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光伏發(fā)電系統(tǒng)有哪些組件

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一個完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)通常由以下幾個主要組件構(gòu)成:

  1. 光伏組件(太陽能電池板):

    • 這是系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)將太陽光直接轉(zhuǎn)換成直流電(DC)。
    • 由多個相互連接的光伏電池(通常由硅材料制成)封裝在玻璃、背板和邊框內(nèi)組成。
    • 類型包括:單晶硅、多晶硅、薄膜太陽能電池等。
  2. 光伏逆變器:

    • 作用: 將光伏組件產(chǎn)生的直流電(DC)轉(zhuǎn)換成交流電(AC)。因?yàn)榧彝ル娖骱碗娋W(wǎng)通常使用的是交流電。
    • 種類:
      • 并網(wǎng)逆變器: 用于將系統(tǒng)連接到公共電網(wǎng)的系統(tǒng),需要符合電網(wǎng)的要求(如電壓、頻率、相位同步等),并具備防孤島效應(yīng)功能(當(dāng)電網(wǎng)斷電時自動關(guān)閉輸出,防止電擊維修人員)。
      • 離網(wǎng)逆變器: 用于不連接電網(wǎng)的獨(dú)立系統(tǒng),通常與蓄電池配合使用。需要能夠處理來自電池的直流電并將其轉(zhuǎn)換為交流電供負(fù)載使用,同時還能接受來自光伏組件或市電的充電。
      • 微型逆變器: 直接安裝在單塊或少量光伏組件后面,每塊組件獨(dú)立進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤并完成DC/AC轉(zhuǎn)換。優(yōu)點(diǎn)是可減少組件不匹配損失,提高弱光效率,監(jiān)控更精細(xì),安全電壓;缺點(diǎn)通常是初始成本更高。
      • 組串逆變器 + 功率優(yōu)化器: 功率優(yōu)化器安裝在組件后面,進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT),然后輸出優(yōu)化后的直流電到組串逆變器進(jìn)行集中逆變。這也是提高系統(tǒng)效率并解決組件不匹配的一種方案。
  3. 光伏支架系統(tǒng):

    • 用于支撐和固定光伏組件。
    • 需要具有足夠的強(qiáng)度、耐腐蝕性(如熱浸鍍鋅鋼或鋁合金),并能根據(jù)安裝地點(diǎn)調(diào)整角度(固定支架或跟蹤支架)以最大化接收太陽光。
    • 根據(jù)安裝位置分為:屋頂支架系統(tǒng)(平屋頂、斜屋頂)、地面支架系統(tǒng)、水面支架系統(tǒng)、BIPV(光伏建筑一體化)系統(tǒng)等。
  4. 直流配電箱(匯流箱):

    • 在多組光伏組件并聯(lián)的系統(tǒng)中使用。
    • 將來自多個組串(一串串聯(lián)的組件)的直流電流匯流在一起,提供方便的連接、保護(hù)(熔斷器或斷路器)和斷點(diǎn)(隔離開關(guān))。
    • 通常內(nèi)含防雷保護(hù)器(浪涌保護(hù)器 - SPD)。
  5. 交流配電箱:

    • 安裝在逆變器交流輸出側(cè)。
    • 內(nèi)含用于系統(tǒng)保護(hù)(斷路器或熔斷器)、手動斷點(diǎn)(隔離開關(guān))的設(shè)備。
    • 通常也包含防雷保護(hù)器(SPD)。
    • 將逆變器輸出的交流電分配給用戶負(fù)載側(cè)開關(guān)箱和/或并網(wǎng)計量點(diǎn)。
  6. 交/直流線纜:

    • 直流電纜: 用于連接光伏組件、匯流箱和逆變器的直流輸入端。需要專門設(shè)計用于光伏系統(tǒng)(如PV1-F型),具有耐候性(抗紫外線、耐高溫、耐低溫)、阻燃性和較高的耐壓等級。
    • 交流電纜: 用于連接逆變器的交流輸出端、交流配電箱、用戶負(fù)載和并網(wǎng)點(diǎn)。需要符合相應(yīng)電流和電壓等級標(biāo)準(zhǔn)的交流電纜。
  7. 監(jiān)測系統(tǒng):

