簡介
太陽能光伏發電系統太陽能光伏發電系統，光伏發電是根據光生伏打效應原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是併網發電，太陽能光伏發電系統主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，太陽能光伏發電主要由電子元器件構成，不涉及機械部件，所以，太陽能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，太陽能光伏發電技術可以用於任何需要電源的場合，上至太空飛行器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源可以無處不在。
光伏併網電站全面最佳化設計，實現系統經濟性與可靠性的最優配置，確保發電量最大。針對沙漠、荒山、深坑、岩石等各類複雜地質、地貌、提供因地制宜、個性化的支架基礎施工與支架安裝方案、工程設計、設備供貨、施工安裝等環節合理交叉並行推進，項目工期大幅縮短開發的大功率柔性光伏併網逆變器。使電站併網發電穩定可靠。
種類
通常我們會將太陽能光伏系統分為三種：獨立系統、併網系統和混合系統。根據太陽能光伏系統的套用形式，套用規模和負載的類型，對光伏供電系統進行比較細緻的劃分，還可以將光伏系統細分，這裡就不細說了。大唐光伏能源公司就詳細說說這三種系統的區別。
獨立發電系統
獨立光伏發電系統也叫離網光伏發電系統。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器。
離網發電系統併網系統
太陽能光伏系統最大的特點就是光伏陣列產生的直流電經過併網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之後直接接入市電網路，併網系統中PV方陣所產生電力除了供給交流負載外，多餘的電力反饋給電網。在陰雨天或夜晚，光伏陣列沒有產生電能或者產生的電能不能滿足負載需求時就由電網供電。因為直接將電能輸入電網，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用PV方陣所發的電力從而減小了能量的損耗，並降低了系統的成本。
混合供電系統
併網發電系統這種太陽能光伏系統中除了使用太陽能光伏組件陣列之外，還使用了油機作為備用電源。使用混合供電系統的目的就是為了綜合利用各種發電技術的優點，避免各自的缺點。比方說，上述的幾種獨立光伏系統的優點是維護少，缺點是能量的輸出依賴於天氣，不穩定。綜合使用柴油發電機和光伏陣列的混合供電系統和單一能源的獨立系統相比就可以提供不依賴於天氣的能源。
分散式光伏發電系統
分散式光伏發電系統，又稱分散式發電或分散式供能，是指在用戶現場或靠近用電現場配置較小的光伏發電供電系統，以滿足特定用戶的需求，支持現存配電網的經濟運行，或者同時滿足這兩個方面的要求。
分散式光伏發電系統的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電櫃、併網逆變器、交流配電櫃等設備，另外還有供電系統監控裝置和環境監測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發電系統的太陽能電池組件陣列將太陽能轉換輸出的電能，經過直流匯流箱集中送入直流配電櫃，由併網逆變器逆變成交流電供給建築自身負載，多餘或不足的電力通過聯接電網來調節。
安裝調試
太陽電池的安裝
安裝地點（防止遮擋），太陽電池支架，電池板的螺絲，電纜的選型（抗高低溫和紫外線老化），電纜的密封引出，方陣引出線，安裝方向、角度和安全，接頭注意牢靠和防腐；光伏電站還要考慮方陣基礎，安裝高度，電池板的一致性，接線箱（含防反充二級管和防雷保全器），太陽電池方陣間距以及方陣支架的接地等。
太陽電池的調試：
安裝結束要檢查正負極性，測量開路電壓和短路電流，並檢查接線質量；光伏電站安裝完畢要先測量總的電壓和電流，如果不正常，則應當斷開各個支路分別測量。
蓄電池的安裝
安裝位置儘可能靠近太陽電池的進線和控制器，電纜和接頭的選擇和連線（最好事先做好），蓄電池的安裝方向，安裝順序和安全，防止短路（使用絕緣工具），接頭注意絕緣、牢靠和防腐蝕；開口電池要注意安裝時不要泄漏，要求單獨放置；光伏電站蓄電池的安裝還要考慮蓄電池的組合。電池組電壓很高，為了避免誤觸電和以外短路，一般串聯迴路中留出一隻連線板先不接，與控制器接好後，確定無短路現象後最好再接通這一連線板。蓄電池室的地面防腐，蓄電池室的通風、防凍、防高溫、防爆和排水。
蓄電池的調試：
安裝結束（蓄電池和控制器兩側都已接好）要測量蓄電池的電壓，正負極性，並檢查接線質量和安全性。開口電池還要測量電液比重；太陽能光伏電站安裝完畢要先測量蓄電池總電壓和單只電壓。單只電壓要求一致（靜止開路電壓的差別不得超過0.1V）。如果是固定式電瓶，還應當測量比重（充滿後）和調整液面高度。安裝完畢要將蓄電池蓋蓋好，以免失水。
控制器的安裝
戶用控制器一般已經安裝在一體化機箱內。安裝時注意先連線蓄電池，再連線太陽電池和輸出，連線時注意正負極性並注意接線質量和安全性；光伏電站大型控制器一般都經過遠程運輸，所以就位後先檢查內部連線和螺絲是否鬆動，擰緊後再開始接線。大型控制器同樣要求先接入蓄電池。連線太陽電池時應當將太陽電池的輸入開關打在關斷狀態，以免拉弧。電站控制器一般都有防雷和抗干擾保護，因此就會有接地端，一定要接地（<10歐姆）。
控制器的調試：
