概念
光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)(太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng))通過把光能轉化為電能,不經(jīng)過蓄電池儲能,直接通過并網(wǎng)逆變器,把電能送上電網(wǎng)。
集中式大型并網(wǎng)電站一般都是國家級電站,主要特點是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng),由電網(wǎng)統(tǒng)一調配向用戶供電;也有分布式小型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng),是并網(wǎng)發(fā)電的主流。
原理
太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)是利用光生伏打效應原理制成的,它是將太陽輻射能量直接轉換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。它主要由太陽能電池方陣和逆變器兩部分組成。白天有日照時,太陽能電池方陣發(fā)出的電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器將電能直接輸送到交流電網(wǎng)上。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類,一類是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),即和公用電網(wǎng)通過標準接口相連接,像一個小型的發(fā)電廠;另一類是獨立式發(fā)電系統(tǒng),即在自己的閉路系統(tǒng)內部形成電路。
并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過光伏組將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉換后變成高壓直流電,經(jīng)過逆變器逆變后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流;而獨立式發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉換成電能供給負載,并將多余能量經(jīng)過充電控制器后以化學能的形式儲存在蓄電池中。
組成
(1)太陽能電池組件。
一個太陽能電池只能產(chǎn)生大約0.5V的電壓,遠低于實際使用所需電壓。為了滿足實際應用,需要把太陽能電池連接成元件。太陽能電池元件包含一定數(shù)量的太陽能電池,這些太陽能電池通過導線連接。如一個元件上,太陽能電池的數(shù)量是36片,這意味著一個太陽能元件大約能產(chǎn)生17V的電壓。
通過導線連接的太陽能電池被密封成的物理單元被稱為太陽能電池元件,具有一定的防腐、防風、防雹、防雨的能力,廣泛應用于各個領域和系統(tǒng)。當應用領域需要較高的電壓和電流而單個元件不能滿足要求時,可把多個元件組成太陽能電池方陣,以獲得所需要的電壓和電流。
(2)直流/交流逆變器
由于太陽能電池發(fā)出的是直流電,而一般的負載是交流負載,所以逆變器是不可缺少的。逆變器按運行方式,可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng),為獨立負載供電;并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)將發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)。逆變器按輸出波形又可分為方波逆變器和正弦波逆變器。
系統(tǒng)分類
(1)有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
當太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時,可將剩余電能饋入公共電網(wǎng),向電網(wǎng)供電(賣電);當太陽能光伏系統(tǒng)提供的電力不足時,由電能向負載供電(買電)。由于向電網(wǎng)供電時與電網(wǎng)供電的方向相反,所以稱為有逆流光伏發(fā)電系統(tǒng)。
(2)無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)即使發(fā)電充裕也不向公共電網(wǎng)供電,但當太陽能光伏系統(tǒng)供電不足時,則由公共電網(wǎng)向負載供電。
(3)切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
所謂切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),實際上是具有自動運行雙向切換的功能。一是當光伏發(fā)電系統(tǒng)因多云、陰雨天及自身故障等導致發(fā)電量不足時,切換器能自動切換到電網(wǎng)供電一側,由電網(wǎng)向負載供電;二是當電網(wǎng)因為某種原因實然停電時,光伏系統(tǒng)可以自動切換使電網(wǎng)與光伏系統(tǒng)分離,成為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)工作狀態(tài)。有些切換型光伏發(fā)電系統(tǒng),還可以在需要時斷開為一般負載的供電,接通對應急負載的供電。一般切換型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)都帶有儲能裝置。
(4)有儲能裝置的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
就是在上述幾類光伏發(fā)電系統(tǒng)中根據(jù)需要配置儲能裝置。帶有儲能裝置的光伏系統(tǒng)主動性較強,當電網(wǎng)出現(xiàn)停電、限電及故障時,可獨立運行,正常向負載供電。因此帶有儲能裝置的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可以作為緊急通信電源、醫(yī)療設備、加油站、避難場所指示及照明等重要或應急負載的供電系統(tǒng)。