光伏发电应用及光伏电站类型

1、光伏发电应用及光伏电站类型自从195的贝尔实验室制出第一个实用型P-N结单晶硅光伏电池以来，光伏 发电开始进入了一个新的阶段。光伏发电首先应用在太空领域，1958年美国先锋I号人造卫星以光伏电池作为信号系统的电源， 这标志了光伏电池真正进入了 实际应用阶段。随后，20世纪70年代第一次石油危机爆发，使人们意识到开发 利用新能源的必要性，光伏发电的地面应用在此后也得到了长足的发展。进入 90年代，以美国为首的西方国家纷纷投入大量的人力、物力和财力支持地面用 光伏技术的发展，从政策上带头推动光伏发电，随后便有了美国百万屋顶计划、 德国十万屋顶计划等等。光伏发电的应用领域非常广泛，除了在太空用于卫星

2、 之外，地面上主要集中用于照明、通迅、交通等领域；近年来对光伏发电的大 范围应用有了新的趋势，即光伏发电与建筑物结合（BIPV）以及并网发电，被 公认为是未来光伏发电的最大的市场和最主要的方向。.目前光伏发电主要应用领域.普通居住用电。对于边远地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活 用电，可组建10100M等的小型离网发电系统，以满足用电需求。.室外照明用电。只要在室外能接收太阳光的地方， 都可以做成太阳能灯照 明，如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯等。.交通领域。太阳能在交通领域应用广泛，如航标灯、交通信号灯、交通警 示/标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道

3、班供电 等。.通讯领域。可用于太阳能无人值守微波中继站、 光缆维护站、广播/通讯/ 寻呼电源系统，农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵 GP飘电等。.太阳能车。太阳能电动车将会是未来汽车发展的一个方向，目前很多个国家都在研制太阳能车，并进行交流和比赛。当成本降下来，转换效率提高之后， 太阳能车也必将快速发展。.光伏电站：可组建10KW 1GWfc伏电站、风光互补电站等，满足周边用电 需求。.光伏建筑一体化（BIPV）:将光伏发电与建筑材料相结合，使得未来的大型 建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。.光伏发电系统的类型光伏发电到电能的使用，构成一个发电系统。主要有两种形式分别是独立 光伏供电

4、系统电站和并网光伏供电系统电站。.独立光伏供电系统电站（1）认识独立光伏供电系统电站独立光伏供电系统中光伏阵列产生的电能仅供系统内的负荷所用，不与外 界供电网络相连。该系统的组成结构主要有：光伏方阵、控制器、蓄电池、逆 变器、直流（交流）负载等，如图0-1所示。偏远山区光伏发电系统、城市中太 阳路灯、庭院灯等都是一种独立光伏供电系统。面流负载交流负我图0-1独立光伏供电系统电站（2）独立光伏供电系统电站的应用光伏发电在小型应用方面发展很快：例如袖珍计算器、钟表、蓄电池充电 器、闪光灯、太阳能收音机、车载移动系统、露营车、船只、偏僻的山区小屋、 周末（度假）别墅和发展中国家的乡村电力、紧急电话、

5、违规停车罚单机、交 通信号灯和观察系统、通信站、浮标和、花园景观的应用、饮用水和灌溉的光 伏抽水系统、光伏水消毒与脱盐。由于应用实例很多，本书就典型应用案例做 一下简单认识。直流应用型牛奶发泡剂（图0-2）、花园灯（图0-3）、太阳能充电器（图0-4）、太阳能 汽车（图0-5）、太阳能冷藏系统的移动冰激凌车（图0-6）、太阳能船（图0-7）、 安装了小型独立光伏系统的山区小屋（图 0-8）、太阳能公交车站灯（图0-9）、 光伏系统浮标（图0-10）、德国柏林普林茨贝格 Mauerpark的“光伏花”水系统（图 0-11 ）等。图0-2牛奶发泡剂图0-3花园灯图0-4太阳能充电器图0-5太阳能汽

6、车图0-7太阳能船图0-6太阳能冷藏系统的移动冰激凌图0-8安装了小型独立光伏系统的山区小屋图0-9太阳能公交车站灯图0-10光伏系统浮标图0-11彳惠国柏林普林茨贝格 Mauerpark的“光伏花”水系统直流存储逆变应用型因为独立光伏系统的发电和需求通常不在同一时间 （如光伏白天发电，但单 独系统的灯是在夜间使用），那么通常需要一个能量存储系统，可充电电池用做 储存电能。然而，在有了蓄电池之后，为了保护蓄电池以及达到一个更高的实用 性和更长的工作寿命，得有一个适当的充电控制器作为能量的动力管理。因此， 一个典型的独立系统包括以下主要组成部分：光伏组件，通常并行或串行连接； 充电控制器；蓄电池

7、或蓄电池组；负载；逆变器一一提供交流电的系统。典型案例如：饮用水的光伏水泵系统（图0-12）、太阳能热脱盐系统（泵的 光伏组件和控制成分使这个系统完全自动化）如图0-13。图0-12饮用水的太阳能水泵系统图0-13太阳能热脱盐系统.并网光伏供电系统电站（1）认识并网光伏供电系统电站并网光伏供电系统电站在独立光伏供电系统的基础上再与公共电网相连，将发电输入公共电网，或者系统内部先使用，剩余的电输入公共电网。并网发电系 统由光伏电池阵列、控制器、逆变器、交流负荷等组成。如图 0-14所示。并网供 电系统节约蓄电池的成本以及每天的充放电损耗，是未来大规模使用光伏发电的一个方向，如大型的光伏电站、光伏

8、建筑一体化（BIPV）一般采用并网发电的方 式组成光伏供电系统。太阳电池障列电网图0-14并网光伏供电系统电站（2）并网光伏系统原理并网光伏系统主要包括以下组成部分，如图0-15。光伏组件/阵列（若干组件串联或并联连接装在框架上）；光伏阵列接线盒（和保护设备）；直流电缆；直流总绝缘开关；逆变器；交流电缆； 有配电系统、供电和馈入仪器和电力连接的仪表柜。图0-15并网光伏系统原理（3）并网光伏系统电站的应用并网光伏系统电站的应用很多，小型应用主要集中在BIPV和BAPVh,大型 应用主要是光伏侧并网电站。BIPV和BAP加网光伏系统常见的光伏建筑系统如下：家庭住宅的房顶并网光伏系统（图 0-16

9、）、英国 渥金区Brockhill商业地产的并网光伏系统（图0-17）、加州圣塔安那发现科学 中心的联网光伏立方体（图0-18）、德国杜伊斯堡Stabwerke的有粘合光伏组件 的电站塔（图0-19）、养鸡场的并网光伏系统（图 0-20）、中国盐城阜宁3MM 顶光伏发电系统（图0-21）、瑞士多玛/埃姆斯附近A13号高速公路旁隔音屏障 上的并网WOK泥伏系统（图0-22）图0-16家庭住宅房顶并网光伏系统图0-17渥金区商业地产的并网光伏系统图0-18发现科学中心的联网光伏立方体图0-19有粘合光伏组件的电站塔图0-20养鸡场的并网光伏系统图0-21阜宁3MVS顶光伏发电系统图0-22瑞士多玛/埃姆斯附近A13号高速公路旁隔音屏障上的并网光伏系统大型光伏侧并网电