1.1太阳能光伏系统简介
从人类历史上而言，正因为有太阳的存在，所以在地球上才会拥有人类赖以生存的环境和人类能够出现并得以繁衍生存的原因，可见其对人类的发展有着十分重大的影响作用。随着人类科学技术的不断发展，人们对太阳能源的利用不再局限于传统的耕种作物的光合作用，而是将其直接转换成为热能和电能等。利用太阳能时，可以避免对环境的污染，不需要消耗地球上已有的资源，无论是安全性还是可靠性上，都是人类能源利用的首选。从人类长远的发展战略而言，有效利用太阳能也有利于保护生态环境，产生更多的经济效益。利用光伏发电系统，能够将太阳能进行有效的转换，从而为整个人类的生产生活提供清洁的电能，对人类社会的发展有着十分重要的影响意义。经过长时间的研究和发展，我国已经形成了完整的太阳能电池组件的生产供应链，包括了电池组件的生产、制造、组装等各个环节。我国一直重视对太阳能的利用，经过多年的努力，如今已经拥有世界上先进的光伏发电技术，并出口至全球各地，打造出具有竞争优势的中国品牌。
一般情况下，按照光伏发电系统不同的功能系统组成，可以将整个系统具体划分为太阳能电池、控制器、蓄电池以及逆变器。按照其和电网是否连接的状态进行划分，又可以将其划分成为和电网连接或独立式的发电方式。其中，独立式的发电方式主要是应用于农村民用方面，以家庭或村为单位，满足于用
电需求量较少的情况，或者是十分偏远的地区，全国电网难以覆盖的地方，可以利用光伏发电来解决用电问题。除此之外，和整个用电网络连接在一起的是并网式的光伏发电系统，这能够补充我国电能的不足，为我国工业和经济发展提供更加强力的基础保障。我国长时间内都在大力发展清洁能源，水力发电、太阳能发电、潮汐发电等多清洁能源发电方式的年发电量在总发电量中所占的比例越来越大。
1.2太阳能光伏发电系统类型
按照光伏发电系统的结构形式和区域范围的不同，可以将其分为并网、微网以及独立发电系统这三种。其中的独立发电系统是单独的光伏发电系统，能够提供给个别用户的供电；微网发电系统是一个较小连网系统，在一个村或区域范围内相对独立的连网系统；并网发电系统则是和整个电网系统进行统一连接，从而可以实现互补。
（1）离网光伏蓄电系统该系统相对简单，具有非常好的适应性，在不同的环境下都可以起到较好的作用效果。但该系统也有一定不足，由于所使用的蓄电池较大，因而不便于安放和搬运，且维护难度相对较大，因而也在一定程度上限制了它的使用。
（2）光伏并网发电系统无论是采用何种安装方式的发电系统，由于自身的发电量都要依靠于太阳的光能辐射，因此随着太阳照射角度以及昼夜交替的影响，其发电能力也会较大的波动，仅依靠自己的电
量储存等很可能难以满足用电需求，这时候就需要通过市电进行购电。但是当电能充裕，而用电需求量不大的情况下，就需要将多余的电力卖出，从而实现更好的经济效益。
图1.1光伏并网发电系统图
（3）A, B两者混合系统为了更好适应现代市场的发展需求，可以将前面两种系统进行结合，从而构成混合系统，能够根据电网的具体电价来调整发电的方案，从而实现较高的经济效益。但是该系统必须要形成一定的规模，且造价相对较高，运行成本也难以控制。
1.3太阳能光伏发电系统
1.3.1太阳能光伏发电系统工作原理
太阳能发电的工作原理是利用电池组件的半导体界面光生伏特效应将光能转换成为电能，要顺利将光能转换成为电能，并实现较高的转换效率，就必须要有具有性能可靠的电池制配。将太阳能电池串联之后，就能够形成覆盖一定面积的组件，在封装后与功率控制器统一装配，就能够形成一个完整系统的光伏发电系统装置。该系统具有安全可靠的有点，由于是利用阳光进行发电，因而不会形成噪声污染，只需要利用输电线路就可以直接将电能输送出去。根据光电发电系统的原理，绘制出相应的模拟原理电路图，具体见图1.3.1所示：
DC-AC
U d
I d i o1u o u REF +-R L u F
u o1滤
波
器控制电路n 1n 2n 3
光伏发电U S
R S
+-T i o
图1.3.1光伏发电系统的模拟原理电路图
