光伏电站梳理

  • 2019-01-18
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光伏电站作为整个光伏行业产业的下游,涵盖的范围很广泛,本文从光伏电站系统流程及光伏电站的分类,及每类光伏电站包含的设备做了简单的梳理。

  摘要:光伏电站作为整个光伏行业产业的下游,涵盖的范围很广泛,本文从光伏电站发电原理及光伏电站的分类,及每类光伏电站包含的设备做了简单的梳理。

  我国对太阳能资源的利用已经有很多年了,随着太阳能资源开发利用的不断深入,光伏电站的建设在光伏领域占了很大一部分的市场。

  光伏电站的发电原理

  光伏电站系统的工作原理利用太阳能电池串或并联成光伏组件方阵,光伏组件方阵利用光生伏特效应将太阳能转换成电能。生产的电能输出方式根据其用途可分为两种,一种是将太阳能电池产生的直流电通过逆变器转换成交流电,并入公共电网中;另一种是分两方面输出,一方面将产生的电能通过控制器将电能输出给逆变器,转换成交流电之后直接给负载供电,另一方面,在阳光充足的条件下,除了给负载供电之外,多余的电量通过控制器给蓄电池充电,将多余的电量储存起来,在光照不足或者夜晚时再释放出来,供负载使用。

  太阳能电池的发电原理主要是利用了半导体材料的光生伏特效应。在光照条件下,太阳能电池从太阳能中吸收能量,P型半导体和N型半导体的的共价键得到激发,电子向N型半导体移动,P型半导体形成空穴,形成电子-空穴对,接上外部负载后,电子移动,形成电压。

  光伏电站分类方案及系统设备

  (1)并网发电系统

  并网发电系统将所发电量通过逆变器转换成和公共电网同幅、同频、同相的交流电,输送给公共电网,然后由公共电网统一给用户供电。并网电站主要包括太阳能电池组件、控制器、汇流箱、逆变器、支架,并网发电系统不需要储蓄电池,这一方面能够减少能量在储存和释放中的损失,另一方面,在建设电站时,节约了很多成本,减小了占地面积。

  (2)离网发电系统

  离网发电系统也可被称为独立发电系统,其相较于并网发电主要是因为其所发电量供给用户自发自用,不与公共的电力系统相连接,独立运行,常常分布在偏远地区的屋顶、便携式电源、太阳能汽车等。离网发电系统的主要组成包括太阳能电池组件、控制器、蓄电池、汇流箱、支架、逆变器。

  (3)系统设备

  光伏组件方阵,由太阳能电池按照串联或者并联的方式连接,将太阳能转换成电能,在光伏电站系统中属于核心部分。目前,应用于光伏电站的太阳能电池主要有三类,单晶硅电池组件、多晶硅电池组件、非晶硅电池组件,其市场占比分别为70%,25%和5%。

  逆变器在光伏电站中起到转换作用,将光伏组件方阵产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载或者电网所需的交流电。逆变器根据其输出电流频率可分为三类,工频逆变器、中频逆变器和高频逆变器,这三类逆变器对应的频率分别为50~60HZ、400HZ~几十KHZ、及几十KHZ到MHZ。

  汇流箱也是光伏电站中必不可少的部分,他安装在太阳能电池组成的方阵里面,其作用主要是将太阳能电池组件串的直流电缆,接入后进行汇流,再与并网逆变器或者直流防雷配电柜连接。逆变器能够保障光伏系统在维护、检查的时候易于切断电路,在光伏系统发生故障的时候能将停电范围缩到最小。从汇流箱的功能上来看可分为三类,一种是基础款,不带防反和监控功能;第二种带防反功能,没有监控功能;第三种既有防反功能又有监控功能,是汇流箱中功能最全的,成本和价格在这三款中也是最高的。

  蓄电池是离网发电系统中的储能部分,是离网发电系统中必不可少的部分,其将太阳能电池产生的电量储存起来,在需要时再将能量释放,给负载供电。用在太阳能电池的储能材料有很多种,如铅酸电池、镍镉电池、锂离子电池等等。鉴于铅酸电池的性能稳定,安全可靠,优越的性价比,成为大多数用户的选择。

  结语

  光伏电站作为整个光伏产业链的下游,也是一个庞大的市场,主要包含两种方式,并网发电和离网发电。这两类电站主要应用在不同的场景,并网发电系统需要将产生的电能输入到公共电网;离网发电系统是一个独立的发电系统,适用于无法并网或者电力不稳的地方,如偏远地区或者海岛等。

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