    • 用于實(shí)時監(jiān)測光伏系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)電數(shù)據(jù)(如直流電壓/電流、交流電壓/電流、發(fā)電功率、日/月/年發(fā)電量、系統(tǒng)效率、逆變器狀態(tài)等)。
    • 本地監(jiān)控:通常通過逆變器自帶的顯示屏或連接到本地監(jiān)控設(shè)備查看。
    • 遠(yuǎn)程監(jiān)控:通過通訊接口(如WiFi, GPRS, 以太網(wǎng)等)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜仉娔X或云服務(wù)器,用戶可以通過網(wǎng)頁、手機(jī)APP等方式遠(yuǎn)程查看系統(tǒng)性能、診斷故障。
  8. 防雷及接地裝置:

    • 浪涌保護(hù)器: 在直流側(cè)(匯流箱內(nèi)/輸入逆變器前)和交流側(cè)(交流配電箱內(nèi))安裝,防止來自雷電或電網(wǎng)的浪涌過電壓損壞設(shè)備。
    • 接地系統(tǒng): 將所有非帶電金屬部分(如組件邊框、支架、逆變器外殼、配電箱外殼)連接到大地,防止設(shè)備帶電造成人身傷害(保護(hù)接地),同時抑制共模干擾(工作接地),并對雷電提供泄放通道(防雷接地)。

對于離網(wǎng)系統(tǒng)或帶儲能功能的并離網(wǎng)系統(tǒng)/混合系統(tǒng),還需要以下組件:

  1. 蓄電池:

    • 儲存光伏系統(tǒng)白天產(chǎn)生的多余電力,以供夜間或陰雨天使用。
    • 常見類型:鉛酸電池(富液式、閥控式膠體/AGM)、鋰電池(磷酸鐵鋰/LiFePO? 越來越主流,三元鋰等)。
    • 需要與系統(tǒng)電壓(通常是DC48V或更高)匹配,并且通過控制器進(jìn)行充放電管理。
  2. 充放電控制器:

    • 在離網(wǎng)或混合系統(tǒng)中使用,介于光伏陣列和蓄電池之間。
    • 核心功能:對蓄電池進(jìn)行智能化充電管理(防止過充)和放電管理(防止過放),顯著延長蓄電池壽命。
    • 最大功率點(diǎn)跟蹤控制器: 具有高級算法,能始終讓光伏陣列工作在最大功率點(diǎn)(MPPT),比傳統(tǒng)的PWM控制器效率更高(尤其在溫差大或光照不理想時),但也更貴。
  3. 離網(wǎng)/混合逆變器:

    • 將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換成交流電供負(fù)載使用,同時也能將光伏組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電給負(fù)載充電或給蓄電池充電(通過內(nèi)置或外接的控制器)。
    • 通常還兼容市電輸入(用于市電給蓄電池充電或作為備用電源),有的還支持輸出端口用于連接發(fā)電機(jī)(油機(jī))作為備用。

簡單來說,典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下:

  • 并網(wǎng)系統(tǒng)(基本型): 光伏組件 → (直流匯流箱) → 并網(wǎng)逆變器 → (交流配電箱) → 用戶負(fù)載電箱 & 電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn) ↑ ↑ 監(jiān)測系統(tǒng) 防雷接地

  • 離網(wǎng)系統(tǒng): 光伏組件 → (直流匯流箱) → 充放電控制器(MPPT/PWM) → 蓄電池組 ↑ ↓ 離網(wǎng)逆變器 → 交流配電箱 → 負(fù)載

  • 帶儲能的并離網(wǎng)混合系統(tǒng): 光伏組件 → (直流匯流箱) → 混合逆變器(內(nèi)置MPPT控制器和雙向DC/AC轉(zhuǎn)換器) → (交流配電箱) → 用戶負(fù)載電箱 & 電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn) ↑ 蓄電池組

具體系統(tǒng)的配置會根據(jù)安裝地點(diǎn)、用電需求(自用為主還是全額上網(wǎng))、預(yù)算、是否需要備用電源等因素而有很大差異。

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