[科普中國(guó)]-獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)

概述

典型的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能陣列及與之相連的電池組成，如圖所示。在有陽(yáng)光的時(shí)候，光伏發(fā)電陣列給負(fù)荷提供功率并給電池充電，其他情況電池給負(fù)荷提供功率。采用逆變器將陣列與電池的直流功率轉(zhuǎn)化為60Hz或50Hz的功率。有很寬范圍額定功率的逆變器可以利用，其效率從85%～95%。為了提高可靠性，可將陣列用絕緣二極管分成一塊一塊的。在這種設(shè)計(jì)中，如果一串太陽(yáng)能陣列失效，失效的部分不會(huì)成為剩余部分的負(fù)荷或?qū)⑵涠搪贰榱颂岣呖煽啃越ㄗh采用多個(gè)逆變器。2

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)分類獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽(yáng)能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。獨(dú)立光伏系統(tǒng)可分為直流光伏發(fā)電系統(tǒng)和交流光伏發(fā)電系統(tǒng)兩大類。

直流光伏發(fā)電無(wú)蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)

無(wú)蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)是用電負(fù)載是直流負(fù)載，對(duì)負(fù)載使用時(shí)間沒(méi)有要求，負(fù)載主要在白天使用。太陽(yáng)能電池與用電負(fù)載直接連接，有陽(yáng)光時(shí)就發(fā)電供負(fù)載工作，無(wú)陽(yáng)光時(shí)就停止工作。系統(tǒng)不需要使用控制器，也沒(méi)有蓄電池儲(chǔ)能裝置。無(wú)蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是省去了能量通過(guò)控制器及在蓄電池的存儲(chǔ)和釋放過(guò)程中造成的損失，提高了太陽(yáng)能利用效率。這種系統(tǒng)最典型的應(yīng)用是太陽(yáng)能光伏水泵。

有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)

有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池、充放電控制器、蓄電池以及直流負(fù)載等組成。有陽(yáng)光進(jìn)，太陽(yáng)能電池將光能轉(zhuǎn)換為電能供負(fù)載使用，并同時(shí)向蓄電池存儲(chǔ)電能。夜間或陰雨天時(shí)，則由蓄電池向負(fù)載供電。這種系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，小到太陽(yáng)能草坪燈、庭院燈，大到遠(yuǎn)離電網(wǎng)的移動(dòng)通信基站、微波中轉(zhuǎn)站，邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村供電等。當(dāng)系統(tǒng)容量和負(fù)載功率較大時(shí)，就需要配備太陽(yáng)能電池方陣和蓄電池組了。3

交流光伏發(fā)電交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)

交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)與直流光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，交流光伏發(fā)電系統(tǒng)多了一個(gè)交流逆變器，用以把直流電轉(zhuǎn)換成交流電，為交流負(fù)載提供電能。交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)即能為直流負(fù)載供電，也能為交流負(fù)載供電。

市電互補(bǔ)型光伏發(fā)電系統(tǒng)

市電互補(bǔ)型光伏發(fā)電系統(tǒng)，就是在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中以太陽(yáng)能光伏發(fā)電為主，以普通220V交流電補(bǔ)充電能為輔。這樣光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽(yáng)能電池和蓄電池的容量都可以設(shè)計(jì)得小一些，基本上是當(dāng)天有陽(yáng)光，當(dāng)天就用太陽(yáng)能發(fā)的電，遇到陰雨天時(shí)就用市電能量進(jìn)行補(bǔ)充。我國(guó)大部分地區(qū)多年都有2/3以上的晴好天氣，這樣形式即減小了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一次性投資，又有顯著的節(jié)能減排效果，是太陽(yáng)能光伏發(fā)電在現(xiàn)階段推廣和普及過(guò)程中的一個(gè)過(guò)度性的好辦法。

市電互補(bǔ)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用舉例。某市區(qū)路燈改造，如果將普通路燈全部換成太陽(yáng)能路燈，一次性投資很大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而如果將普通路燈加以改造，保持原市電供電線路和燈桿不動(dòng)，更換節(jié)能型光源燈具，采用市電互補(bǔ)光伏發(fā)電形式，用小容量的太陽(yáng)能電池和蓄電池（僅夠當(dāng)天使用，也不考慮連續(xù)陰雨天數(shù)），就構(gòu)成了市電互補(bǔ)型太陽(yáng)能光伏路燈，投資減少一半以上，節(jié)能效果顯著。3

獨(dú)立光伏系統(tǒng)應(yīng)用獨(dú)立光伏電站也稱孤立光伏電站。在光照條件較好且負(fù)載需求量相對(duì)較大的無(wú)電村鎮(zhèn)、海島，在兒公里范用內(nèi)用戶相對(duì)集中的無(wú)電漢域適宜建立獨(dú)立光伏電站二目前獨(dú)立光伏電站容量規(guī)模在幾千瓦到幾十千瓦。電站由光伏電池板陣列，蓄電池和變換器、能愉蒼理器、配電和輸電系統(tǒng)構(gòu)成。發(fā)電系統(tǒng)自天完成對(duì)蓄電池的充電，同時(shí)電給光伏水泵、加工機(jī)器等供電，進(jìn)行抽水、蓄水和加工作業(yè)，晚間完成對(duì)蓄電池的逆變放電控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的供電，設(shè)計(jì)獨(dú)立電站時(shí)，考慮蓄電池的合理使用是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是對(duì)夜間用電或存在用電高比率的電動(dòng)機(jī)類動(dòng)負(fù)荷。1