光伏发电的原理是什么？
光伏发电原理:光伏发电是一种利用半导体界面的光伏效应将光能直接转化为电能的技术。这项技术的关键是太阳能电池。太阳能电池串联后，可以封装保护成大面积太阳能电池组件，配合功率控制器等部件组成光伏发电装置。光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。当光子撞击金属时，其能量可以被金属中的一个电子完全吸收。电子吸收的能量大到足以克服金属内部重力，从金属表面逃逸出来成为光电子。硅有四个外层电子。如果纯硅掺杂有五个外层电子的原子，比如磷原子，就会变成N型半导体。如果纯硅掺杂有三个外层电子的原子，例如硼原子，就形成了P型半导体。P型和N型结合在一起，接触面就会形成电位差，成为太阳能电池。电影封面阳光照射在半导体pn结上，形成新的空穴-电子对。在pn结内建电场的作用下，空穴从N区流向P区，电子从P区流向N区。电路接通后，就形成了电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电有两种方式，一种是光-热-电转换，另一种是光电直接转换。(1)光-热-电转换模式利用太阳辐射产生的热能发电。一般太阳能集热器将吸收的热能转化为工质蒸汽，然后驱动汽轮机发电。前一个过程是光热转换过程；后一个过程就是热电转换，和普通火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率低，成本高。据估计，其投资至少比普通火电厂贵5~10倍。(2)光电直接转换模式这种模式利用光伏效应将太阳辐射能直接转换成电能。光电转换的基本器件是太阳能电池。太阳能电池是一种利用光伏效应将太阳能直接转化为电能的装置。它是一个半导体光电二极管。当太阳光照射到光电二极管上时，光电二极管会将太阳能转化为电能，产生电流。当许多电池串联或并联后，就可以成为一个输出功率比较大的太阳能电池阵列。太阳能电池是一种很有前途的新能源，它有三个优点:永久、清洁和灵活。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，一次投资就可以用很长时间。与火力发电和核能发电相比，太阳能电池不会造成环境污染。
发电光伏是发电系统。
光伏就是光伏发电系统，是使用了半导体材料产生的光伏效应而把太阳辐射能转化成电能的一种用来发电的系统。光伏发电系统产生的能源是一种十分安全、清洁并且可再生的能源，在光伏发电的过程中不会破坏生态和污染环境。
光伏发电系统是靠太阳能来发电的，而现在的光伏发电系统可以分为并网光伏系统和独立光伏系统。
利用光伏系统进行发电有很多优点，比如在恶劣的天气和环境之下也能够正常供电，并且安全性能高，使用寿命长。但是相对的，光伏发电的缺点也有很多，它在初期的投资费用是很高的，并且在使用之前要耗费精力进行技术培训。
在我国平均日照条件下，安装1千瓦光伏发电系统，1年可发出1200度电，可减少煤炭(标准煤)使用量约1度吨。 光伏电池在其生产过程中确实要消耗一定的能量，也别是工业硅提纯、高纯多晶硅生产、单晶硅棒/多晶硅锭生产三个环节的能耗较高。但是光伏电池在20年的实用寿命期内能够不断产生能量。
目前应用最广的属单晶硅太阳能电池，它由两层半导体材料组成，其厚度大约0.25MM,形成两个区域：一个正电荷区，一个负电荷区。负区位于电池的上层，在这一层强迫渗透磷、硼等元素并与硅粘在一起。正区置于电池表层的下面，正负界面区域称为P-N结。制造电池时P-N结被赋予了恒定的物理特性。当阳光投射到电池内保持松散状态的电子时，这些靠近P-N结的电子将朝电池的表层流动，用金属线将太阳能电池的正伏级与伏载相连时，在外电路就形成了电流。每个太阳能电池基本单元P-N结处的电动势大约为0.5V,此电压值大小与电池片的尺寸无关。太阳能电池的输出电流受自身面积和日照强度的影响，面积较大的电池能够产生较强的电流。
案例分析
我们以深圳一个工业厂房为例，设计一个光伏储能项目，深圳工商业电价分为峰平谷3个阶段，如下图所示，峰值电价为1.08元/度，平值为0.73元，谷值为0.36元。工厂生产用电从早上8点到下午18：30分，功率为120kW左右，中午12：00-13：30休息，功率为20kW左右，18：30-21：00为办公用电，功率为40kW左右，每天用电的电费如下:
平段共6小时，消耗540度，电费394.2元峰段共5小时，消耗680度电。电费734.4元，谷段没有消耗电能，夏天和冬天有10%左右的差别，周六会经常加班，一年无生产的假期大约80多天。每年的电费约300万。本项目业主自有厂房，注重环境保护，有闲置资金安装光伏电站，用于抵扣电费。
