光伏发电系统概论(详)
154页1、光伏发电系统概述 一、太阳能光伏发电系统的应用、构成、分类用途、基本工作原理二、 BIPV系统与风光互补系统三、太阳能光伏系统的相关设计四、太阳能光伏发电系统的安装施工与检查测试五、太阳能光伏发电系统的运行维护与故障排查目 录1、太阳能光伏发电系统的应用(1)通信领域的应用(2)公路、铁路、航运等交通领域的应用(3)石油、海洋、气象领域的应用(4)农村和边远无电地区应用(5)太阳能光伏照明方面的应用(6)大型光伏发电系统(电站)的应用(7)太阳能光伏建筑一体化并网发电系统(BIPV)(8)太阳能电子商品及玩具的应用(9)其它领域的应用一、太阳能光伏发电系统的应用、构成、工作原理与分类通过太阳能电池将太阳敷设能转换为电能的发电系统称为太阳能光伏发电系统, 虽然应用形式多种多样,应用规模也跨度很大,但太阳能光伏发电系统的组成结构和工作原理却基本相同。其主要结构由以下构成:(1)太阳能电池组件或方阵 用于发电(2)蓄电池 用于储存电(3)光伏控制器 用于控制整个系统的工作状态(4)交流逆变器 用于将组件或者电池输出的直流电转换为交流电(5)光伏发电系统附属设施 包括直流配线系统、交流配电系统
2、、运行监控和检测系统、防雷和接地系统等2、太阳能光伏发电系统的基本构成3、太阳能光伏发电系统的分类及工作原理1.3.1 分类太阳能光伏发电系统从大类上可分为独立(离网)光伏发电系统和并网光伏发电 系统两大类。其中,独立光伏发电系统又可分为直流光伏发电系统和交流光伏发电系统以及交 直流混合光伏发电系统。而在直流光伏发电系统中又可分为有蓄电池和无蓄电池的系 统。在并网光伏发电系统中,也分为有逆流光伏发电系统和无逆流光伏发电系统,并 根据用途也分为有蓄电池和无蓄电池的系统。光伏发电系统的分类及具体应用可参看 表1-1。表1-11.3.2 各类系统工作原理 1.3.2.1 独立光伏发电系统构成及原理独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。主要由太阳能电池组件、控制 器、蓄电池组成,若要为交流负载供电,还需要配置交流逆变器。图1-1是独立太阳能光伏发电系统的工作原理示意图。光伏发电的核心部 件是太阳能电池板,它将阳光的光能直接转换为电能,并通过控制器将电能存储 于蓄电池中。当负载用电时,蓄电池中的电能通过控制器合理的分配到各负载上 。电池板产生的电流为直流电,可以直接以直流电的形式应用,也可以用交
3、流逆 变器将其转换成交流电供交流负载使用。太阳能发电的电能可以即发即用,也可 以用储能装置将电能储存起来,在需要时使用。下面将根据用电负载的特点,分别讲下各种独立光伏发电系统的构成及原 理。图1-1无蓄电池的直流 光伏发电系统如图1-2所示 ,该系统的特点是用电负 载是直流负载,对负载使 用时间没有要求,负载主 要是在白天使用。太阳能电池组件 与用电负载直接连接,有 阳光时就发电供负载工作 ,无阳光时就停止工作。 系统不需要控制器,也没 有蓄电储能装置。该系统的优点是 省去了电能通过控制器及 在蓄电池的存储和释放过 程中的能量损耗,提高了 太阳能的利用效率。(1) 无蓄电池的直流光伏发电系统图1-2有蓄电池的直流光伏 发电系统如图1-3所示,该 系统的由太阳能电池组件 、充放电控制器、蓄电池 及直流负载组成。有阳光 时,组件将光能转换为电 能供负载使用,并同时想 蓄电池存储电能。夜间或 者阴雨天时,则由蓄电池 向负载供电。这种系统应用广泛, 如表1-1所示。当系统容量 和负载功率较大时,就需 要配备组件方阵和蓄电池 组。(2) 有蓄电池的直流光伏发电系统图1-3交流及交直流 混合光伏发
4、电系统 如图1-4所示。与直 流光伏发电系统相 比,交流发电系统 多了一个交流逆变 器,用以把直流电 转换为交流电,为 交流负载供电。交直流混合系 统则既能为直流负 载供电,又能为交 流负载供电。(3) 交流及交直流混合光伏发电系统图1-4所谓市电互补型光 伏发电系统,就是在独 立光伏发电系统中以太 阳能光伏发电为主,以 普通220V交流市电补充 电能为辅,如图1-5所示 。这样发电系统中太阳 能电池和蓄电池的容量 都可以设计的小一些, 有阳光时利用阳光发电 使用,无阳光时用市电 补充。这种形式的原理与 下面要介绍的无逆流并 网型光伏发电系统有相 似处,但不能等同于并 网应用。(4) 市电互补型光伏发电系统图1-5并网光伏发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换为符合 市电电网要求的直流电之后直接接入公共电网。从集中度来看既有集中式大型并 网光伏系统(国家级电站,发电直接输电网后统一调配,但一次性投资大、建设 周期长、占地面积大),也有分散式小型并网光伏系统(住宅、重要或应急负载 、光伏建筑一体化。投资小、建设快、占地面积小)。图1-6是并网太阳能光伏发电系统的工作原理示意
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