安裝結束後，首先觀察蓄電池的電壓是否正常，然後測量充電電流，如果有條件，再觀察蓄電池的充滿保護和蓄電池欠壓保護電壓是否正確（一般出廠前已經調好）；光伏電站的大型控制器分為普通型和智慧型型。普通控制器只需要觀察蓄電池電壓、充電電流和放電電流，基本不須要調試。智慧型控制器在出廠前也已經調試好，一般現場也不須要調試，但可以檢查一下電壓設定點，溫度補償係數的設定，和手動功能是否正常。智慧型控制器一般還具有遠程通信功能，安裝完畢一定要對通信功能進行調試（需要MODEM、電話和手提電腦）。
逆變器的安裝
小型戶用逆變器一般已經安裝在一體化機箱內。接線前先將逆變器的輸入開關打至斷開狀態，然後接線，接線時注意正負極性並注意接線質量和安全性。接好線後首先測量從控制器過來的直流電的電壓是否正常，如果正常，再打開逆變器的輸入開關；光伏電站大型逆變器一般都經過遠程運輸，所以就位後先檢查內部連線和螺絲是否鬆動，擰緊後再開始接線。接線要求同小逆變器相同，但大功率逆變器一般都有防雷和抗干擾保護，因此就會有接地端，一定要接地（<10歐姆）。
逆變器的調試：
安裝結束後，如果輸入直流電壓正常，則在空載情況下（輸出開關處於斷開狀態），打開逆變器的輸出開關，等待逆變器的自檢（大約然後測量輸出電壓，如果正常則檢查負載電阻是否正常（電阻不得小於2歐姆），如果輸出沒有短路，則可以打開輸出開關，使逆變器工作，然後觀察逆變器的工作，30分鐘後檢查逆變器的溫升；光伏電站大型逆變器的調試過程也大致相同，但光伏電站一般都配有交流配電櫃，輸出負載電阻的檢查應當在配電櫃調試完成後測量，線路電阻同樣不得小於2歐姆。
其他設備的安裝
用戶系統還應當包括燈具、開關、插座的安裝，同樣要注意電纜的選取，安裝的可靠性和安全性；太陽能光伏電站還要安裝交流配電櫃、輸出限荷器、避雷針、防雷箱、輸電線路和進戶線等。
太陽能光伏發電系統安裝和使用時的其它注意事項：
1、太陽能光伏發電系統第一次安裝後應當現將蓄電池充滿，蓄電池充滿後再開始正式使用；
2、機間連線電纜的設計應當儘可能短，以減少電纜的損耗和成本。電纜的選取應當注意：導線壓降小於3％，導線溫度<20度，考慮導線的強度，機外連線不得低於0.25mm2；
3、太陽能光伏發電系統使用過程中如果出現連續陰天，應當適當減少負荷或適當縮短工作時間，儘可能避免蓄電池發生過放電。
發電原理
太陽能電池與蓄電池組成系統的電源單元，因此蓄電池性能直接影響著系統工作特性。
（1）電池單元：由於技術和材料原因，單一電池的發電量是十分有限的，實用中的太陽能電池是單一電池經串、並聯組成的電池系統，稱為電池組件（陣列）。單一電池是一隻矽晶體二極體，根據半導體材料的電子學特性，當太陽光照射到由P型和N型兩種不同導電類型的同質半導體材料構成的P-N結上時，在一定的條件下，太陽能輻射被半導體材料吸收，在導帶和價帶中產生非平衡載流子即電子和空穴。同於P-N結勢壘區存在著較強的內建靜電場，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。若在內建電場的兩側面引出電極並接上負載，理論上講由P-N結、連線電路和負載形成的迴路，於是就有“光生電流”流過，太陽能電池組件就實現了對負載的功率P輸出。
（2）電能儲存單元：太陽能電池產生的直流電先進入蓄電池儲存，蓄電池的特性影響著系統的工作效率和特性。蓄電池技術是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時間（發電時間）的影響。因此蓄電池瓦時容量和安時容量由預定的連續無日照時間決定。
設定原理
家用太陽能發電的設計需要考慮的因素：
1、家用太陽能發電在哪裡使用？該地日光輻射情況如何？
2、系統的負載功率多大？
3、系統的輸出電壓是多少，直流還是交流？
4、系統每天需要工作多少小時？
5、如遇到沒有日光照射的陰雨天氣，系統需連續供電多少天？
6、負載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流多大？
7、系統需求的數量。
系統組成
光伏系統是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電櫃、自動太陽能跟蹤系統、自動太陽能組件除塵系統等設備組成。其各部分設備的作用是：
太陽能電池
在有光照（無論是太陽光，還是其它發光體產生的光照）情況下，電池吸收光能，電池兩端出現異號電荷的積累，即產生“光生電壓”，這就是“光生伏特效應”。在光生伏打效應的作用下，太陽能電池的兩端產生電動勢，將光能轉換成電能，是能量轉換的器件。太陽能電池一般為矽電池，分為單晶矽太陽能電池，多晶矽太陽能電池和非晶矽太陽能電池三種。
原材料特點：
電池片：採用高效率（16.5%以上）的單晶矽太陽能片封裝，保證太陽能電池板發電功率充足。
玻璃：採用低鐵鋼化絨面玻璃（又稱為白玻璃），厚度3.2mm,在太陽電池光譜回響的波長範圍內(320-1100nm)透光率達91%以上，對於大於1200nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射，透光率不下降。
EVA：採用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優質EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連線劑。具有較高的透光率和抗老化能力。
