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光伏系统有哪些组成

光伏系统一般分为独立系统、并网系统和混合系统。如果根据太阳能光伏系统的应用形式、应用规模和负载的类型可以细致的划分为六种类型。

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光伏系统(太阳能发电系统)通常由以下几个核心部分组成:

  1. 光伏组件:

    • 也称为太阳能电池板,是整个系统的核心发电单元。
    • 由多个相互连接的太阳能电池(通常由硅制成)封装而成。
    • 功能:直接将太阳光转化为直流电能。
  2. 逆变器:

    • 非常关键的电力转换设备。
    • 功能:将光伏组件产生的直流电转换成一般家用电器或电网使用的交流电
    • 类型:主要分为组串式逆变器(多块组件串联接入)和微型逆变器(每块组件单独配备一个小逆变器)。系统也可能需要储能逆变器来管理电池充放电。
  3. 支架系统:

    • 功能:固定和支撑光伏组件,使其以最佳倾角和方向朝向太阳,以最大化发电量。
    • 类型:屋顶支架(安装在屋顶上)、地面支架(安装在地面)以及跟踪支架(可随太阳位置自动转动)。
  4. 直流侧设备:

    • 直流配电箱:
      • 也称为光伏汇流箱。
      • 功能:汇集多路光伏组串(组件串联形成的回路)的直流电输出,集中接入逆变器。它提供开关、熔断器或断路器,便于线路的分断和保护(防雷、过流保护)。在大中型系统中很常见。
    • 直流电缆:
      • 专门用于连接光伏组件之间、组件到汇流箱、汇流箱到逆变器之间的电缆,需具备耐候性、耐紫外线和阻燃等特性。
  5. 交流侧设备:

    • 交流配电箱/并网柜:
      • 功能:连接逆变器输出的交流电,分配至用户负载和/或电网。内含开关、断路器、电表等,提供系统的控制和保护(过压、过流、短路、漏电保护、防雷保护)。
    • 交流电缆:
      • 用于连接逆变器到交流配电柜、配电柜到负载或电网的电缆。
    • 双向电表:
      • 在并网系统中,用于计量系统向电网输送的电量(上网电量)以及从电网取用的电量(下网电量)。自发自用余电上网和全额上网模式都需要。
  6. 监控系统:

    • 功能:实时监测系统的发电功率、发电量、设备状态(逆变器电压电流温度、组件状态等)、环境参数(辐照度、温度等)以及系统效率。
    • 作用:方便用户查看运行状况和收益,及时发现故障,优化系统性能。
  7. 可选项:

    • 储能电池:
      • 功能:在自发自用或离网系统中储存光伏发出的多余电能,在无日照或夜晚时供负载使用,或者作为电网断电时的备用电源。
    • 储能控制器:
      • 在带有电池的系统中(通常是离网系统或混合系统),用于管理电池的充电(防止过充)和放电(防止过放)。
    • 离网控制器:
      • 纯离网系统专用,功能更集成,通常包含光伏控制器(MPPT充电控制器)和逆变器的功能。

简单总结核心流程:

  1. 太阳光照射在光伏组件上产生直流电
  2. 多个组件通过直流电缆串联成串,通常接入直流配电箱(汇流箱)汇流。
  3. 直流电通过直流配电箱保护后输入逆变器
  4. 逆变器将直流电转换成交流电。
  5. 交流电通过交流配电箱分配和保护,再通过交流电缆接入用户用电负载双向电表并入电网。
  6. 支架系统确保组件稳定安装并朝向太阳。
  7. 监控系统全程采集数据,供管理和运维。
  8. (可选)储能电池在需要时储存或释放电能。

不同规模(家用、工商业、电站)和类型(并网、离网、混合)的系统,在设备细节(如汇流箱的大小、开关等级)和组件选择上会有差异,但这几大核心部分通常都是必备的。

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