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光伏电站知识大全(2)

来源：画鸵萌宠网

光伏电站知识大全

光伏电站概述

太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“ 光电 ”。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。

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。

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;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地各种灯具等;三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。到2009年，中国并网发电还未开始全面推广，不过2008年北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的。

据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上;

到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。

光伏电站组成

发电过程

光伏电站是利用一定数量太阳能电池组件串联后接收太阳光将辐射能转换为一定电压(逆变器额定电压)和电流的直流电，再将若干电池组串在汇流箱内进行并联以提高电流，并联后电流达到逆变器额定电流的数个汇流箱接入一台并网逆变器，通过并网逆变器将电池组件发出的直流电逆变成符合电网需求的交流电，经过配电装置后接入电站升压变压器，通过变压器将电压升高至符合电网要求的电压等级后，并入电网。

组成设备

主要设备包括电池组件、汇流箱、逆变器、高低压配电装置和变压器等。

光伏电站工作原理

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。光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。

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。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。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。目前，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。

国产晶体硅电池效率在10至13%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。目前，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。

江阴海虹有色金属材料有限公司(简称：海虹铝业)光伏科技部是一家专业从事光伏太阳能边框型材等各类铝型材精加工的现代化企业，公司建筑面积18万平方米,年加工能力可达二百万套。

光伏电站的分类

1.有离网运行和并网运行两种方式。

并网光伏电站是指将光伏系统连接到国家电网成为电网的补充，并向电网输送光伏电

力的太阳能发电系统。

2.其中光伏并网发电系统按其设计式可分为：

a.集中式并网光伏系统

系统所发电力直接进入电网，但这种方式显然不能发挥太阳能分布广泛，地域广阔等的特点。

b.分布式并网光伏系统：

即户用型光伏并网系统，它可与建筑物结合形成屋顶光伏系统，通过设计可以降低建筑造价和光伏发电系统的造价。在分布式并网光伏系统中，白天不用的电量可以通过逆变器将这些电能出售给当地的公用电力网，夜晚需要用电时，再从电力网中购回。

光伏电站的优缺点

与常用的火力发电系统相比，光伏发电的优点主要体现在：

① 无枯竭危险;

② 安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净(无公害);

③ 不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势;

④ 无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;

⑤ 能源质量高;⑥使用者从感情上容易接受;

⑥ 建设周期短，获取能源花费的时间短。

缺点：

① 照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积;

②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。

光伏电站的经济及环境特征

光伏发电目前的成本仍然在1.4-2元/千瓦时，如果仍然坚持目前的价格不符合市场发展的规律。

光伏发电可以减少污染气体排放。

光伏发电技术

将太阳能直接转换为电能的技术称为光伏发电技术。在国际上，光伏发电技术的研究已有100多年的历史。目前这一能源高端产品已经成熟。我国于1958年开始研究太阳电池，1971年首次成功地应用于我国发射的东方红二号卫星上。1973年开始将太阳电池用于地面。2002年，国家有关部门启动“送电到乡工程”，在西部七省区的近800个无电乡所在地安装光伏电站，该项目拉动了我国光伏工业快速发展。截止到2004年底，我国太阳电池的累计装机已经达到6.5万千瓦。

光伏电站的系统介绍

系统分类

光伏发电系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑;不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。

系统设备

光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。其部分设备的作用是：

太阳能电池方阵

在有光照(无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照)情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。

蓄电池组

其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：a.自放电率低;b.使用寿命长;c.深放电能力强;d.充电效率高;e.少维护或免维护;f.工作温度范围宽;g.价格低廉。

充放电控制器

是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。

逆变器

是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。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。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。

光伏电站的日常维护

1、组件和支架的维护：

1)光伏组件表面应保持清洁，应使用干燥或潮湿的柔软洁净的布料擦拭光伏组件，严禁使用腐蚀性溶剂或用硬物擦拭光伏组件;应在辐照度低于200W/m2的情况下清洁光伏组件，不宜使用与组件温差较大的液体清洗组件;

2)光伏组件应定期检查，若发现下列问题应立即调整或更换光伏组件：

a)光伏组件存在玻璃破碎、背板灼焦、明显的颜色变化;

b)光伏组件中存在与组件边缘或任何电路之间形成连通通道的气泡;

c)光伏组件接线盒变形、扭曲、开裂或烧毁，接线端子无法良好连接。

3)光伏组件上的带电警告标识不得丢失。

4)使用金属边框的光伏组件，边框和支架应结合良好，两者之间接触电阻应不大于4

Ω，边框必须牢固接地。

5)在无阴影遮挡条件下工作时，在太阳辐照度为500W/m2以上，风速不大于2m/s的条件下，同一光伏组件外表面(电池正上方区域)温度差异应小于20℃。装机容量大于50kWp的光伏电站，应配备红外线热像仪，检测光伏组件外表面温度差异。

