1.光伏电池

光伏电池是一种利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，又叫太阳电池。物质吸收光能产生电动势的现象，称为光生伏打效应。这种现象在液体和固体物质中都会发生。但是，只有在固体中，尤其是在半导体中，才有较高的能量转换效率。所以，人们又常把光伏（太阳）电池称为半导体太阳电池。

半导体的主要特点，不仅仅在于其电阻率在数值上与导体和绝缘体不同，而且还在于它的导电性具有两个显著的特点：①电阻率的变化受杂质含量的影响极大；②电阻率受光和热等外界条件的影响很大，半导体在温度升高或者受到光的照射时均可使电阻率迅速下降。

2.光伏发电原理

太阳能光伏发电系统是利用光伏电池的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型发电系统。一套基本的光伏发电系统一般是由光伏电池阵列（也称太阳电池板）、太阳能控制器、逆变器和蓄电池（组）构成。图6.9为光伏发电系统的基本构成。

图6.9 光伏发电系统的基本构成

1）光伏电池阵列（太阳电池板）：光伏电池阵列（太阳电池板）是太阳能光伏发电系统中的核心部分，其作用是将太阳能直接转换成电能，供负载使用或存储于蓄电池内备用。

2）太阳能控制器：太阳能控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效地为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。如果用户使用的是直流负载，通过太阳能控制器可以为负载提供稳定的直流电。

3）逆变器：逆变器的作用就是将光伏电池阵列和蓄电池提供的低压直流电逆变成220V交流电，供给交流负载使用。

4）蓄电池（组）：蓄电池（组）的作用是将光伏电池阵列发出的直流电直接存储起来，供负载使用。在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态，当日照量大时，除了供给负载用电外，还对蓄电池充电；当日照量小时，这部分存储的能量将逐步放出。

3.光伏发电的并网(www.daowen.com)

光伏并网发电系统一般由光伏电池阵列模块、逆变器和控制器三部分组成，如图6.10所示。逆变器是连接光伏电池阵列模块和电网的关键部件，它实现控制光伏阵列模块运行于最大功率点和向电网注入正弦电流两大主要任务。光伏并网逆变器要与电网相连，必须满足电网电能质量、防止孤岛效应和安全隔离接地三个要求。

图6.10 光伏并网系统结构示意图

光伏并网发电系统向当地交流负载提供电能和向公用电网发送电能质量相关信息，在谐波、电压偏差、电压不平衡、直流分量、电压波动和闪变方面应满足国家相关标准。光伏电站接入电网后，公共连接点的电压偏差35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10％。电网的额定频率为50Hz，频率偏差限值为±0.5Hz。

光伏并网逆变器与公用电网并联运行的控制模式有两种：电流型控制和电压型控制。

1）电压型控制：光伏并网逆变器不能直接控制接入点电压。公用电网可视为容量无穷大的定值交流电压源，如果光伏并网逆变器采用电压控制，相当于一个电压源与电压源并联运行的系统。

2）电流型控制：当光伏并网逆变器采用电流控制时，只需要控制逆变器的输出电流以跟踪电网电压，即可达到并联运行的目的。

独立光伏发电系统的光伏电池安装容量的计算与负载所需电量和有效安装面积有关。而光伏并网发电系统的发电量与负载所需电量无关，只与光伏电池阵列有效安装面积有关。安装场所的条件往往决定了光伏并网发电系统的容量。光伏电池容量和负载消耗电量之间的关系可用式（6.3）表示：

式中，P_AS为标准状态下光伏阵列的输出功率；H_A为某一时期电池阵列所得到的日照量；G_S为标准状态下的日照强度；E_L为某一时期的负载消耗电量；D为负载对太阳能光伏发电系统的依存率；R为设计冗余系数；K为综合系数。

由于光伏并网发电系统的发电量与负载所需电量无关，因此在式（6.3）中，负载消耗电量用1年的期望发电量E_P代替。同时，设标准状态下的日照强度G_S＝1kW/m²，设依存率D和设计冗余系数R均为1，则式（6.3）变为