方案设计
根据工厂的用电情况，深圳当地的气候，光照最好的时候峰值约6小时，我们设计一个光伏并离网储能系统，组件选用400块300W单晶双面组件，共120kW，双面组件，背面也可以发电，通常发电量有10%以上的提升，预计平均每天可以发400多度电，在光照最好的时候可以发800度电左右，采用20块串联，10路汇成一个汇流箱，共2个汇流箱，逆变器选用HPS120kW并离网一体机，输出功率132kVA，蓄电池采用250节2V1000V的铅炭电池，可储能的电量400度左右。
储能逆变器各阶段工作状态如下：
1)在电价谷值23：00时，电网给蓄电池以100A的电流充电，充到80%为止，早上有光照时，光伏方阵给蓄电池组充电，直到9：00为止。如果蓄电池充满，电量大约400度。
2)在电价峰段9：00-11：30，蓄电池和组件通过逆变器，以恒功率100kW同时给负载供电，2.5小时消耗250度电
3)在电价平段11：30-14：00分，光伏方阵给蓄电池组充电
4)在电价峰段14：00-16：30，蓄电池和组件通过逆变器，以恒功率100kW同时给负载供电，2.5小时消耗250度电
5)在电价平段16：30-19：00分，光伏方阵给蓄电池组充电
6)在电价峰段19：00-21：00，如果蓄电池电量还有，以恒功率20kW同时给负载供电，直到蓄电池的电量30%为止。
先进技术
本系统采用了最新的技术，双面单晶组件、双向并离网储能逆变器、铅碳电池，技术先进、发展质量高，符合国家能源局对光伏的要求，国家会大力支持。
1)双面组件：双面组件使用的电池技术主要有基于p型硅片的PERC技术，基于n型硅片的PERT技术和异质结结构的HIT技术。除了正面接收太阳辐射外，双面组件背面也可以接收来自空气中的散射光、地面的反射光以及每天早晚来自背面的太阳直射光。因此双面组件的发电量与相同电站设计的单面组件相比有10-30%的增益。
2)双向并离网储能逆变器：古瑞瓦特HPS系列三相太阳能并离网逆变控制一体机，采用新一代的全数字控制技术，纯正弦波输出太阳能控制器和逆变器集成于一体，方便使用。逆变器为充电放电双向控制，且充放电时间可以自由设定，并离网状态无缝切换，给负载提供不间断电源。
3)铅炭电池：将铅蓄电池和超级电容器两者技术相融合，是一种既具有电容特性又具有电池特性的双功能储能电池。充电电流可达0.2C，放电电流可达0.4C，完美适应光储系统，充电功率低时间长，放电功率大时间短的要求，循环寿命高，70%的放电深度循环次数超过4000次，使用寿命超过10年，性价比高，价格略高于普通胶体电池，是锂电池价格的三分之一。
投资收益
先计算成本，531新政策出台后，组件和逆变器等设备厂家下降了价格，120kW的光伏电站原材料和安装成本可降到4.8元每瓦，EPC利润也会下降，算0.5元每瓦，这样整个系统初装费用为63.6万元，铅炭蓄电池是系统最贵的一部分，也是寿命最短的设备，目前价格还没有大幅下调，250节2V1000AH的蓄电池约45万，总投资108.6万元。
再计算收益，平均每天发电400度，自用280天，按1.08元每度价格算，每年收益为12.1万元，节假日余量上网为85天，以脱硫电价0.45元卖给电网公司，总费用为1.53万元。还有峰谷价差的收益，假定蓄电池充放电效率为85%，电价峰段时充电280度，电费抵扣302.4元，电价谷段时充电330度，费用是118.8元，每年峰谷价差的利润是5.14万元。所有收入加起来为18.77万元。
该模式设定为厂房业主有闲余资金自己投资，光伏发电用于抵消电费开支，所以不计算资金的货款成本，以及税金和租金等各种开支。
综合计算，成本回收期为5.79年，不到6年就可以收回全部投资，还有近15年时间是纯收益。
总结
光伏发电结合储能系统，不仅拓展应用范围，对光伏产业的发展带来更多的机会，而且投资收益率还很高。
1)逆变器可以按要求以恒定功率输出，克服了光伏组件功率不稳定的特点，可以大幅度提高光伏发电在电网中的比例，逆变器还可以调节功率因素，提高了电网的品质
2)通过波谷储存电能，波峰输出电能，电网峰值用电量可大幅削减，通过峰谷电价差价，为用户创造更大的价值
3)在电网停电时，系统可以组成一个离网系统，为负载提供应急电源。
工商业屋顶情况复杂，工厂用电情况也千差万别，每一个项目都需要仔细分析，量身订做，才能获得更好的经济效率，古瑞瓦特精心打造适应于工商业储能专用的HPS系列30-150kW双向并离网储能逆变器，PCS系列250-630kW双向储能逆变器，在国内外多个地方成功应用，公司的技术支持工程师经验丰富，为客户设计最优方案，推进工商业分布式光伏平价上网时代的到来。
