[科普中國]-獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)

概述

典型的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能陣列及與之相連的電池組成，如圖所示。在有陽光的時候，光伏發(fā)電陣列給負荷提供功率并給電池充電，其他情況電池給負荷提供功率。采用逆變器將陣列與電池的直流功率轉化為60Hz或50Hz的功率。有很寬范圍額定功率的逆變器可以利用，其效率從85%～95%。為了提高可靠性，可將陣列用絕緣二極管分成一塊一塊的。在這種設計中，如果一串太陽能陣列失效，失效的部分不會成為剩余部分的負荷或將其短路。為了提高可靠性建議采用多個逆變器。2

獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)分類獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。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。獨立光伏系統(tǒng)可分為直流光伏發(fā)電系統(tǒng)和交流光伏發(fā)電系統(tǒng)兩大類。

直流光伏發(fā)電無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)

無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點是用電負載是直流負載，對負載使用時間沒有要求，負載主要在白天使用。太陽能電池與用電負載直接連接，有陽光時就發(fā)電供負載工作，無陽光時就停止工作。系統(tǒng)不需要使用控制器，也沒有蓄電池儲能裝置。無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點是省去了能量通過控制器及在蓄電池的存儲和釋放過程中造成的損失，提高了太陽能利用效率。這種系統(tǒng)最典型的應用是太陽能光伏水泵。

有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)

有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池、充放電控制器、蓄電池以及直流負載等組成。有陽光進，太陽能電池將光能轉換為電能供負載使用，并同時向蓄電池存儲電能。夜間或陰雨天時，則由蓄電池向負載供電。這種系統(tǒng)應用廣泛，小到太陽能草坪燈、庭院燈，大到遠離電網(wǎng)的移動通信基站、微波中轉站，邊遠地區(qū)農(nóng)村供電等。當系統(tǒng)容量和負載功率較大時，就需要配備太陽能電池方陣和蓄電池組了。3

交流光伏發(fā)電交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)

交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)與直流光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，交流光伏發(fā)電系統(tǒng)多了一個交流逆變器，用以把直流電轉換成交流電，為交流負載提供電能。交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)即能為直流負載供電，也能為交流負載供電。

市電互補型光伏發(fā)電系統(tǒng)

市電互補型光伏發(fā)電系統(tǒng)，就是在獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中以太陽能光伏發(fā)電為主，以普通220V交流電補充電能為輔。這樣光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池和蓄電池的容量都可以設計得小一些，基本上是當天有陽光，當天就用太陽能發(fā)的電，遇到陰雨天時就用市電能量進行補充。我國大部分地區(qū)多年都有2/3以上的晴好天氣，這樣形式即減小了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一次性投資，又有顯著的節(jié)能減排效果，是太陽能光伏發(fā)電在現(xiàn)階段推廣和普及過程中的一個過度性的好辦法。

市電互補光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用舉例。某市區(qū)路燈改造，如果將普通路燈全部換成太陽能路燈，一次性投資很大，無法實現(xiàn)。而如果將普通路燈加以改造，保持原市電供電線路和燈桿不動，更換節(jié)能型光源燈具，采用市電互補光伏發(fā)電形式，用小容量的太陽能電池和蓄電池（僅夠當天使用，也不考慮連續(xù)陰雨天數(shù)），就構成了市電互補型太陽能光伏路燈，投資減少一半以上，節(jié)能效果顯著。3

獨立光伏系統(tǒng)應用獨立光伏電站也稱孤立光伏電站。在光照條件較好且負載需求量相對較大的無電村鎮(zhèn)、海島，在兒公里范用內用戶相對集中的無電漢域適宜建立獨立光伏電站二目前獨立光伏電站容量規(guī)模在幾千瓦到幾十千瓦。電站由光伏電池板陣列，蓄電池和變換器、能愉蒼理器、配電和輸電系統(tǒng)構成。發(fā)電系統(tǒng)自天完成對蓄電池的充電，同時電給光伏水泵、加工機器等供電，進行抽水、蓄水和加工作業(yè)，晚間完成對蓄電池的逆變放電控制，實現(xiàn)對負載的供電，設計獨立電站時，考慮蓄電池的合理使用是很重要的一個環(huán)節(jié)，尤其是對夜間用電或存在用電高比率的電動機類動負荷。1