光伏發(fā)電原理

在光照條件下，太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動勢，通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達到系統(tǒng)輸入電壓的要求。再通過充放電控制器對蓄電池進行充電，將由光能轉(zhuǎn)換而來的電能貯存起來。

晚上，蓄電池組為逆變器提供輸入電，通過逆變器的作用，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，輸送到配電柜，由配電柜的切換作用進行供電。蓄電池組的放電情況由控制器進行控制，保證蓄電池的正常使用。光伏電站系統(tǒng)還應有限荷保護和防雷裝置，以保護系統(tǒng)設(shè)備的過負載運行及免遭雷擊，維護系統(tǒng)設(shè)備的安全使用。

太陽能光伏系統(tǒng)的組成

1、太陽能板

太陽能電池板是太陽能光伏系統(tǒng)中的核心部分，太陽能電池板的作用是將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能后，輸出直流電存入蓄電池中。太陽能電池板是太陽能光伏系統(tǒng)中最重要的部件之一，其轉(zhuǎn)換率和使用壽命是決定太陽電池是否具有使用價值的重要因素。

2、控制器

太陽能控制器是由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開關(guān)功率管等組成。

3、蓄電池

蓄電池的作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。

4、逆變器

太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能光伏系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。

光伏發(fā)電系統(tǒng)有哪些分類

1、獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)

獨立光伏發(fā)電也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電。主要由太陽電池組件、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，獨立光伏電站包括邊遠地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)、太陽能戶用電源系統(tǒng)、通信信號電源、陰極保護、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

2、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

并網(wǎng)光伏發(fā)電就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。可以分為帶蓄電池的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和不帶蓄電池的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，帶有蓄電池的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性，可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng)，還具有備用電源的功能，當電網(wǎng)因故停電時可緊急供電；帶有蓄電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常常安裝在居民建筑；不帶蓄電池的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)不具備可調(diào)度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統(tǒng)上。

3、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)又可分為集中式大型并網(wǎng)光伏電站和分布式光伏系統(tǒng)。集中式大型并網(wǎng)光伏電站的主要特點是能將所發(fā)電直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大。而分布式光伏系統(tǒng)，有投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點。

光伏發(fā)電的利與弊

優(yōu)勢

1、廣泛性

太陽光照射地球表面，不限地域，無論陸地、海洋、高山或是平地，都可以開發(fā)利用，雖然照射時間和強度不同，但其分布廣泛，不會因為地域或天氣等原因無法獲取。

2、無限性和可持續(xù)性

根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年。在生態(tài)污染愈加嚴峻的今天，太陽能資源取之不盡用之不竭，是一種真正可再生的清潔能源。

3、安裝地點靈活

建筑物的屋頂開闊，擁有不受建筑物朝向影響、接受光照時間長、最大程度避免陰影干擾等優(yōu)勢。光伏發(fā)電不僅能夠安裝在住宅設(shè)施屋頂上，也能夠安裝在工業(yè)規(guī)模的設(shè)施中，通過太陽能發(fā)電獲取電能來滿足建筑物內(nèi)的用電需求。在鄉(xiāng)村振興領(lǐng)域，屋頂分布式光伏技術(shù)的發(fā)展也可有效解決縣域地區(qū)的用電問題。

4、綠色環(huán)保

光伏發(fā)電本身不消耗燃料，不排放包括溫室氣體和其他廢氣在內(nèi)的任何物質(zhì)，不污染空氣，不產(chǎn)生噪聲。

5、提高國家能源穩(wěn)定性

通過光伏發(fā)電，人們可以減少對化石燃料發(fā)電的依賴，有效避免能源危機或燃料市場不穩(wěn)定而造成的沖擊，從而提高國家能源安全性。

6、運維成本低

光伏發(fā)電無機械傳動部件，運行穩(wěn)定可靠。一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽能電池組件就能發(fā)電，加之自動控制技術(shù)的廣泛運用，基本上可實現(xiàn)無人值守，維護成本低。

不足

1、能量供應不穩(wěn)定

光伏發(fā)電量會受到季節(jié)變化、天氣情況、晝夜交替以及太陽輻射強度的影響。長期的雨雪天、陰天甚至云層的變化都會影響光伏發(fā)電，當沒有太陽的時候就不能發(fā)電或者發(fā)電量很小，會影響用電設(shè)備的正常使用。

2、占地面積廣

由于太陽光照射的能量分布密度小，這導致光伏發(fā)電大規(guī)模應用時，設(shè)備占地面積相對其他發(fā)電設(shè)備較大。集中式地面光伏電站動輒占地上千畝。

3、地域依賴性強

由于地理位置不同，氣候不同，各地區(qū)日照資源相差很大。部分光能資源豐富地區(qū)距離用電負荷中心較遠，且當?shù)亟?jīng)濟欠發(fā)達，消納能力弱，需要通過輸電網(wǎng)遠距離集中外送，導致光伏發(fā)電產(chǎn)生的能量不可避免地出現(xiàn)損耗。

4、并非所有建筑物都能安裝光伏系統(tǒng)

有些屋頂實在太狹窄，找不到空間來建造光伏方陣。另一些則被遮擋，無法獲得產(chǎn)生足夠能量所需的陽光。雖然有像陰影優(yōu)化器和追蹤軸這樣的技術(shù)來緩解這些問題，但也只能有限的提升一些項目收益。

