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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。
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。
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。
光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。
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。
光伏发电的应用领域介绍：
1、家庭灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。
2、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、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、无人值守道班供电等。
3、通讯/通信领域：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GPS供电等。
4、石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。
光伏发电系统主要由光伏组件、控制器、逆变器、蓄电池及其他配件组成（并网不需要蓄电池）。根据是否依赖公共电网，分为离网跟并网两种，其中离网系统是独立运行的、不需要依赖电网。离网光伏系统配备了有储能作用的蓄电池，可保证系统功率稳定，能在光伏系统夜间不发电或阴雨天发电不足等情况下供给负载用电。
不管何种形式，工作原理均为光伏组件将光能转换成直流电，直流电在逆变器的作用下转变成交流电，最终实现用电、上网功能。
1、光伏组件
光伏组件是整个发电系统里的核心部分，由光伏组件片或由激光切割机机或钢线切割机切割开的不同规格的光伏组件组合在一起构成。由于单片光伏电池片的电流和电压都很小，所以要先串联获得高电压，再并联获得高电流，通过一个二极管（防止电流回输）输出，然后封装在一个不锈钢、铝或其他非金属边框上，安装好上面的玻璃及背面的背板、充入氮气、密封。把光伏组件串联、并联组合起来，就成了光伏组件方阵，也叫光伏阵列。
工作原理：太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由p区流向n区，电子由n区流向p区，接通电路后就形成电流。其作用是将太阳能转化为电能，并送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
组件类型：
①单晶硅：光电转换率≈18%，最高可达到24%，是所有光伏组件中转换率最高的，一般采用钢化玻璃及防水树脂封装，坚固耐用，使用寿命一般可达25年。
②多晶硅：光电转换率≈14%，与单晶硅的制作工艺差不多，多晶硅的区别在于光电转换率更低、价格更低、寿命更短，但多晶硅材料制造简便、节约电耗，生产成本低，因此得到大力发展。
③非晶硅：光电转换率≈10%，与单晶硅和多晶硅的制作方法完全不同，是一种薄膜式太阳电池，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。
2、控制器（离网系统使用）
光伏控制器是能自动防止蓄电池过充电和过放电的自动控制设备。采用高速CPU微处理器和高精度A/D模数转换器，是一个微机数据采集和监测控制系统，既可快速实时采集光伏系统当前的工作状态，随时获得PV站的工作信息，又可详细积累PV站的历史数据，为评估PV系统设计的合理性及检验系统部件质量的可靠性提供了准确而充分的依据，还具有串行通信数据传输功能，可将多个光伏系统子站进行集中管理和远距离控制。
3、逆变器
逆变器是一种将光伏发电产生的直流电转换为交流电的装置，光伏逆变器是光伏阵列系统中重要的系统平衡之一，可以配合一般交流供电的设备使用。太阳能逆变器有配合光伏阵列的特殊功能，例如最大功率点追踪及孤岛效应保护的机能。
太阳能逆变器可以分为以下三类：
①独立逆变器：用在独立系统，光伏阵列为电池充电，逆变器以电池的直流电压为能量来源。许多独立逆变器也整合了电池充电器，可以用交流电源为电池充电。一般这种逆变器不会接触到电网，因此也不需要孤岛效应保护机能。
②并网逆变器：逆变器的输出电压可以回送到商用交流电源，因此输出弦波需要和电源的相位、频率及电压相同。并网逆变器会有安全设计，若未连接到电源，会自动关闭输出。若电网电源跳电，并网逆变器没有备存供电的机能。
③备用电池逆变器：一种特殊的逆变器，由电池作为其电源，配合其中的电池充电器为电池充电，若有过多的电力，会回灌到交流电源端。这种逆变器在电网电源跳电时，可以提供交流电源给指定的负载，因此需要有孤岛效应保护机能。
4、蓄电池（并网系统不需要）
蓄电池是光伏发电系统中储存电的设备。目前采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池，胶体蓄电池和碱性镍镉蓄电池四种，广泛使用的有铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池。工作原理：白天太阳光照射到光伏组件上，产生直流电压，把光能转换为电能，再传送给控制器，经过控制器的过充保护，将光伏组件传来的电输送到蓄电池里进行储存，以供需要时使用。
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