并網型光伏系統結構及工作原理

并網光伏發電系統，顧名思義，該系統通過并網的方式將光伏電池產生的直流電轉化為交流電，以滿足電網的需求。這一過程主要依賴于并網逆變器的工作。

并網逆變器是一種可將直流電轉換為交流電的裝置，其核心元件是電力電子變換器。電力電子變換器主要由半導體開關器件構成，通過控制開關器件的通斷，將直流電轉換為交流電。

并網光伏發電系統主要由分布式電源、負載、儲能系統和控制裝置構成。其中，分布式電源是系統的核心，包括光伏并網逆變器、風力并網逆變器等。光伏并網逆變器將太陽能電池板產生的直流電轉換為交流電，風力并網逆變器則將風力發電機產生的電能進行轉換。同時，系統中還包括儲能系統，如蓄電池等，用于儲存電能以供負載使用。

并網型光伏系統結構：圖1所示為并網型光伏系統的結構。并網型光伏系統包括兩大主要部分：

1）其一，太陽能電池組件。將太陽傳送到地球上的光能轉化成直流電能;

2）其二，太陽能控制逆變器及并網成套設備，負責將電池板輸出直流電能轉為電網可接受的交流能量。

3）根據功率的不同太陽能逆變器的輸出形式可為單相或者三相;可帶隔離變壓器，也可不配隔離變壓器。

并網型光伏系統的原理主要基于光電效應和逆變技術。

首先，光伏板中的太陽能電池通過光電效應將太陽光轉化為直流電能。當太陽光照射在光伏板的半導體材料上時，光子與材料中的原子相互作用，激發出電子，形成電流。這些直流電能隨后被收集并傳輸到系統中。

然而，大多數電力系統使用交流電（AC），而太陽能電池板產生的是直流電（DC）。因此，在并網型光伏系統中，需要使用逆變器這一關鍵設備。逆變器的主要作用是將太陽能電池板產生的直流電轉換為交流電，以便與電網進行連接和匹配。

接下來，轉換后的交流電通過并網接口與電網相連。并網接口確保光伏系統與電網之間的安全、可靠連接，并實現電能的雙向流動。在光照充足時，光伏系統產生的電能通過并網接口輸送到電網中，供給用戶使用；在光照不足或夜間，光伏系統無法產生足夠的電能時，電網則向用戶提供所需的電能。

此外，并網型光伏系統通常還配備有監控和保護設備，用于實時監測系統的運行狀態、確保系統的安全穩定運行，并在出現故障或異常情況時及時采取措施進行保護。

并網型光伏系統的優缺點

并網型光伏系統具有一系列顯著的優點和缺點。

優點：

環保節能：并網光伏系統是一種無噪音、無污染、無二氧化碳排放的清潔能源發電系統。它不僅可以減輕環境污染，還可以大幅減少能源資源的消耗，符合經濟社會可持續發展戰略。

降低能源成本：與傳統的能源來源相比，并網光伏系統中的能源是從太陽中獲得的免費能源。用戶可以通過安裝并網光伏系統，將發電的能源直接用于自己的日常用電，從而節省能源成本。

發電效率高：由于省去了蓄電池，并網光伏系統的建設投資可減少35%~45%，使得發電成本大為降低。同時，沒有蓄電池的系統也可以提高平均無故障時間，減少蓄電池的二次污染。

分布式建設：并網光伏系統采用分布式建設，可以就近就地分散發供電，使得進入和退出電網更加靈活。這種特性有助于增強電力系統抵御戰爭和災害的能力，改善電力系統的負荷平衡，降低線路損耗。

缺點：

建設成本較高：盡管長期來看，并網光伏系統的能源成本較低，但其初始建設成本相對較高，可能包括光伏電池板、逆變器、支架、安裝費用等。

受天氣因素影響大：光伏發電能力受到天氣條件的直接影響。在陰天、雨天或夜晚，光伏系統的發電能力會顯著下降，甚至無法發電。

系統對電網的影響：由于并網光伏系統的發電能力與電網直接相連，其大規模的接入可能會對電網的穩定性和安全性產生一定的影響，需要考慮電網的安全問題。

審核編輯：黃飛