光伏發電的原理及組成

** 一、光伏發電原理**

光伏發電是根據光生伏特效應原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是并網發電,光伏發電系統主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構成，不涉及機械部件,所以,光伏發電設備極為精煉,可靠穩定壽命長、安裝維護簡便。理論上講,光伏發電技術可以用于任何需要電源的場合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。太陽能光伏發電的最基本元件是太陽能電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。

** 二、光伏發電系統的組成**

太陽能光伏發電系統主要由太陽能光伏電池組，光伏系統電池控制器，蓄電池和交直流逆變器是其主要部件。其中的核心元件是光伏電池組和控制器。各部件在系統中的作用是:

（一）光伏電池:光電轉換

（二）控制器:作用于整個系統的過程控制。光伏發電系統中使用的控制器類型很多，如2點式控制器，多路順序控制器、智能控制器、大功率跟蹤充電控制器等，我國目前使用的大都是簡單設計的控制器,智能型控制器僅用于通信系統和較大型的光伏電站。

（三）蓄電池:蓄電池是光伏發電系統中的關鍵部件，用于存儲從光伏電池轉換來的電力。目前我國還沒有用于光伏系統的專用蓄電池，而是使用常規的鉛酸蓄電池。

（四）交直流逆變器:由于它的功能是交直流轉換，因此這個部件最重要的指標是可靠性和轉換效率。并網逆變器采用最大功率跟蹤技術，最大限度地把光伏電池轉換的電能送入電網。

** 三、光伏發電系統的分類**

目前太陽能光伏發電系統大致可分為三類：離網光伏蓄電系統、光伏并網發電系統及前兩者混合系統。

（一）離網光伏蓄電系統。這是一種常見的太陽能應用方式，在國內外應用已有若干年，系統比較簡單，而且適應性廣，只因其一系列種類蓄電池的體積偏大和維護困難而限制了使用范圍。

（二）光伏并網發電系統。當用電負荷較大時，太陽能電力不足就向市電購電；而負荷較小或用不完電力時，就可將多余的電力賣給市電。在背靠電雙的前提下，該系統省掉了蓄電池，從而擴張了使用的范圍和靈活性，并降低了造價。

（三）兩者混合系統。這是介于上述兩個方之間的系統。該方案有較強的適應性，例如可以根據電網的峰谷電價來調整自身的發電策略。但是其造價和運行成本較上述兩種方案高。

** 四、光伏發電系統的優缺點**

（一）優點:

1.無枯竭危險。

2.安全可靠(并網電壓一般在220V以下)，無噪聲，無污染排放外，絕對干凈。

3.不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優勢(資源的充足性及潛在的經濟性等，例如:無電地區，地形復雜地區)。

4.無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電。

5.能源質量高。

（二）缺點:

1.照射的能量分布密度小，占面積大。

2.獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關。

3.發電成本高。

** 五、光伏發電系統的應用領域**

（一）用戶太陽能電源:1.小型電源10-100W不等，用于邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等。2.3-5KW家庭犀頂并網發電系統。3.光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。

（二）交通領域：航標燈、鐵路信號燈、交通警示標志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路、鐵路無線電話亭等。

（三）通訊通信領域:太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播、通訊、尋呼電源系統、農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。

（四）石油、海洋、氣象領域:石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象、水文觀測設備等。

（五）家庭燈具電源:如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、節能燈等。

（六）光伏電站:10KW-50MW獨立光伏電站、風光(柴)互補電站、各種大型停車廠充電站等。

（七）其他領域:1.與汽車配套:太陽能汽車、電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等。2.太陽能制氫加燃料電池的再生發電系統。3.海水淡化設備供電。4.衛星、航天器、空間太陽能電站等。