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深度解读光伏发电系统
深度解读光伏发电系统

  随着分布式光伏走入千家万户,人们对光伏的需求也是多种多样,光伏发电自发自用余量上网的并网系统并不是唯一的形式,根据不同场合的需要,太阳能光伏发电系统可分为并网发电系统、离网发电系统、并离网储能系统、并网储能系统和光储微网系统五种。

  1、并网发电系统

  光伏并网系统由组件、支架、并网逆变器、并网柜组成,太阳能电池板发出的直流电,经逆变器转换成交流电送入电网。目前主要有有大型地面电站、中型工商业电站和小型家用电站三种形式。

  由于并网光伏发电系统不需要使用蓄电池,节省了成本。国家发布的并网新政策已经明确表示,家庭光伏电站可以免费入网,多余的电还可以卖给电力公司。从投资的长远角度,按家庭光伏电站25年的使用寿命计算,6-10年左右可以回收成本,剩下的十几年就是赚到的。

  但是,并网也有其缺点,就是当公共电网断电时,光伏发电也不能运行。但是如果把其中的并网逆变器换成储能逆变器,电站就可以正常运转。

  2、离网发电系统

  离网型光伏发电系统,不依赖电网而独立运行,广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等应用场所。系统一般由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能控制器,逆变器、蓄电池组、负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过太阳能控制逆变一体机给负载供电,同时给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池通过逆变器给交流负载供电。

  这种系统由于必须配备蓄电池,且占据了发电系统30-50%的成本。而且铅酸蓄电池的使用寿命一般都在3-5年,过后又得更换,这更是增加了使用成本。而经济性来说,很难得到大范围的推广使用,因此不适合用电方便的地方使用。

  对于无电网地区或经常停电地区家庭来说,离网系统具有很强的实用性。特别是单纯为了解决停电时的照明问题,可以采用直流节能灯,非常实用。因此,离网发电系统是专门针对无电网地区或经常停电地区场所使用的。


图1离网型光伏发电系统示意图

  3、并离网储能系统

  并离网型光伏发电系统广泛应用于经常停电,或者光伏自发自用不能余量上网、自用电价比上网电价价格贵很多、波峰电价比波平电价贵很多等应用场所。系统由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能并离网一体机、蓄电池组、负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过太阳能控制逆变一体机给负载供电,同时给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池给太阳能控制逆变一体机供电,再给交流负载供电。


并离网型光伏发电系统示意图

  4、光伏并网储能系统

  并网储能光伏发电系统,能够存储能多余的发电量,提高自发自用比例,应用于光伏自发自用不能余量上网、自用电价比上网电价价格贵很多、波峰电价比波平电价贵很多等应用场所。系统由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能控制器、电池组、并网逆变器、电流检测装置、负载等构成。当太阳能功率小于负载功率时,系统由太阳能和电网一起供电,当太阳能功率大于负载功率时,太阳能一部分给负载供电,一部分通过控制器储存起来。


并网储能光伏发电系统示意图

  5、光储微网系统

  微电网(Micro-Grid),是一种新型网络结构,是由分布式电源、负荷、储能系统和控制装置构成的配电网络。可将分散能源就地转换为电能,然后就近供给本地负载。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。

  微网系统由太阳能电池方阵、并网逆变器、PCS双向变流器,智能切换开关,蓄电池组、发电机、负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过逆变器给负载供电,同时通过PCS双向变流器给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池通过PCS双向变流器给负载供电。

  微网系统和纯离网系统相比的主要优势:

  (1)应用范围更宽,离网系统只能脱离大电网而使用,而微网系统则包括离网系统和并网系统所有的应用,有多种工作模式。

  (2)系统配置灵活,并网逆变器可以根据客户的实际情况选择单台或者多台自由组合,可以选择组串式逆变器或者集中式逆变器,甚至可以选择不同厂家的逆变器。并网逆变器和PCS变流器功率可以相等,也可以不一样。

  (3)系统效率高,微网系统光伏发电经过并网逆变器,可以就近直接给负荷使用,实际效率高达96%,双向变流器主要起稳压作用。

  (4)带载能力强,并网逆变器和双向变流器可以同时给负载供电,带载能大可以增加一倍。

  各种光伏系统各有优势和缺点,并网发电系统目前是最主要的形式,占据95%以上的份额,它不用蓄电池,系统成本低,而且还有国家度电补贴,是投资的首选;

  光伏离网系统,主要用于无电地区人口分散的地方,改善生活质量;

  光伏离并网系统适合于经常停电的地区,停电时光伏系统作为备用应急电源使用;

  光储微网系统适用于海岛,偏远山区人们居住比较多的地方,建立中小型分布式电源。

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