1.3.2太阳能光伏发电系统的组成
太阳能光伏发电系统的组成部分相对简单，根据实际的功能需要，一般情况下只需要有太阳能电池板、控制器以及蓄电池共同组成，如果输出的电源电压为110V 或是220V 时，就需要再配置出逆变器来进行调控。各个组成部分及功能作用具体如下：
（1）太阳能电池板 太阳能光伏发电系统中造价最高的核心部分就是太阳能电池板，它直接决定整个系统的光能转化效率。除了进行太阳能的转换外，还具备了将电能输送以及推动负载的功能。也正是如此，太阳能电池板对整个光伏发电系统的成本的运行的质量有着决定性的作用，需要重点关注太阳能电池的质量和可靠性。
图1.3.2.1太阳能电池板
（2）太阳能控制器 为了实现整个太阳能光伏系统的正常工作，就需要利用太阳能控制器通过对蓄电池进行过充电及放点的保护来确保整个系统的运行安全。由于太阳能光伏系统需要经历昼夜的温差变化，因而当出现温差较大的情况下，就可以利用太阳能控制器来进行温度补偿，从而确保整个系统的安全性。
（3）蓄电池 一般情况下，太阳能光伏电池将光能转换成为12V 或24V 的电能，就需要蓄电池进行储存，并根据用电需求的大小来适时进行释放。
（4）逆变器在现代的工业生产和生活之中，许多时候都需要220V、110V的交流电源，但是太阳能光伏系统所提供的是DC12V、DC24V以及DC48V的电能，就必须要他通过逆变器来将系统生成的直流电流进行转换，转换成为满足电压需求的电能。但是也有个别的情况下，需要利用电压负载，但这种降压并非是简单的转换，需要将DC24V的电压通过逆变器转换成为DC5V的电能。
图1.3.2.2
2、光伏发电系统总体方案设计及发电量计算
2.1、光伏发电系统构成
结合此次工程的具体情况，综合考虑当地的各项因素后决定采用不可调度式的光伏发电系统，太阳能电池板接收光能后转换成为直流电能，利用三相逆变器再将其转换成为三相交流电，并根据所连接的公共电网的需求利用升压变电气将其转换成为交流电，从而可以直接和公共电网之间进行输送电。
此次设计研究的光伏并网发电系统为50MWp，根据情况将其具体划分为50个发电单元，每一个单元为1MWp，各个单元具体包含了如下各个配件和相关单元：2台500KW逆变器、1台1000kVA的升压变压器、配电监控单元以及1MWp 光伏方阵等，其中除了光伏方阵之外的所有设备都会安装在配电室之中。经过就地配电室中的逆变器之后，能够将生成的直流电转换成为35kV的交流电，并最终经由高压
电缆传送至主控室母线后接入到并网点之中。这样就行了一个完整的发电、输送电的完整过程，通过该光伏并网发电系统提供出35kV的交流电。
2.2、光伏组件选型
2.2.1光伏组件种类的确定
随着现代材料技术的不断发展，太阳能电池的生产材料种类也越来越多，他们的各种特点也有较大的区别，可以将其划分为单晶硅、多晶硅以及非晶硅这三类。不同电池的成本、可靠性、转换效率、技术壁垒等性能参数都有一定的差别，但是从整体上而言，所有的电池都具有公害较小的特点，具体的参数详见下表：
电池原料转换
效率
制造
能耗
成本资源可靠性公害
技术
壁垒
单晶硅13-20% 高高中高小中多晶硅10-18% 中中中中小高非晶硅8-12% 低低丰富中低小高
表2.2.1
在全球范围内我国的太阳能电池生产制造工艺技术相对先进成熟，并以多晶硅和单晶硅电池为主，且生产工艺成熟先进，能够以相对较低的成本进行规模化的生产制造。
图2.2.1各种太阳能电池市场份额
（资料来源《2007年中国光伏发展报告》）年中国光伏发展报告》
从上图可以看出，在2007年的中国太阳能电池市场份额之中，主要以单晶硅和多晶硅电池为主，在市场中的份额分别为43.4%、46.5%，在市场中的累计市场占有额为89.9%。这主要是单晶硅和多晶硅不但拥有非常的性能优势，同时也具有较好的价格优势。
通过上面的分析和研究可以看出，各个太阳能组件都有着自己的特点和不
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