光伏发电并网原理

太阳能光伏发电并网原理

太阳能光伏发电并网原理，光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。下面看看太阳能光伏发电并网原理。

太阳能光伏发电并网原理1

光伏发电并网原理:依靠太阳能电池组件,利用半导体材料的电子学特性,当太阳光照射在半导体PN结上,产生了较强的内建静电场,在内建静电场的作用下,将光能转化成电能。

其工作原理是：太阳电池组件产生的直流电经并网逆变器转换成符合电网要求的交流电之后，直接进入公共电网，光伏电池方阵所产生的电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在阴雨天或夜晚，太阳电池组件没有产生电能或者电能不能满足负载需求时，就由电网供电。

由于太阳能发电直接供入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，减少了能量的损耗，并降低了系统的成本。但是，系统需要专用的并网逆变器，以保证输出的电力满足电网对电压、频率等指标的要求。因为逆变器效率的问题，会有部分能量损失。

太阳能光伏发电并网原理2

光伏发电的基本原理

独立光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、控制器和负载（直流负载和交流负载）组成。因为太阳能电池产生的电能为直流，但是由于光照强度实时变化，太阳能电池输出的电压也不稳定，这时也需要蓄电池来起到一个滤波的作用，将太阳能电池产生的电压稳定在蓄电池的电压值上，

在另外一种意义上，用蓄电池也有储能的作用，可以将过剩的电能储存起来供在光照强度较低的时候使用。如果是直流负载就可以直接接在蓄电池上工作，如果是交流负载，那么需要经过逆变器的DC-AC 变换，将直流电变成交流电，供给交流负载。

并网光伏发电的基本原理

独立光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、控制器和负载组成。因为需要将光伏发出来的电回馈给电网，这就需要将直流电转换为电网要求的220V、50HZ 的交流电，并且在相同相位的情况下并网，像电网供电。

无论是独立光伏发电系统还是并网光伏发电系统，逆变系统对于交流负载和并网发电都是必不可少的，接下来我们主要就光伏分布发电中的逆变系统的相关设计进行研究。

光伏发电逆变系统的组成

光伏发电系统主要由太阳能电池、主回路、控制电路和负载组成。主回路主要包括DC/DC 电路、DC/AC 电路、滤波器组件。下面主要对于主回路部分的设计做介绍，其中包括主回路的拓扑结构进行分析，介绍一下全桥逆变电路的工作原理以及逆变器模块的选型，以及相关保护的设计。

光伏发电逆变系统的拓扑结构

通常单相电压型逆变器主要分为推挽式、半桥和全桥逆变电路三种。这三种方式根据其不同的特点应用于不同的场合。

推挽式逆变电路的电路结构比较简单，如图3-1 所示。其上电路只需要两个晶闸管，基极驱动电路不需要隔离，驱动电路比较简单，但是晶闸管需要承受2 倍的线路峰值电压，所以适合于低输入电压的场合应用。

同时变压器存在偏磁现象，初级绕组有中心抽头，流过的电流有效值和铜耗较大，初级绕阻两部分应紧密藕合，绕制工艺复杂。因为推挽式逆变电路对于晶闸管的耐压要求比较高，不适合作为光伏发电的.逆变系统主回路。

相比于推挽式逆变电路，单相半桥式逆变电路中所使用的晶闸管的耐压要求就相对较低，不会有线电压峰值2 倍这么多，绝对不会超过线电压峰值。其逆变出来的波形也相对推挽式比较接近于正弦波，所以滤波的要求也相对较低。由于晶闸管的饱和压降减小到了最小，所以不是最重要的影响因素之一。

但是由于半桥式逆变电路的结构决定其集电极电流在晶闸管导通时会增加一倍，使得在晶闸管选型的过程中，要考虑大电流、承受高压的情况，就难免会因为其价格昂贵，所以不适合作为光伏发电的逆变系统主回路。

太阳能光伏发电并网原理3

太阳能发电主要分为两种，一种是并网型发电，一种是独立光伏系统。二者的区别主要在于一个需要并网，可以不适用蓄电池，一个是自给自足，需要蓄电池，其他基本一致。

基本组成如下： 光伏阵列将太阳能转变成直流电能，经逆变器的直流和交流逆变后，根据光伏电站接入电网技术规定光伏电站容量确定光伏电站接入电网的电压等级，由变压器升压后，接入中压或高压电网。

原理如下： 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

目前市面上太阳能光伏发电站的“并网模式”通常有三种：自发自用余电上网模式、全额上网模式、全部自用模式。

首先，在这三种并网模式中选择其中一种，那么就需要根据自身的实际情况来进行选择了：比如说像普通家庭住户，大多数的人都选择自发自用余电上网的模式，这也是现在分布式光伏发电站中所用比例占最高的一种选择方式。

这种模式的好处，是光伏电站发出来的电优先给自己家里面供电使用，然后用不掉多余的电直接自动并入到电网里面，这样的话就避免了浪费，还能赚钱。这种模式是比较适合普通家庭用户选择的，也是非常经济实惠，因为不用额外花钱买电池来储存电量。

除了家庭用电以外，比如说工业用电、厂房屋顶、工商业楼房屋顶这些地方就是商业用电，也是比较适合自发自用余电上网模式的。

为什么这么说呢？因为商业用电的费用比民用电费更高，如果工商业以及厂房屋顶安装光伏电站的话，那么经济效益会大大地增高，回本时间也会更短，这种选择方式是非常有利的，用不掉的电直接并网到电网上面。

