并网光伏发电系统由光伏阵列、高频DC/DC升压电路、电力电子变换器(逆变器)和系统监控部分组成。其工作原理是,太阳辐射能量经过光伏阵列转换后,再经高频直流变换后变成高压直流电,然后经过电力电子逆变器逆变后向电网输出与电网电压相频一致的正弦交流电流。
用于光电转换的小单元是太阳能电池单体。它的尺寸为4~100cm2,工作电压为0.45~0.50V,工作电流为20~25mA/cm2,因而不能单作为电源使用。在光伏发电系统中,需要将太阳能电池单体进行串联、并联和封装,形成太阳能电池组件。它的功率可以从几瓦到几百瓦,可以单作为电源使用。太阳能电池阵列则是将太阳能电池组件经过串联、并联后并装在支架上,它可以输出几百瓦、几千瓦甚至更大的功率,是光伏发电系统的电能产生器。
一般来说,太阳能电池方阵的安装形式有以下三种:安装在地面上、安装在柱上、安装在屋顶上。具体采用哪一种安装形式又要受到一些具体因素影响,渚如可利用空间大小、方阵尺寸、采光条件、风负载、视觉效果及安装难度、破坏和盗窃问题等。在上述几种安装形式中,的是安装在地面上,因为它具有简单易行的特点。而安装在柱子上面的难度受电池板离地面高度的影响。而安装在屋顶上的难度则由屋顶是否陡峭而定,在比较陡的屋顶上工作不仅耗时费力,而且非常危险。在安装过程中,尤其要避免对电池板电气性能造成损伤,为此太阳能电池板的表面应该覆盖,减小损伤的概率。还可以在光伏电站周围修建围墙,使动物无法靠近设备.以此系统安全。同时,安装的太阳能电池板应该面向中午的太阳,而不要对着指南针的方向,这一点在相关资料中都有说明。另外太阳电池板与水平面的倾角要大于10°。这样可使落在太阳能电池板上的雨水很快地滑落到地面上,从而保持电池板表面的清洁。
立光伏发电系统是依靠蓄电池来储存多余的电能,因此蓄电池在立光伏发电系统中占有重要地位。随着太阳能电池组件售价的下降,蓄电池的费用在系统总投资中所占比重将会逐渐增加。另外,在立光伏发电系统的运行中,由于蓄电池故障而影响系统正常工作的情况更会占有很大比例。所以,在系统设计时,选择适当的蓄电池类型,确定合适的蓄电池容量,地实施安装、操作,精心维护, 对于立太阳能光伏发电系统的正常运行十分重要。
目前光伏系统中常用的蓄电池种类很多,其中应用广泛的主要有普通铅酸蓄电池、碱性镍铬蓄电池和铅酸免维护蓄电池三种。普通铅酸蓄电池因对环境污染较大且要求有一定的维护,主要用在一些有维护能力的低档场合使用。碱性镍铬蓄电池的待点是有较好的低温、过充及过放性能,但缺点是价格较髙,一般用于较为特殊的场合。国内现阶段使用多的蓄电池为铅酸免维护蓄电池,它的免维护特性使得其维护保养简单方便、性能可靠,同时对环境污染较少,很适合用于对性能可靠性要求很高的太阳能发电系统,如无人值守的工作站等场合。
太阳能电池阵列在阳光照射下产生的是直流电,然而日常生活中的常用负载 大多需要以交流电源供电,如日光灯、电视机、电冰箱、电风扇、空调等,绝大多数动力机械也是如此。因此需要一种把直流转换为交流的装置,这就是逆变器。光伏发电系统中的逆变器是一种变流电路,其作用是把太阳能电池阵列所发出的直流电转换为各种不同要求频率和电压值的交流电。逆变具体又可分为无源和有源两种,无源逆变是指直流电经过逆变将能量直接供给负载使用,有源逆变则是指直流电经过逆变向交流电源供电。直流变交流的必要性还体现在当供电系统需要升高或降低电压时,交流系统只需加一个变压器即可,而在直流系统中技术与装置就要复杂得多。因此,除特殊用户外,在光伏发电系统中都需要配备逆变器。此外,逆变器还具有自动调压或手动调压功能,可改善光伏发电系统的供电质量。显而易 见,逆变器是光伏发电系统中不可缺少的重要配套设备。