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(zhuǎn)化為電能,不經(jīng)過蓄電池儲(chǔ)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(jí)電站,主要特點(diǎn)是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng),由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)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(yīng)原理制成的,它是將太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)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(shí),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(biāo)準(zhǔn)接口相連接,像一個(gè)小型的發(fā)電廠;另一類是獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng),即在自己的閉路系統(tǒng)內(nèi)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(zhuǎn)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(dú)立式發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列首先會(huì)將接收來的太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)換成電能供給負(fù)載,并將多余能量經(jīng)過充電控制器后以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在蓄電池中。
組成
(1)太陽能電池組件。
一個(gè)太陽能電池只能產(chǎn)生大約0.5V的電壓,遠(yuǎn)低于實(shí)際使用所需電壓。為了滿足實(shí)際應(yīng)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(dǎo)線連接。如一個(gè)元件上,太陽能電池的數(shù)量是36片,這意味著一個(gè)太陽能元件大約能產(chǎn)生17V的電壓。
通過導(dǎo)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(fēng)、防雹、防雨的能力,廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域和系統(tǒng)。當(dāng)應(yīng)用領(lǐng)域需要較高的電壓和電流而單個(gè)元件不能滿足要求時(shí),可把多個(gè)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(fù)載是交流負(fù)載,所以逆變器是不可缺少的。逆變器按運(yùn)行方式,可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng),為獨(dú)立負(fù)載供電;并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)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(dāng)太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時(shí),可將剩余電能饋入公共電網(wǎng),向電網(wǎng)供電(賣電);當(dāng)太陽能光伏系統(tǒng)提供的電力不足時(shí),由電能向負(fù)載供電(買電)。由于向電網(wǎng)供電時(shí)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(dāng)太陽能光伏系統(tǒng)供電不足時(shí),則由公共電網(wǎng)向負(fù)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(shí)際上是具有自動(dòng)運(yùn)行雙向切換的功能。一是當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)因多云、陰雨天及自身故障等導(dǎo)致發(fā)電量不足時(shí),切換器能自動(dòng)切換到電網(wǎng)供電一側(cè),由電網(wǎng)向負(fù)載供電;二是當(dāng)電網(wǎng)因?yàn)槟撤N原因?qū)嵢煌k姇r(shí),光伏系統(tǒng)可以自動(dòng)切換使電網(wǎng)與光伏系統(tǒng)分離,成為獨(dú)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(shí)斷開為一般負(fù)載的供電,接通對(duì)應(yīng)急負(fù)載的供電。一般切換型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)都帶有儲(chǔ)能裝置。
(4)有儲(chǔ)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(chǔ)能裝置。帶有儲(chǔ)能裝置的光伏系統(tǒng)主動(dòng)性較強(qiáng),當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)停電、限電及故障時(shí),可獨(dú)立運(yùn)行,正常向負(fù)載供電。因此帶有儲(chǔ)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(shè)備、加油站、避難場所指示及照明等重要或應(yīng)急負(fù)載的供電系統(tǒng)。