6)使用直流钳型电流表在太阳辐射强度基本一致的条件下测量接入同一个直流汇流箱的各光伏组件串的输入电流，其偏差应不超过5%。

7)支架的所有螺栓、焊缝和支架连接应牢固可靠，表面的防腐涂层，不应出现开裂和脱落现象，否则应及时补刷。

2、汇流箱的维护：

1) 直流汇流箱不得存在变形、锈蚀、漏水、积灰现象，箱体外表面的安全警示标识应完整无破损，箱体上的防水锁启闭应灵活;

2) 直流汇流箱内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现象;

3) 直流汇流箱内的高压直流熔丝的规格应符合设计规定;

4) 直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应大于2兆欧。

5) 直流输出母线端配备的直流断路器，其分断功能应灵活、可靠。

6) 直流汇流箱内防雷器应有效。

3、直流配电柜的维护：

1)直流配电柜不得存在变形、锈蚀、漏水、积灰现象，箱体外表面的安全警示标识应完整无破损，箱体上的防水锁开启应灵活;

2)直流配电柜内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现象;

3)直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应大于2兆欧;

4)直流配电柜的直流输入接口与汇流箱的连接应稳定可靠;

5)直流配电柜的直流输出与并网主机直流输入处的连接应稳定可靠;

6)直流配电柜内的直流断路器动作应灵活，性能应稳定可靠;

7)直流母线输出侧配置的防雷器应有效。

4、逆变器的维护：

1)逆变器结构和电气连接应保持完整，不应存在锈蚀、积灰等现象，散热环境应良好，逆变器运行时不应有较大振动和异常噪声;

2)逆变器上的警示标识应完整无破损;

3)逆变器中模块、电抗器、变压器的散热器风扇根据温度自行启动和停止的功能应正常，散热风扇运行时不应有较大振动及异常噪音，如有异常情况应断电检查。

4)定期将交流输出侧(网侧)断路器断开一次，逆变器应立即停止向电网馈电。

5)逆变器中直流母线电容温度过高或超过使用年限，应及时更换。

4、交流配电柜的维护：

1)确保配电柜的金属架与基础型钢应用镀锌螺栓完好连接，且防松零件齐全;

2)配电柜标明被控设备编号、名称或操作位置的标识器件应完整，编号应清晰、工整;

3)母线接头应连接紧密，无变形，无放电变黑痕迹，绝缘无松动和损坏，紧固联接螺栓无生锈;

4)手车、抽出式成套配电柜推拉应灵活，无卡阻碰撞现象;动静头与静触头的中心线应一致，且触头接触紧密;

5)配电柜中开关，主触点无烧溶痕迹，灭弧罩无烧黑和损坏，紧固各接线螺丝，清洁柜内灰尘。

5、交流配电柜的维护：

6)把各分开关柜从抽屉柜中取出，紧固各接线端子。检查电流互感器、电流表、电度表的安装和接线，手柄操作机构应灵活可靠性，紧固断路器进出线，清洁开关柜内和配电柜后面引出线处的灰尘。

7)低压电器发热物件散热应良好，切换压板应接触良好，信号回路的信号灯、按钮、

光字牌、电铃、电筒、事故电钟等动作和信号显示应准确。

8)检验柜、屏、台、箱、盘间线路的线间和线对地间绝缘电阻值，馈电线路必须大于0.5MΩ;二次回路必须大于1 MΩ。

6、变压器维护：

1)变压器的温度计应完好，油温应正常，储油柜的油位应与环境温度相对应，各部位无渗、漏油。每台变压器负荷大小、冷却条件及季节可能不同，运行中的变压器不能单纯以上层油温不超过允许值为依据，还应根据以往运行经验及在上述情况下与上次的油温比较。

2)套管油位应正常，套管外部无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其它异常现象，油质应为透明、微带黄色，由此可判断油质的好坏。油面应符合周围温度的标准线，如油面过低应检查变压器是否漏油等。油面过高应检查冷却装置的使用情况，是否有内部故障。

3)变压器音响应正常。正常运行时一般有均匀的嗡嗡电磁声。如声音有所异常，应细心检查，作出正确判断，并立即进行处理

4)变压器引线应无断股，接头应无过热变色或示温片熔化(变色)现象，呼吸器应完好，矽胶变色程度不应超过3/4。

5)有励磁调压分接开关的分接位置及电源指示应正常;瓦斯继电器内应无气体;变压器外壳接地、铁芯接地应完好等。

6)恶劣天气时，应重点进行特殊检查。大风时，检查引线有无剧烈摆动，弧垂是否足

够，变压器顶盖、套管引线处应无杂物;大雪天，各部触点在落雪后，不应立即熔化或有放电现象;大雾天，各部有无火花放电现象等等。

7、电缆的维护：

1)电缆不应在过负荷的状态下运行，电缆的铅包不应出现膨胀、龟裂现象;

