 图四 ) 。其发电系统电气组配形式有：1）光伏组件单板 +微型并网逆变器 ( 图 G)2）光伏组件阵列 +组串型并网逆变器 ( 图 B)3）光伏组件阵列 +直流汇流箱 +组串型并网逆变器 ( 图 C)4）光伏组件阵列 +组串型并网逆变器 +交流配电柜 ( 图 D)户用型光伏电站建筑型光伏电站图一图二农业型光伏电站工商业型光伏电站1.2 、集中式光伏电站：集中式光伏电站是指充分利用大片各类未利用地区和相对稳定丰富的太阳能资源构建中、大型光伏电站，以地面电站为主，地面光伏电站是目前在中国应用最为广泛的光伏电站应用形式之一，主要应用形式包括：地面光伏电站 ( 图五 ) ，山林光伏电站 ( 图六 ) 、水上光伏电站 ( 图七 ) 等。其发电系统电气组配形式为：光伏组件阵列 +直流汇流箱 +直流配电柜 +集中型并网逆变器 +交流配电柜 ( 图九)地面光伏电站图三图四图五山林光伏电站水上光伏电站二、光伏并网逆变器类型2.1 、集中型光伏逆变器 ( 图八)集中逆变器一般用与大型光伏发电站（ >10kW）的系统中，很多并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的 IGBT 功率模块，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用 DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使它非常接近于正弦波电流。最大特点是系统的功率高，成本低。但受光伏组串的匹配和部分遮影的影响，导致整个光伏系统的效率和电产能偏低。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。图六图七集中型光伏并网逆变器集中型逆变器应用示意图集中型与组串型逆变器应用区别2.2 、组串型光伏逆变器 ( 图 A)组串逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器。组串逆变器是基于模块化概念基础上的，每个光伏组串（ 1kW-5kW）通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网。许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引入“主 - 从”的概念， 使得在系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下， 将几组光伏组串联系在一起， 让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。最新的概念为几个逆变器相互组成一个“团队”来代替“主 - 从”的概念，使得系统的可靠图八图九图十性又进了一步。目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。组串型光伏并网逆变器组串型光伏逆变器应用示意图组串型光伏逆变器应用示意图图 A图 B图 C组串型光伏逆变器应用示意图2.3 、多组串型光伏逆变器 ( 多路优化器并入一个并网逆变器)多组串逆变是取了集中逆变和组串逆变的优点，避免了其缺点，可应用于几千瓦的光伏发电站。在多组串逆变器中，包含了不同的单独的功率峰值跟踪和直流到直流的转换器，这些直流通过一个普通的直流到交流的逆变器转换成交流电，并网到电网上。光伏组串的不同额定值（如：不同的额定功率、每组串不同的组件数、组件的不同的生产厂家等等）、不同的尺寸或不同技术的光伏组件、不同方向的组串（如：东、南和西）、不同的倾角或遮影，都可以被连在一个共同的逆变器上，同时每一组串都工作在它们各自的最大功率峰值上。同时，直流电缆的长度减少、将组串间的遮影影响和由于组串间的差异而引起的损失减到最小。样件及示意图如组串型逆变器样件与示意图2.4 、微型 ( 组件 ) 光伏逆变器 ( 图 E/F)微型或组件型光伏逆变器是将每个光伏组件与一个逆变器相连，同时每个组件有一个单独的最大功率峰值跟踪，这样组件与逆变器的配合更好。通常用于 50W到 400W的光伏发电站，总效率低于组串逆变器。由于是在交流处并联，这就增加了交流侧的连线的复杂性，维护困难。另一需要解决的是怎样更有效的与电网并网，简单的办法是直接通过普通的交流电插座进行并网，这样就可以减少成本和设备的安装，但往往各地的电网的安全标准也许不允许这样做，电力公司有可能反对发电装置直接和普通家庭用户的普通插座相连，需加装双向交流电表。微型并网逆变器图 D图 E/F微型逆变器应用示意图微型逆变器应用示意图微型逆变器安装示意图微型逆变器安装示意图图 G图 H图 J图 I三、光伏组件3.1 、光伏组件结构太阳能电池组件构成及各部分功能：1） 钢化玻璃 其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的， 1.透光率必须高（一般 91% 以上）； 2.超白钢化处理2） EVA 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明 EVA 材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的 EVA 易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了 EVA 本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如 EVA 胶连度不达标， EVA 与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起 EVA提早老化，影响组件寿命。3） 电池片 常用的两种规格 125*125mm 、 156*156mm 或由激光切割机机或钢线切割机切割开的不同规格的太阳能电池组合在一起构成。主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是 晶体硅 太阳电池片、 薄膜 (柔性 )太阳能电池片 (图 O/P) ，两者各有优劣：晶体硅太阳能电池片设备成本相对较低，光电转换效率高，但消耗及电池片成本也很高，应用于室外发电；薄膜太阳能电池相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，其光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，现主流应用于 BIPV 建筑型光伏发电 ( 图二，图 Q)。4） EVA 作用如上，主要粘结封装发电主体和背板5） 背板 作用，密封、绝缘、防水（一般都用 TPT 、 TPE 等材质必须耐老化，大部分组件厂家质保都是 25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。）6） 铝合金 保护层压件，起一定的密封、支撑作用7） 接线盒 保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同8） 硅胶 密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。晶体硅太阳能电池板 ( 光伏组件)图 K晶体硅太阳能电池板 ( 光伏组件)晶体硅光伏组件材料构成晶体硅光伏组件材料构成图 N图 M图 L簿膜太阳能电池片材料构成簿膜 ( 柔性 ) 太阳能电池片样件簿膜 ( 柔性 ) 太阳能电池片应用图 P图 O图 Q