光伏电站的组成

光伏电站的组成
光伏电站的组成
太阳能光伏电站的系统是由太阳能电池⽅阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜、防雷系统、汇流箱、直流配电柜、环境监测系统、监控系统及太阳能跟踪系统等设备组成。

1.电池⽅阵
在有光照（⽆论是太阳光，还是其它发光体产⽣的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产⽣“光⽣电压”，这就是“光⽣伏特效应”。

在光⽣伏特效应的作⽤下，太阳能电池的两端产⽣电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。

太阳能电池⼀般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和⾮单晶硅太阳能电池三种。

单晶硅：⼤规模⽣产转化率：19.8——21%；⼤多在17.5%。

⽬前来看再提⾼效率超过30%以上的技术突破可能性较⼩。

多晶硅：⼤规模⽣产转化率：18——18.5%；⼤多在16%。

和单晶硅⼀样，因材料物理性能限制，要达到30%以上的转化率的可能性较⼩。

砷化镓：砷化镓太阳能电池组的转化率⽐较⾼，约23%。

但是价格昂贵，多⽤于航空航天等重要地⽅。

基本没有规模化产业化的实⽤价值。

溥膜：薄膜光伏电池具有轻薄、质轻、柔性好等优势，应⽤范围⾮常⼴泛，尤其适合⽤在光伏建筑⼀体化之中。

如果薄膜电池组件效率与晶硅电池相差⽆⼏，其性价⽐将是⽆可⽐拟的。

在柔性衬底上制备的薄膜电池，具有可卷曲折叠、不拍摔碰、重量轻、弱光性能好等优势，将来的应⽤前景将会更加⼴阔。

⽬前⾮晶硅薄膜转化率9%左右。

⾮晶硅的转化率却有希望提升得更⾼。

效率衰减：晶硅光伏组件安装后，暴晒50——100天，效率衰减约2——3%，此后衰减幅度⼤幅减缓并稳定有每年衰减0.5——0.8%，20年衰减约20%。

单晶组件衰减要约少于多晶组件。

⾮晶光做组件的衰减约低于晶硅。

2.蓄电池组
其作⽤是贮存太阳能电池⽅阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。

太阳能电池发电对所⽤蓄电池组的基本要求是：a.⾃放电率低；b.使⽤寿命长；c.深放电能⼒强；d.充电效率⾼；e.少维护或免维护；f.⼯作温度范围宽；g.价格低廉。

⽬前我国与太阳能发电系统配套使⽤的蓄电池主要是铅酸蓄电池和镉镍蓄电池。

配套200Ah以上的铅酸蓄电池，⼀般选⽤固定式或⼯业密封式免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为2VDC；配套200Ah以下的铅酸蓄电池，⼀般选⽤⼩型密封免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为12VDC。

3.充放电控制器
是能⾃动防⽌蓄电池过充电和过放电的设备。

由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使⽤寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。

4.逆变器
是将直流电转换成交流电的设备。

由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，⽽负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。

逆变器按运⾏⽅式，可分为独⽴运⾏逆变器和并⽹逆变器。

独⽴运⾏逆变器⽤于独⽴运⾏的太阳能电池发电系统，为独⽴负载供电。

并⽹逆变器⽤于并⽹运⾏的太阳能电池发电系统。

逆变器按输出波型可分为⽅波逆变器和正弦波逆变器。

⽅波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量⼤，⼀般⽤于⼏百⽡以下和对谐波要求不⾼的系统。

正弦波逆变器成本⾼，但可以适⽤于各种负载。

逆变器保护功能：
过载保护；b、短路保护；c、接反保护；d、⽋压保护；e、过压保护；f、过热保护。

5.交流配电柜
其在电站系统的主要作⽤是对备⽤逆变器的切换功能，保证系统的正常供电，同时还有对线路电能的计量。

6.防雷系统
太阳电池⽅阵的⽀架采⽤⾦属材料并占⽤较⼤空间且⼀般放置在建筑物顶部或开阔地，在雷暴发⽣时，尤其容易受到雷击⽽毁坏，并且太阳电池组件和逆变器⽐较昂贵，为避免因雷击⽽造成经济损失，有效的防雷保护是必不可少的。

防雷系统结构⽰意图如下：
图2 太阳能电站并⽹发电系统防雷接地⽰意图
7.汇流箱
在太阳能光伏发电系统中，为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线使⽤到汇流箱。

我们可以将⼀定数量、规格相同的光伏电池串联起来，组成⼀个个光伏串列，然后再将若⼲个光伏串列并联接⼊光伏汇流防雷箱，在光伏防雷汇流箱内汇流后，通过控制器，直流配电柜，光伏逆变器，交流配电柜，配套使⽤从⽽构成完整的光伏发电系统，实现与市电并⽹。

为了提⾼系统的可靠性和实⽤性，在光伏防雷汇流箱⾥配置了光伏专⽤直流防雷模块、直流熔断器和断路器等，⽅便⽤户及时准确的掌握光伏电池的⼯作情况，保证太阳能光伏发电系统发挥最⼤功效。

8.直流配电柜
光伏直流配电柜主要应⽤在⼤型光伏电站，⽤来连接汇流箱与光伏逆变器。

并提供防雷及过流保护、监测光伏阵列的单串电流、电压及防雷器状态，短路器状态。

专业的电⽓设计、元件选型，可以保证长时间的稳定⼯作。

9.环境监测系统
环境监测系统由主采集器（箱）、太阳总辐射采集器、风速风向采集器、室外环境温度传感器（带轻型百叶箱）、表⾯温度传感器、总辐射传感器、风速传感器、风向传感器、RS485通讯、风杆、风横臂、传感器横臂等部件组成，完成对太阳能光伏系统的环境五种（室外环境温度、电池板表⾯温度、太阳光总辐射、风速和风向）数据监测。

10.太阳能监控系统
太阳能电站监控系统，采⽤以PLC可编程序控制器和现代计算机⽹络通讯技术为核⼼的计算机控制系统，并结合太阳能发电系统的特征，采⽤防电磁⼲扰和电磁兼容技术，实现对太阳能系统的控制。

它将模拟采集信号通过PLC程序处理后转送到本地监控计算机，反应设备的各种运⾏状态，以便我们能及时掌控和发现太阳能电站系统存在的问题和故障。

　
11.太阳能跟踪系统
太阳能跟踪系统是能够保持太阳能电池板随时正对太阳，使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动⼒装置，能够显著提⾼太阳能光伏组件的发电效率。

国内⾃主知识产权、⾸家完全不⽤电脑软件的太阳空间定位跟踪仪，具有国际领先⽔平，能够不受地域和外部条件的限制，可以在-50℃⾄70℃环境温度范围内正常使⽤；跟踪精度可以达到±0.001°，最⼤限度的提⾼太阳跟踪精度，完美实现适时跟踪，最⼤限度提⾼太阳光能利⽤率。