5、電能儲存成本高

儲能電池是光儲系統(tǒng)中最昂貴的組件。并不是所有的光伏系統(tǒng)都需要電池，但當在電網(wǎng)中斷的場景下，電池就成為必須的了。同樣的，需要備用電源的企事業(yè)單位，也需要這些儲能電池。

6、前期投入大

安裝一套光伏系統(tǒng)是昂貴的——至少在前期是如此。一個普通家庭每月的電費大概100~300元，如果在住宅屋頂安裝20KW的光伏系統(tǒng)需要支出8萬元左右的費用。一個生產(chǎn)型企業(yè)如果在車間屋頂安裝500KW分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)需要的費用是175萬左右。

影響光伏發(fā)電效率的因素有哪些

1、太陽電池組件的效率，太陽電池的效率在不斷提高，太陽能光伏電池主流的材料是硅，因此硅材料的轉(zhuǎn)化率一直是制約整個產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展的重要因素。

2、太陽輻射量，在電池組件的轉(zhuǎn)換效率一定的情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量是由太陽的輻射強度決定的。

3、太陽電池組件的傾斜角度，對于傾斜面上的太陽輻射總量及太陽輻射的直散分離原理。

4、組合損失，凡是串連就會由于組件的電流差異造成電流損失；凡是并連就會由于組件的電壓差異造成電壓損失；組合損失可以達到8%以上，中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準規(guī)定小于10%。

5、組件遮擋包括灰塵遮擋、積雪遮擋、雜草、樹木、電池板及其他建筑物等遮擋，遮擋會降低組件接收到的輻射量，影響組件散熱，從而引起組件輸出功率下降，還有可能導致熱斑。

6、溫度特性，溫度上升1℃，晶體硅太陽電池：最大輸出功率下降0.04%，開路電壓下降0.04%(-2mv/℃)，短路電流上升0.04%。為了避免溫度對發(fā)電量的影響，應該保持組件良好的通風條件。

7、線路損失，系統(tǒng)的直流、交流回路的線損要控制在5%以內(nèi)。為此，設(shè)計上要采用導電性能好的導線，導線需要有足夠的直徑。施工不允許偷工減料。系統(tǒng)維護中要特別注意接插件以及接線端子是否牢固。

8、控制器、逆變器效率，控制器的充電、放電回路壓降不得超過系統(tǒng)電壓的5%。并網(wǎng)逆變器的效率目前都大于95%，但是這是有條件的。

9、例行維護檢修是電站必須進行的工作，安排好檢修計劃可以減少損失電量。電站應結(jié)合自身情況，合理制定檢修時間，同時應提升檢修的工作效率，減少電站因正常維護檢修而損失的發(fā)電量。

10、光伏發(fā)電系統(tǒng)中設(shè)備故障停機直接影響電站的發(fā)電量，如逆變器以上的交流設(shè)備若發(fā)生故障停機，那么造成的損失電量將是巨大的。另外，設(shè)備雖然在運行但是不在最佳性能狀態(tài)運行，也會造成電量損失。

光伏發(fā)電站的場地怎么選

1、擬建地面積大，土地成本低，盡量能整塊提供大于等于1000畝。

2、擬建地附近有生產(chǎn)生活設(shè)施齊全，生活用電、用水、用氣方便。

3、擬建地附近用電負荷較大，利于就地消納光伏發(fā)電。

4、擬建地附近有變電站或輸電線路，并有備用間隔或有條件輸出光伏發(fā)電。

5、擬建地附近居民成分簡單，社會治理穩(wěn)定，政府辦事效率較高，地上附著物不多或?qū)碣r償較少。

6、擬建地政府對新能源產(chǎn)業(yè)，特別是光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的支持力度。

7、擬建地附近歷年來無地震、水災、風災等較大自然災害，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

8、擬建地地勢平緩，土質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

9、擬建地附近上風口無大型冶煉、化工、火電、石化等產(chǎn)生大量粉塵和煙霧等污染性企業(yè)。

10、光熱條件，也就是說日照量比較充足，不可以有長期的陰天，雨雪天氣，陽光要炙熱強烈。

光伏發(fā)電屋頂要求

1、有獨立屋頂或者屋頂產(chǎn)權(quán)清晰

2、屋頂有足夠的光照

電站一般安裝在朝南屋面，這樣才能更好地保證每天有足夠的光照；再者，樹木、電線桿、女兒墻等等外在障礙物也會影響太陽光線，安裝前都需要考慮到這些因素。

3、屋頂有足夠的面積

屋頂面積是比較直觀的一個因素，粗略估算，3KW系統(tǒng)安裝面積在22~35㎡左右，4KW系統(tǒng)在30~50㎡左右，5KW系統(tǒng)在45~60㎡左右。

4、屋頂有足夠的承重能力

屋頂承重問題是光伏電站設(shè)計初期必須考慮到的問題。目前，我國大多數(shù)分布式光伏發(fā)電項目是在現(xiàn)有屋頂上建設(shè)完成的，考慮到屋面的結(jié)構(gòu)、年限等不確定因素，作為項目申報的必備條件，需要針對屋頂?shù)某休d能力出具復核報告，以確保前期的施工及后期的安全運營。

光伏發(fā)電的使用壽命是多少年

光伏發(fā)電一般是20~35年的使用壽命時間，這個要看加裝電站所用的材料，自由選擇高質(zhì)量高規(guī)格的材料建光伏電站，用于的壽命會長很多。建光伏電站要找專業(yè)人士操作者，不然有可能影響電站的發(fā)電效率和使用壽命。