2)电缆在进出设备处的部位应封堵完好，不应存在直径大于10mm的孔洞，否则用防火堵泥封堵;

)在电缆对设备外壳压力、拉力过大部位，电缆的支撑点应完好;

4)电缆保护钢管口不应有穿孔、裂缝和显著的凹凸不平，内壁应光滑;金属电缆管不应有严重锈蚀;不应有毛刺、硬物、垃圾，如有毛刺，锉光后用电缆外套包裹并扎紧;

5)应及时清理室外电缆井内的堆积物、垃圾，如电缆外皮损坏，应进行处理；

6)检查室内电缆明沟时，要防止损坏电缆，确保支架接地与沟内散热良好;

7)直埋电缆线路沿线的标桩应完好无缺，路径附近地面无挖掘，确保沿路径地面上无堆放重物、建材及临时设施，无腐蚀性物质排泄，确保室外露地面电缆保护设施完好;

8)确保电缆沟或电缆井的盖板完好无缺，沟道中不应有积水或杂物，确保沟内支架应牢固、有无锈蚀、松动现象，铠装电缆外皮及铠装不应有严重锈蚀;

9)多根并列敷设的电缆，应检查电流分配和电缆外皮的温度，防止因接触不良而引起

电缆烧坏连接点；

10)确保电缆终端头接地良好，绝缘套管完好、清洁、无闪络放电痕迹，确保电缆相色应明显。

光伏电站的起源

早在1839年，法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。 20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势，20世纪80年代后，太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。

20世纪90年代后，光伏发电快速发展，到2006年，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规

定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。

世界光伏组件在1990年——2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期，发展更加迅速，1999年光伏组件生产达到200兆瓦。商品化电池效率从10%～13%提高到13%～15%，生产规模从1～5兆瓦/年发展到5～25兆瓦/年，并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。2006年的光伏行业调查表明，到2010年，光伏产业的年发展速度将保持在30%以上。年销售额将从2004年的70亿美金增加到2010年的300亿美金。许多老牌的光伏制造公司也从原来的亏本转为盈利。

光伏电站的发展趋势

发展优势

中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。

发展历程

中国太阳电池的研究始于1958年，1959年研制成功第1个有实用价值的太阳电池。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，1971年3月首次成功地应用于我国第2颗卫

星上，1973年太阳电池开始在地面应用，1979年开始生产单晶硅太阳电池。20世纪90年代中期后光伏发电进入稳步发展时期，太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，21世纪初迎来了快速发展的新阶段。

中国的光伏产业的发展有2次跳跃，第一次是在 20世纪80年代末，中国的改革开放正处于蓬勃发展时期，国内先后引进了多条太阳电池生产线，使中国的太阳电池生产能力由原来的3个小厂的几百千瓦一下子上升到6个厂的4.5兆瓦，引进的太阳电池生产设备和生产线的投资主要来自中央政府、地方政府、国家工业部委和国家大型企业。第二次光伏产业的大发展在 2000年以后，主要是受到国际大环境的影响、国际项目/政府项目的启动和市场的拉动。2002年由国家法改委负责实施的“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程以及2006年实施的送电到村工程均采用了太阳能光伏发电技术。在这些措施的有力拉动下，中国光伏发电产业迅猛发展的势头日渐明朗。

到2007年年底，中国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦(100MW)，从事太阳能电池生产的企业达到50余家，太阳能电池生产能力达到290万千瓦(2900MW)，太阳能电池年产量达到1188MW，超过日本和欧洲，并已初步建立起从原材料生产到光伏系统建设等多个环节组成的完整产业链，特别是多晶硅材料生产取得了重大进展，突破了年产千吨大关，冲破了太阳能电池原材料生产的瓶颈制约，为中国光伏发电的规模化发展奠定了基础。2007年是中国太阳能光伏产业快速发展的一年。受益于太阳能产业的长期利好，整个光伏产业出现了前所未有的投资热潮，但也存在诸如投资盲目、恶性竞争、创新不足等问题。

2009年6月，由中广核能源开发有限责任公司、江苏百世德太阳能高科技有限公司和比利时Enfinity公司组建的联合体以1.0928元/度的价格，竞标成功我国首个光伏发电示范项目——甘肃敦煌10兆瓦并网光伏发电场项目，1.09元/千瓦时电价的落定，标志着

该上网电价不仅将成为国内后续并网光伏电站的重要基准参考价，同时亦是国内光伏发电补贴政策出台、国家大规模推广并网光伏发电的重要依据。

前景规划

根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，中国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW(百万千瓦)，到2050年将达到600GW(百万千瓦)。预计，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。预计2030年之前，中国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。