了解太阳能光伏（PV）发电的优缺点

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了解太阳能光伏（PV）发电的优缺点

返回列表 来源：发布日期： 2022.02.10 浏览次数：

太阳能光伏（PV）发电是使用太阳能电池板将太阳能转化为电能的过程。太阳能电池板，也称为光伏电池板，在光伏系统中组合成阵列。光伏系统也可以安装在并网或离网（独立）配置中。这两种光伏系统配置的基本组件包括太阳能电池板、汇流箱、逆变器、优化器和断开器。并网光伏系统还可能包括仪表、电池、充电控制器和电池断开装置。太阳能光伏发电还有几个优点和缺点（表1）。

太阳能光伏（PV）发电
优点	缺点
阳光在该国许多地区免费且随时可用	光伏系统的初始投资较高
并网光伏系统可以减少电费	光伏系统需要大面积的发电
光伏系统没有活动部件	日照量可能会有所不同
光伏系统减少对石油的依赖	当系统无法提供全部容量时，光伏系统需要过多的能量存储或接入其他来源，如公共电网
光伏系统能够在未连接到电网的偏远地区发电
光伏系统不会产生有毒气体排放、温室气体或噪音

表1：太阳能光伏发电的优缺点

并网光伏系统

光伏系统最常采用并网配置，因为与依赖电池的离网光伏系统相比，它更易于设计且通常更便宜。并网光伏系统允许房主从电网消耗更少的电力，并将未使用或多余的电力供应回公用电网（见图 1）。系统的应用将决定系统的配置和规模。例如，住宅并网光伏系统的额定功率低于 20 千瓦，商业系统的额定功率为 20 千瓦至 1 兆瓦，公用事业储能系统的额定功率超过 1 兆瓦。

图1：光伏系统的常见配置是没有备用电池的并网光伏系统

离网（独立）光伏系统

离网（独立）光伏系统在白天使用太阳能电池板阵列为可充电电池组充电，以便在无法获得太阳能时在夜间使用。使用离网光伏系统的原因包括降低能源成本和停电、生产清洁能源和能源独立。离网光伏系统包括电池组、逆变器、充电控制器、电池断开器和可选的发电机。

太阳能板

光伏系统中使用的太阳能电池板是太阳能电池组件，通常由硅组成，通常安装在刚性平面框架中。太阳能电池板串联在一起形成串，太阳能电池板串并联在一起形成阵列。太阳能电池板是根据它们产生的直流电数量来评定的。应定期检查太阳能电池板以清除污垢、碎屑或雪，并检查电气连接。

由于光伏受到阴影的不利影响，任何阴影都会显着降低太阳能电池板的功率输出。太阳能电池板的性能会有所不同，但在大多数情况下，保证的电力输出预期寿命在 10 年到 25 年之间。太阳能电池板的功率输出以瓦特为单位。在理想的阳光和温度条件下，额定功率输出范围为 200 W 至 350 W。

太阳能电池阵列的构造和安装

当太阳能电池阵列安装在房产上时，它们必须以一定角度安装，以便最好地接收阳光。典型的太阳能电池阵列支架包括屋顶、独立式和定向跟踪支架（见图 2）。屋顶安装的太阳能电池阵列可以与住宅的建筑融为一体，并节省院子空间。

图2：典型的太阳能电池阵列支架包括屋顶、独立式和屋顶或地面定向跟踪支架

屋顶安装的太阳能电池阵列连接到屋顶椽子上，旨在处理与屋顶相同的力和气候条件。复合瓦被认为是最容易安装太阳能电池阵列的屋顶，而板岩和瓦屋顶材料通常被认为是最困难的。屋顶安装的太阳能电池阵列的主要缺点是它们需要进行维护。

独立式太阳能电池阵列可以设置在便于维护的高度。然而，独立式太阳能电池阵列通常需要很大的空间。此外，独立式太阳能电池阵列不应安装在有大量积雪的地区的地面上。

太阳能阵列支架也可以是固定的或跟踪的。固定式太阳能电池板通常安装在屋顶或独立式，它们的高度和角度均已预设，并且不会随太阳移动。定向跟踪太阳能电池阵列随着太阳从东向西移动，并在太阳移动时调整它们的角度以保持最大曝光。定向跟踪太阳能电池阵列可以将光伏系统的日能量输出从 25% 增加到 40%。然而，尽管增加了功率输出，但由于安装系统的复杂性，定向跟踪阵列可能无法证明增加的成本是合理的。

光伏汇流箱

光伏汇流箱接收多个太阳能电池板串的输出，并将该输出整合到一个连接到逆变器的主电源中。光伏汇流箱通常安装在太阳能电池板附近和逆变器之前。光伏汇流箱可以包括过流保护、浪涌保护、预接线保险丝座和预配置的连接器，以便于安装到逆变器。使用预接线连接器可以节省连接到逆变器的电线。应定期检查光伏汇流箱是否有泄漏或连接松动。

并非每个光伏系统安装都需要光伏汇流箱。例如，当只有两串或三串太阳能电池板时，可能不需要汇流箱。在这些情况下，太阳能电池板串直接连接到逆变器。

光伏逆变器

逆变器是一种接收直流电并将其转换为交流电的设备。PV 逆变器具有三个基本功能：将来自 PV 面板的直流电转换为交流电，确保产生的交流频率保持在每秒 60 个周期，并且最大限度地减少电压波动。最常见的光伏逆变器是微型逆变器、串式逆变器和功率优化器（见图3）。

图3：微型逆变器连接到每个并联的太阳能电池板，并将直流电直接转换为交流电。串式逆变器与多个串联的太阳能电池板一起使用。功率优化器安装在并联连接的每个太阳能电池板上。

微型逆变器是一种将直流电转换为交流电的设备，可直接安装在单个太阳能电池板上。由于直流到交流的转换发生在每个太阳能电池板上，因此微型逆变器可以最大限度地提高系统的潜在输出。例如，如果一个太阳能电池板被一棵树遮住，它不会影响任何其他太阳能电池板的输出。微型逆变器还消除了对具有潜在危险的高压直流接线的需要。

串式逆变器是一种将来自多个串联连接的太阳能电池板的直流电转换为交流电的设备。然而，在串联配置中，如果其中一个太阳能电池板停止发电，即使由于临时遮阳，也会降低整个系统的性能。串式逆变器处于高压范围（600 V 至 1000 V），可与大型光伏系统一起使用，无需担心遮光问题。通常，住宅应用只需要一个组串逆变器。

功率优化器（最大化器）是一种混合微型逆变器系统，它在将直流电发送到集中式逆变器之前对其进行调节，而不是将来自太阳能电池板的直流电直接转换为交流电。当一个或多个面板被遮挡或面板面向不同方向安装时，功率优化器（如微型逆变器）仍然表现良好。功率优化器系统的成本往往高于串式逆变器系统，但低于微型逆变器系统。

光伏断开

自动和手动安全断开保护光伏系统的接线和组件免受电涌和其他设备故障的影响。断开连接确保光伏系统可以安全关闭，系统组件可以拆卸以进行维护或维修。对于并网光伏系统，安全断开可确保发电设备与电网隔离，以确保公用事业人员的安全。光伏系统中的每个电源或能量存储设备都需要断开连接。交流断开器通常安装在家庭内部的主配电板之前。公用事业通常需要一个可锁定并安装在公用事业仪表旁边的外部 AC 断开器，以便公用事业人员可以使用它。