光伏系統(tǒng)定義：光伏系統(tǒng)是利用太陽(yáng)電池組件和其他輔助設(shè)備將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的系統(tǒng)。
太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的分類(lèi)與介紹
一般我們將光伏系統(tǒng)分為獨(dú)立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)和混合系統(tǒng),。如果根據(jù)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用形式，應(yīng)用規(guī)模和負(fù)載的類(lèi)型,，對(duì)光伏供電系統(tǒng)進(jìn)行比較細(xì)致的劃分,。還可以將光伏系統(tǒng)細(xì)分為如下六種類(lèi)型：小型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（Small DC）;簡(jiǎn)單直流系統(tǒng)（Simple DC）;大型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（Large DC）;交流、直流供電系統(tǒng)（AC/DC）;并網(wǎng)系統(tǒng)（Utility Grid Connect）;混合供電系統(tǒng)（Hybrid）;并網(wǎng)混合系統(tǒng),。下面就每種系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明,。
1.小型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（Small DC）
該系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)中只有直流負(fù)載而且負(fù)載功率比較小，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，操作簡(jiǎn)便,。其主要用途是一般的家庭戶用系統(tǒng)，各種民用的直流產(chǎn)品以及相關(guān)的娛樂(lè)設(shè)備,。如在我國(guó)西部地區(qū)就大面積推廣使用了這種類(lèi)型的光伏系統(tǒng),，負(fù)載為直流燈，用來(lái)解決無(wú)電地區(qū)的家庭照明問(wèn)題,。
2.簡(jiǎn)單直流系統(tǒng)（Simple DC）
該系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)中的負(fù)載為直流負(fù)載而且對(duì)負(fù)載的使用時(shí)間沒(méi)有特別的要求,，負(fù)載主要是在白天使用，所以系統(tǒng)中沒(méi)有使用蓄電池,，也不需要使用控制器,，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直接使用光伏組件給負(fù)載供電,，省去了能量在蓄電池中的儲(chǔ)存和釋放過(guò)程,，以及控制器中的能量損失，提高了能量利用效率,。其常用于PV水泵系統(tǒng),、一些白天臨時(shí)設(shè)備用電和一些旅游設(shè)施中。下圖顯示的就是一個(gè)簡(jiǎn)單直流的PV水泵系統(tǒng),。這種系統(tǒng)在發(fā)展中國(guó)家的無(wú)純凈自來(lái)水供飲的地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用,，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益,。
3 大型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（Large DC）
與上述兩種光伏系統(tǒng)相比,，這種光伏系統(tǒng)仍然是適用于直流電源系統(tǒng)，但是這種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)通常負(fù)載功率較大,，為了保證可以可靠地給負(fù)載提供穩(wěn)定的電力供應(yīng),，其相應(yīng)的系統(tǒng)規(guī)模也較大，需要配備較大的光伏組件陣列以及較大的蓄電池組，其常見(jiàn)的應(yīng)用形式有通信,、遙測(cè),、監(jiān)測(cè)設(shè)備電源，農(nóng)村的集中供電,，航標(biāo)燈塔,、路燈等。我國(guó)在西部一些無(wú)電地區(qū)建設(shè)的部分鄉(xiāng)村光伏電站就是采用的這種形式,，中國(guó)移動(dòng)公司和中國(guó)聯(lián)通公司在偏僻無(wú)電網(wǎng)地區(qū)建設(shè)的通訊基站也有采用這種光伏系統(tǒng)供電的,。如山西萬(wàn)家寨的通訊基站工程。
4 交流,、直流供電系統(tǒng)（AC/DC）
