[科普中国]-独立光伏发电系统

概述

典型的独立光伏发电系统由太阳能阵列及与之相连的电池组成，如图所示。在有阳光的时候，光伏发电阵列给负荷提供功率并给电池充电，其他情况电池给负荷提供功率。采用逆变器将阵列与电池的直流功率转化为60Hz或50Hz的功率。有很宽范围额定功率的逆变器可以利用，其效率从85%～95%。为了提高可靠性，可将阵列用绝缘二极管分成一块一块的。在这种设计中，如果一串太阳能阵列失效，失效的部分不会成为剩余部分的负荷或将其短路。为了提高可靠性建议采用多个逆变器。2

独立光伏发电系统分类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。独立光伏系统可分为直流光伏发电系统和交流光伏发电系统两大类。

直流光伏发电无蓄电池的直流光伏发电系统

无蓄电池的直流光伏发电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，负载主要在白天使用。太阳能电池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。系统不需要使用控制器，也没有蓄电池储能装置。无蓄电池的直流光伏发电系统的优点是省去了能量通过控制器及在蓄电池的存储和释放过程中造成的损失，提高了太阳能利用效率。这种系统最典型的应用是太阳能光伏水泵。

有蓄电池的直流光伏发电系统

有蓄电池的直流光伏发电系统由太阳能电池、充放电控制器、蓄电池以及直流负载等组成。有阳光进，太阳能电池将光能转换为电能供负载使用，并同时向蓄电池存储电能。夜间或阴雨天时，则由蓄电池向负载供电。这种系统应用广泛，小到太阳能草坪灯、庭院灯，大到远离电网的移动通信基站、微波中转站，边远地区农村供电等。当系统容量和负载功率较大时，就需要配备太阳能电池方阵和蓄电池组了。3

交流光伏发电交流及交、直流混合光伏发电系统

交流及交、直流混合光伏发电系统与直流光伏发电系统相比，交流光伏发电系统多了一个交流逆变器，用以把直流电转换成交流电，为交流负载提供电能。交、直流混合光伏发电系统即能为直流负载供电，也能为交流负载供电。

市电互补型光伏发电系统

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交流电补充电能为辅。这样光伏发电系统中太阳能电池和蓄电池的容量都可以设计得小一些，基本上是当天有阳光，当天就用太阳能发的电，遇到阴雨天时就用市电能量进行补充。我国大部分地区多年都有2/3以上的晴好天气，这样形式即减小了太阳能光伏发电系统的一次性投资，又有显著的节能减排效果，是太阳能光伏发电在现阶段推广和普及过程中的一个过度性的好办法。

市电互补光伏发电系统的应用举例。某市区路灯改造，如果将普通路灯全部换成太阳能路灯，一次性投资很大，无法实现。而如果将普通路灯加以改造，保持原市电供电线路和灯杆不动，更换节能型光源灯具，采用市电互补光伏发电形式，用小容量的太阳能电池和蓄电池（仅够当天使用，也不考虑连续阴雨天数），就构成了市电互补型太阳能光伏路灯，投资减少一半以上，节能效果显著。3

独立光伏系统应用独立光伏电站也称孤立光伏电站。在光照条件较好且负载需求量相对较大的无电村镇、海岛，在儿公里范用内用户相对集中的无电汉域适宜建立独立光伏电站二目前独立光伏电站容量规模在几千瓦到几十千瓦。电站由光伏电池板阵列，蓄电池和变换器、能愉苍理器、配电和输电系统构成。发电系统自天完成对蓄电池的充电，同时电给光伏水泵、加工机器等供电，进行抽水、蓄水和加工作业，晚间完成对蓄电池的逆变放电控制，实现对负载的供电，设计独立电站时，考虑蓄电池的合理使用是很重要的一个环节，尤其是对夜间用电或存在用电高比率的电动机类动负荷。1