光伏发电并网：太阳产生的直流电转换成交流电之后接入公共电网。

原理：

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属原子内部的库仑力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。

硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，电流便从P型一边流向N型一边，形成电流。

光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。

太阳能电池发电系统是利用光生伏打效应原理制成的，它是将太阳辐射能量直接转换成电能的发电系统。它主要由太阳能电池方阵和逆变器两部分组成。如下图所示:白天有日照时，太阳能电池方阵发出的电经过并网逆变器将电能直接输送到交流电网上，或将太阳能所发出的电经过并网逆变器直接为交流负载供电。

（1）太阳能电池组件。

一个太阳能电池只能产生大约0.5V的电压，远低于实际使用所需电压。为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池连接成组件。太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。如一个组件上，太阳能电池的数量是36片，这意味着一个太阳能组件大约能产生17V的电压。

通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨的能力，广泛应用于各个领域和系统。当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。

（2）直流/交流逆变器

将直流电变换成交流电的设备。由于太阳能电池发出的是直流电，而一般的负载是交流负载，所以逆变器是不可缺少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统将发出的电能馈入电网。逆变器按输出波形又可分为方波逆变器和正弦波逆变器。

其工作原理是：太阳电池组件产生的直流电经并网逆变器转换成符合电网要求的交流电之后，直接进入公共电网，光伏电池方阵所产生的电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在阴雨天或夜晚，太阳电池组件没有产生电能或者电能不能满足负载需求时，就由电网供电。由于太阳能发电直接供入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，减少了能量的损耗，并降低了系统的成本。但是，系统需要专用的并网逆变器，以保证输出的电力满足电网对电压、频率等指标的要求。因为逆变器效率的问题，会有部分能量损失。

光伏发电原理：

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。当光子照射金属时，其能量可以被金属中的电子完全吸收。电子吸收的能量足够大，足以克服金属的内部引力，并从金属表面逃逸出来成为光电子。硅原子有四个外电子。如果纯硅中掺杂了五个外电子的原子，比如磷原子，它就会变成一个n型半导体；如果纯硅中掺杂有三个外电子的原子，如硼原子，则形成p型半导体。当p型和n型相结合时，接触面将形成电位差，成为太阳能电池。当太阳照射在p-n结上时，电流从p型侧流向n型侧，形成电流。

太阳能光伏板的光电效应是指不均匀的半导体或半导体的不同部分与金属结合后，由于光的作用而产生电位差的现象。首先，这是一个光子（光波）转化为电子，光能转化为电能的过程；第二个是电压形成过程。

光伏发电工作过程：

光伏板的作用是收集电能，每几块连在一起的光伏板会组成一个线路，光伏板发出的电都是直流电。

汇流箱，汇流箱的作用是把它附近的几路电流线路汇集到一起，然后统一成一路向上级传送。

逆变器，汇流箱汇总后的电流直接会输送到逆变器的基站，一般这个时候电流会很大，所以选择逆变器的时候一定要把功率算好。直流电经过逆变器的逆变作用，就把直流变成了低压的交流了。

逆变器变压器，一般是用厢式变压器，这个变压器的功能是把逆变器输出来的低压交流电变成符合最终跟电网对接的那个总变压器低压侧的电压等级。

开关柜，逆变器变压器输出的电压连接到开关柜，开关柜具有开断高电压的能力，开关柜的输出端就跟并网变压器相连了。

并网变压器，这个变压器直接就跟电网相连了，一般是环网式，如果电网上有电能需求的话，光伏电站的电就经过这个并网变压器送上线路并最终供给用户啦！

光伏电站的工作原理

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

太阳能光伏组件将直射太阳光转化为直流电，光伏组掘春串通过直流汇流箱并联接入直流配电柜，汇流后接入逆变器直流输入端，将直流电转变为交流电，逆变器交流输出端接入交流配樱隐电柜，经交流配电柜直接并入用户侧。

国产晶体硅电池效率在10至13%左右（应该是14%至17%左右），国外同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池 片组成的太阳能电池板称为光伏组件。光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居脊散厅民生活生产提供电力，还有微波中 继电源、通讯电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等；三是并网发电，这 在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步，不过，2008年北京奥运会部分用电将会由太阳能发电和风力发电提供。

理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。中国国产晶体硅电池效率在10至13%左右，国际上同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。

一、指代不同

1、光伏并网逆变器：主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电。

2、风力发电并网逆变器：可以将直流电转换成交流电外，其输出的交流电可以与市电的频率及相位同步，因此输出的交流电可以回到市电。

二、特点不同

1、光伏并网逆变器：要求具有较高的效率。由于太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。

2、风力发电并网逆变器：将直流电源转换为交流电源，以便送回电网。并网逆变器的输出电压的频率需和电网频率（50或60Hz）相同，一般会用机器中的振荡器达成，并且也会限制输出电压不超过电网电压。

三、原理不同

1、光伏并网逆变器：逆变器将直流电转化为交流电，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器，由于直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到220V。

2、风力发电并网逆变器：有使用较新的高频变压器、传统的工频变压器，或是无变压器的逆变器架构。高频变压器不是直接提供120 V或240 V的AC电源，而是有电脑控制的多步程式，让电源转换为高频的交流电，再转换为直流电，最后再转换为电源需要的电压及频率。

参考资料来源：百度百科-并网逆变器

参考资料来源：百度百科-光伏并网逆变器