與上述的三種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)不同的是,，這種光伏系統(tǒng)能夠同時(shí)為直流和交流負(fù)載提供電力，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上比上述三種系統(tǒng)多了逆變器,，用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電以滿足交流負(fù)載的需求,。通常這種系統(tǒng)的負(fù)載耗電量也比較大，從而系統(tǒng)的規(guī)模也較大,。在一些同時(shí)具有交流和直流負(fù)載的通訊基站和其它一些含有交,、直流負(fù)載的光伏電站中得到應(yīng)用。
光伏系統(tǒng)定義：光伏系統(tǒng)是利用太陽(yáng)電池組件和其他輔助設(shè)備將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的系統(tǒng),。
太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的分類(lèi)與介紹
一般我們將光伏系統(tǒng)分為獨(dú)立系統(tǒng),、并網(wǎng)系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。如果根據(jù)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用形式,，應(yīng)用規(guī)模和負(fù)載的類(lèi)型,，對(duì)光伏供電系統(tǒng)進(jìn)行比較細(xì)致的劃分。還可以將光伏系統(tǒng)細(xì)分為如下六種類(lèi)型：小型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（Small DC）;簡(jiǎn)單直流系統(tǒng)（Simple DC）;大型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（Large DC）;交流,、直流供電系統(tǒng)（AC/DC）;并網(wǎng)系統(tǒng)（Utility Grid Connect）;混合供電系統(tǒng)（Hybrid）;并網(wǎng)混合系統(tǒng),。下面就每種系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
1.小型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（Small DC）
該系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)中只有直流負(fù)載而且負(fù)載功率比較小,，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，操作簡(jiǎn)便。其主要用途是一般的家庭戶用系統(tǒng),，各種民用的直流產(chǎn)品以及相關(guān)的娛樂(lè)設(shè)備,。如在我國(guó)西部地區(qū)就大面積推廣使用了這種類(lèi)型的光伏系統(tǒng)，負(fù)載為直流燈,，用來(lái)解決無(wú)電地區(qū)的家庭照明問(wèn)題,。
2.簡(jiǎn)單直流系統(tǒng)（Simple DC）
該系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)中的負(fù)載為直流負(fù)載而且對(duì)負(fù)載的使用時(shí)間沒(méi)有特別的要求，負(fù)載主要是在白天使用,，所以系統(tǒng)中沒(méi)有使用蓄電池,，也不需要使用控制器,，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直接使用光伏組件給負(fù)載供電,，省去了能量在蓄電池中的儲(chǔ)存和釋放過(guò)程,，以及控制器中的能量損失，提高了能量利用效率,。其常用于PV水泵系統(tǒng),、一些白天臨時(shí)設(shè)備用電和一些旅游設(shè)施中。下圖顯示的就是一個(gè)簡(jiǎn)單直流的PV水泵系統(tǒng),。這種系統(tǒng)在發(fā)展中國(guó)家的無(wú)純凈自來(lái)水供飲的地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用,，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。
3 大型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（Large DC）
與上述兩種光伏系統(tǒng)相比,，這種光伏系統(tǒng)仍然是適用于直流電源系統(tǒng),，但是這種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)通常負(fù)載功率較大，為了保證可以可靠地給負(fù)載提供穩(wěn)定的電力供應(yīng),，其相應(yīng)的系統(tǒng)規(guī)模也較大,，需要配備較大的光伏組件陣列以及較大的蓄電池組，其常見(jiàn)的應(yīng)用形式有通信,、遙測(cè),、監(jiān)測(cè)設(shè)備電源，農(nóng)村的集中供電,，航標(biāo)燈塔,、路燈等。我國(guó)在西部一些無(wú)電地區(qū)建設(shè)的部分鄉(xiāng)村光伏電站就是采用的這種形式,，中國(guó)移動(dòng)公司和中國(guó)聯(lián)通公司在偏僻無(wú)電網(wǎng)地區(qū)建設(shè)的通訊基站也有采用這種光伏系統(tǒng)供電的,。如山西萬(wàn)家寨的通訊基站工程。