TPT：太陽電池的背面覆蓋物—氟塑膠膜為白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，並因其具有較高的紅外發射率，還可降低組件的工作溫度，也有利於提高組件的效率。當然，此氟塑膠膜首先具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。
框線：所採用的鋁合金框線具有高強度，抗機械衝擊能力強。也是家用太陽能發電中價值最高的部分。
蓄電池組
太陽能蓄電池其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發出的電能並可隨時向負載供電。太陽能電池發電對所用蓄電池組的基本要求是：a.自放電率低；b.使用壽命長；c.深放電能力強；d.充電效率高；e.少維護或免維護；f.工作溫度範圍寬；g.價格低廉。目前我國與太陽能發電系統配套使用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池。配套200Ah以上的鉛酸蓄電池，一般選用固定式或工業密封式免維護鉛酸蓄電池，每隻蓄電池的額定電壓為2VDC；配套200Ah以下的鉛酸蓄電池，一般選用小型密封免維護鉛酸蓄電池，每隻蓄電池的額定電壓為12VDC。
充放電控制器
是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設備。由於蓄電池的循環充放電次數及放電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素，因此能控制蓄電池組過充電或過放電的充放電控制器是必不可少的設備。
逆變器
光伏逆變器是將直流電轉換成交流電的設備。由於太陽能電池和蓄電池是直流電源，而負載是交流負載時，逆變器是必不可少的。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和併網逆變器。獨立運行逆變器用於獨立運行的太陽能電池發電系統，為獨立負載供電。併網逆變器用於併網運行的太陽能電池發電系統。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單，造價低，但諧波分量大，一般用於幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統。正弦波逆變器成本高，但可以適用於各種負載。
逆變器保護功能：a、過載保護；b、短路保護；c、接反保護；d、欠壓保護；e、過壓保護；f、過熱保護。
交流配電櫃
其在電站系統的主要作用是對備用逆變器的切換功能，保證系統的正常供電，同時還有對線路電能的計量。
系統優劣
優點
1、太陽能取之不盡，用之不竭，地球表面接受的太陽輻射能，能夠滿足全球能源需求的1萬倍。只要在全球4%沙漠上安裝太陽能光伏系統，所發電力就可以滿足全球的需要。太陽能發電安全可靠，不會遭受能源危機或燃料市場不穩定的衝擊；
2、太陽能隨處可處，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路的損失；
3、太陽能不用燃料，運行成本很低；
4、太陽能發電沒有運動部件，不易用損壞，維護簡單，特別適合於無人值守情況下使用；
5、太陽能發電不會產生任何廢棄物，沒有污染、噪聲等公害，對環境無不良影響，是理想的清潔能源；
6、太陽能發電系統建設周期短，方便靈活，而且可以根據負荷的增減，任意添加或減少太陽能方陣容量，避免浪費。
缺點
1、地面套用時有間歇性和隨機性，發電量與氣候條件有關，在晚上或陰雨天就不能或很少發電；
2、能量密度較低，標準條件下，地面上接收到的太陽輻射強度為1000W/M^2。大規格使用時，需要占用較大面積；
3、價格仍比較貴，為常規發電的3~15倍，初始投資高。
套用領域
用戶太陽能電源：
（1）小型電源10-100W不等，用於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家庭屋頂併網發電系統
（3）光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。
交通領域：
如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標誌燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。
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。
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、石油鑽井平台生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。
家庭燈具電源：
如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。
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。
太陽能建築：
太陽能建築將太陽能發電與建築材料相結合，使得未來的大型建築實現電力自給，是未來一大發展方向。
其他領域包括：
（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髮電系統；
（3）海水淡化設備供電；
（4）衛星、太空飛行器、空間太陽能電站等。
