太陽能光伏發電系統簡介（一）

隨著社會生產的日益發展，對能源的需求量不斷增長，全球范圍內的能源危機日益突出。傳統的能源，尤其是煤炭、石油、天然氣三大化石燃料更是有限，不合理地使用傳統能源，不僅使能源在21世紀內瀕臨枯竭，產生能源危機，還會造成全球的環境問題。因此，新能源應用正成為全球的熱點。太陽能作為一種清潔的可再生能源。太陽能開發利用的巨大潛力推動著太陽能光伏發電技術不斷向前發展。太陽能光伏發電作為可再生能源利用的重要組成部分得到了眾多**的大力扶持。20世紀70年代以來美國、德國、日本等國*陸續出臺相關政策加大太陽能光伏發電產業的發展力度使得光伏發電產業高速發展。根據歐盟聯合研究中心的預測到2030年太陽能光伏發電在總電力供應中將達到10%以上，到2040年這一比例將達到20%以上，在不遠的未來將成為能源供應的主體。

光伏發電系統原理

太陽能光伏發電系統是利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發電系統。太陽能電池發電的原理簡單來說是光生伏打效應。當太陽光（或其他光）照射到太陽能電池上時，電池吸收光能，產生光生電子－空穴對。在電池內建電場作用下，光生電子和空穴被分離，電池兩端出現異號電荷的積累，即產生“光生電壓”，這*是“光生伏打效應”。若在內建電場的兩側引出電極并接上負載，則負載*有“光生電流”流出，從而獲得功率輸出。這樣，太陽的光能*直接變成了可以付諸實用的電能。

太陽能電池將光能轉換成電能的工作原理概括為如下3個主要過程：①太陽能電池吸收一定數量的光子后，半導體內產生電子－空穴對，稱為“光生載流子”，兩者的電性相反，電子帶負電，空穴帶正電；②電性相反的光生載流子被半導體PN結所產生的靜電場分離開；③光生載流子電子和空穴分別被太陽能電池的正、負極所收集，并在外電路中產生電流，從而獲得電能。

太陽能光伏發電的運行方式

通過太陽能電池（又稱光伏電池）將太陽輻射轉換為電能的發電系統稱為太陽能電池發電系統（又稱太陽能光伏發電系統）。其發電系統可以分為：獨立運行和并網運行兩種方式。

--太陽能獨立運行光伏系統

下圖為一獨立光伏發電系統的結構示意圖。光伏發電系統由太陽能電池、阻塞二極管、調節控制器和蓄電池組成。

--太陽能電池方陣

太陽能電池組件是太陽能光伏發電系統的核心部件，其光電轉換效率、各項參數指標的優劣直接代表了整個光伏發電系統的發電性能。電池板尺寸大小的選擇服從太陽能光伏陣列造型由單體太陽能電池封裝成滿足一定電壓和功率的小組合，根據需要可由小組合構成太陽能電池光伏發電系統方陣，太陽能電池方陣工作電壓一般為負載工作電壓的1.4倍。

--阻塞二極管

阻塞二極管的作用是避免太陽能方陣不發電或出現短路故障時蓄電池通過太陽能電池放電。它串聯在太陽能電池方陣電路中起單向導通的作用。

--儲能蓄電池組

太陽能電池方陣只有在光照射時才有功率輸，到晚上或陰雨天由于沒有光線不能輸出功率，平時將太陽能電池方陣有光時發的電能儲存起來，供晚上或雨天無光照時應用，所以太陽能光伏發電系統要裝備儲能蓄電池。

太陽能光伏發電系統中的儲能蓄電池具體有兩個方面的作用：一是儲能；二是確定太陽能光伏發電方陣的工作點和起到一定鉗位和穩定作用，不管方陣電壓隨光照如何變動，輸出電壓一定被鉗位在蓄電池電壓上。應用*廣、數量*多的蓄電池是鉛酸蓄電池。

--調節控制器

調節控制器是光伏發電系統的核心部件之一。其主要功能是防止方陣對蓄電池過充電或防止蓄電池對負載過放電。調節控制器又起到以下的作用：(1)當蓄電池過充或過放時，可以報*或自動切斷電路，保護蓄電池。(2)接需要設置高精度的恒壓或恒流裝置。(3)當蓄電池有故障時，可以自動切換接通備用蓄電池，以保證負載正常用電。(4)當負載發生短路時，可以自動斷開。(5)與交流電網同步以保證并網的可靠性。