4 交流,、直流供電系統(tǒng)（AC/DC）
與上述的三種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)不同的是,，這種光伏系統(tǒng)能夠同時(shí)為直流和交流負(fù)載提供電力，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上比上述三種系統(tǒng)多了逆變器,，用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電以滿足交流負(fù)載的需求,。通常這種系統(tǒng)的負(fù)載耗電量也比較大，從而系統(tǒng)的規(guī)模也較大,。在一些同時(shí)具有交流和直流負(fù)載的通訊基站和其它一些含有交,、直流負(fù)載的光伏電站中得到應(yīng)用。
5并網(wǎng)系統(tǒng)（Utility Grid Connect）
種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是光伏陣列產(chǎn)生的直流電經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入市電網(wǎng)絡(luò),，并網(wǎng)系統(tǒng)中PV方陣所產(chǎn)生電力除了供給交流負(fù)載外,，多余的電力反饋給電網(wǎng)。在陰雨天或夜晚,，光伏陣列沒(méi)有產(chǎn)生電能或者產(chǎn)生的電能不能滿足負(fù)載需求時(shí)就由電網(wǎng)供電,。因?yàn)橹苯訉㈦娔茌斎腚娋W(wǎng)，免除配置蓄電池,，省掉了蓄電池儲(chǔ)能和釋放的過(guò)程,，可以充分利用PV方陣所發(fā)的電力從而減小了能量的損耗，并降低了系統(tǒng)的成本,。但是系統(tǒng)中需要專(zhuān)用的并網(wǎng)逆變器,，以保證輸出的電力滿足電網(wǎng)電力對(duì)電壓，頻率等指標(biāo)的要求,。因?yàn)槟孀兤餍实膯?wèn)題,，還是會(huì)有部分的能量損失。這種系統(tǒng)通常能夠并行使用市電和太陽(yáng)能光伏組件陣列作為本地交流負(fù)載的電源,。降低了整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載缺電率,。而且并網(wǎng)PV系統(tǒng)可以對(duì)公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。但是,，并網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)作為一種分散式發(fā)電系統(tǒng),，對(duì)傳統(tǒng)的集中供電系統(tǒng)的電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生一些不良的影響，如諧波污染,，孤島效應(yīng)等,。
6 混合供電系統(tǒng)（Hybrid）
這種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中除了使用太陽(yáng)能光伏組件陣列之外，還使用了油機(jī)作為備用電源,。使用混合供電系統(tǒng)的目的就是為了綜合利用各種發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),，避免各自的缺點(diǎn)。比方說(shuō),，上述的幾種獨(dú)立光伏系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是維護(hù)少,，缺點(diǎn)是能量的輸出依賴于天氣，不穩(wěn)定,。綜合使用柴油發(fā)電機(jī)和光伏陣列的混合供電系統(tǒng)和單一能源的獨(dú)立系統(tǒng)相比就可以提供不依賴于天氣的能源,，它的優(yōu)點(diǎn)是：
1. 使用混合供電系統(tǒng)的還可以達(dá)到可再生能源的更好的利用。因?yàn)槭褂每稍偕茉吹莫?dú)立系統(tǒng)通常是按照最壞的情況進(jìn)行設(shè)計(jì),，因?yàn)榭稍偕茉词亲兓?，不穩(wěn)定的，所以系統(tǒng)必須按照能量產(chǎn)生最少的時(shí)期進(jìn)行設(shè)計(jì),。由于系統(tǒng)是按照最差的情況進(jìn)行設(shè)計(jì),，所以在其他的時(shí)間，系統(tǒng)的容量是過(guò)大的,。在太陽(yáng)輻照最高峰時(shí)期產(chǎn)生的多余的能量沒(méi)法使用而浪費(fèi)了,。整個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的性能就因此而降低。如果最差月份的情況和其他月份差別很大,，有可能導(dǎo)致浪費(fèi)的能量等于甚至超過(guò)設(shè)計(jì)負(fù)載的需求,。
2. 具有較高的系統(tǒng)實(shí)用性,。在獨(dú)立系統(tǒng)中因?yàn)榭稍偕茉吹淖兓筒环€(wěn)定會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)供電不能滿足負(fù)載需求的情況，也就是存在負(fù)載缺電情況,，使用混合系統(tǒng)則會(huì)大大的降低負(fù)載缺電率,。
3. 和單用柴油發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)相比，具有較少的維護(hù)和使用較少的燃料,。
4. 較高的燃油效率,。在低負(fù)荷的情況下，柴油機(jī)的燃油利用率很低,，會(huì)造成燃油的浪費(fèi),。在混合系統(tǒng)中可以進(jìn)行綜合控制使得柴油機(jī)在額定功率附近工作，從而提高燃油效率,。
5. 負(fù)載匹配更佳的靈活性,。使用混合系統(tǒng)之后，因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)可以即時(shí)提供較大的功率,，
所以混合系統(tǒng)可以適用于范圍更加廣泛的負(fù)載系統(tǒng),，例如可以使用較大的交流負(fù)載，沖擊載荷等,。還可以更好的匹配負(fù)載和系統(tǒng)的發(fā)電,。只要在負(fù)載的高峰時(shí)期打開(kāi)備用能源即可簡(jiǎn)單的辦到。有時(shí)候,，負(fù)載的大小決定了需要使用混合系統(tǒng),，大的負(fù)載需要很大的電流和很高的電壓。如果只是使用太陽(yáng)能成本就會(huì)很高,。
混合系統(tǒng)還有其自身的缺點(diǎn)：
1. 控制比較復(fù)雜,。因?yàn)槭褂昧硕喾N能源，所以系統(tǒng)需要監(jiān)控每種能源的工作情況,，處 理各個(gè)子能源系統(tǒng)之間的相互影響,、協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，這樣就導(dǎo)致其控制系統(tǒng)比獨(dú)立系統(tǒng)復(fù)雜,，現(xiàn)在多使用微處理芯片進(jìn)行系統(tǒng)管理,。
2. 初期工程較大?；旌舷到y(tǒng)的設(shè)計(jì),，安裝，施工工程都比獨(dú)立工程要大,。
3. 比獨(dú)立系統(tǒng)需要更多的維護(hù),。油機(jī)的使用需要很多的維護(hù)工作，比如更換機(jī)油濾清器,，燃油濾清器,，火花塞等,，還需要給燃油箱添加燃油等。
4. 污染和噪音,。光伏系統(tǒng)是無(wú)噪音,，無(wú)排放的潔凈能源利用，但是因?yàn)榛旌舷到y(tǒng)中使用了柴油機(jī),，這樣就不可避免的產(chǎn)生噪音和污染。
很多在偏遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)的通信電源和民航導(dǎo)航設(shè)備電源,，因?yàn)閷?duì)電源的要求很高,，都是采用的混合系統(tǒng)供電，以求達(dá)到最好的性價(jià)比,。我國(guó)新疆,、云南建設(shè)的很多鄉(xiāng)村光伏電站就是采用光/柴混合系統(tǒng)。
7 并網(wǎng)混合供電系統(tǒng)（Hybrid）
隨著太陽(yáng)能光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，出現(xiàn)了可以綜合利用太陽(yáng)能光伏組件陣列,，市電和備用油機(jī)的并網(wǎng)混合供電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通常是控制器和逆變器集成一體化,，使用電腦芯片全面控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,，綜合利用各種能源達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，并還可以使用蓄電池進(jìn)一步提高系統(tǒng)的負(fù)載供電保障率,，例如AES的SMD逆變器系統(tǒng),。該系統(tǒng)可以為本地負(fù)載提供合格的電源，并可以作為一個(gè)在線的UPS（不間斷電源）工作,。還可以向電網(wǎng)供電或者從電網(wǎng)獲得電力,。系統(tǒng)的工作方式通常的是將市電和太陽(yáng)能電源并行工作，對(duì)于本地負(fù)載而言,，如果光伏組件產(chǎn)生的電能足夠負(fù)載使用,，它將直接使用光伏組件產(chǎn)生的電能供給負(fù)載的需求。如果光伏組件產(chǎn)生的電能超過(guò)即時(shí)負(fù)載的需求還能將多余的電能返回到電網(wǎng);如果光伏組件產(chǎn)生的電能不夠用,，則將自動(dòng)啟用市電,，使用市電供給本地負(fù)載的需求，而且,，當(dāng)本地負(fù)載的功率消耗小于SMD逆變器的額定市電容量的60%時(shí),，市電就會(huì)自動(dòng)給蓄電池充電，保證蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài);如果市電產(chǎn)生故障,，即市電停電或者是市電的品質(zhì)不合格,，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的斷開(kāi)市電，轉(zhuǎn)成獨(dú)立工作模式,，由蓄電池和逆變器提供負(fù)載所需的交流電能,。一旦市電恢復(fù)正常,，即電壓和頻率都恢復(fù)到上述的正常狀態(tài)以內(nèi)，系統(tǒng)就會(huì)斷開(kāi)蓄電池,，改為并網(wǎng)模式工作,，由市電供電。有的并網(wǎng)混合供電系統(tǒng)中還可以將系統(tǒng)監(jiān)控,、控制和數(shù)據(jù)采集功能集成在控制芯片中,。這種系統(tǒng)的核心器件是控制器和逆變器。