光伏發(fā)電分類(lèi)
光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)聯(lián)網(wǎng)形式，分類(lèi)為離網(wǎng)光伏發(fā)電和并網(wǎng)光伏發(fā)電兩種。
第一種離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特點(diǎn)是不與電力系統(tǒng)的電網(wǎng)相連，作為一種移動(dòng)式電源或者能源站使用。主要如民用光伏發(fā)電、太陽(yáng)能路燈等等?？梢詾橐恍┢h(yuǎn)地區(qū)，電網(wǎng)無(wú)法普及的地段使用。
第二種，稱(chēng)為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，它作為電網(wǎng)系統(tǒng)中一部分，有一定電網(wǎng)系統(tǒng)輔助作用，提供有功和無(wú)功電能。
目前世界上大部分光伏發(fā)電系統(tǒng)是并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，即光伏電池通過(guò)逆變器與電網(wǎng)相連，通過(guò)電網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行分配和管理。為當(dāng)?shù)鼗蛑苓叺貐^(qū)負(fù)載提供電能和功率控制，也為微電網(wǎng)這一新興電網(wǎng)系統(tǒng)增加了新的發(fā)電單元?？梢苑譃榧惺酱笮偷孛婀夥l(fā)電系統(tǒng)和分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。
大型集中式地面光伏發(fā)電系統(tǒng)，利用開(kāi)闊地面建造10MW~500MW容量級(jí)，甚至更大的發(fā)電系統(tǒng)。主要體現(xiàn)為裝機(jī)容量大、集中式建造、通過(guò)升壓接入高壓輸電網(wǎng)等特點(diǎn)。因占地面積較大，一般建設(shè)在偏遠(yuǎn)地區(qū)，例如荒漠平原等等。
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)普遍裝機(jī)容量較小，大概在10kW~10MW期間。且一般建造環(huán)境為公共建筑、礦區(qū)、車(chē)間廠(chǎng)房、家庭屋頂?shù)任恢?，并接入?dāng)?shù)毓草斉潆娋W(wǎng)絡(luò)，為當(dāng)?shù)刎?fù)載提供電能以及短距離的輸配電。
并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)組成
光伏發(fā)電站，是由光伏電池、逆變器、升壓變壓器、控制系統(tǒng)等最基礎(chǔ)部分組成。其根據(jù)使用場(chǎng)景以及要求的不同，也會(huì)有配備蓄電池等其他額外部分組成。那么在不同環(huán)境的適用以及聯(lián)網(wǎng)要求，光伏發(fā)電的結(jié)構(gòu)與控制模式也會(huì)有所區(qū)別。光伏發(fā)電系統(tǒng)追求最大的發(fā)電功率輸出，稱(chēng)之為最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)（MPPT控制技術(shù)），發(fā)電系統(tǒng)中光伏電池的陣列和分布方式、逆變器的結(jié)構(gòu)都會(huì)對(duì)發(fā)電功率產(chǎn)生影響。因此為了應(yīng)對(duì)不同的適用環(huán)境會(huì)有不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)對(duì)以達(dá)到最大發(fā)電功率。
Part.1集中式結(jié)構(gòu)
在集中式結(jié)構(gòu)中，大面積多塊光伏陣列經(jīng)過(guò)直流匯流箱接入一臺(tái)集中式逆變器，通常由兩臺(tái)逆變器鏈接一臺(tái)變壓器形成一個(gè)集中式光伏發(fā)電單元。它適用于受光條件較好的10MW~1GW功率等級(jí)的大型地面光伏電站。
其優(yōu)點(diǎn)有逆變器功率大、效率高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)維成本也相較于其他結(jié)構(gòu)低。適合荒漠平原等受光條件優(yōu)，集中式設(shè)計(jì)的光伏電站。但這些優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在集中式逆變器結(jié)構(gòu)上。對(duì)于光伏電池而言，因采用大面積光伏陣列結(jié)構(gòu)，因此缺點(diǎn)也很明顯，如抗熱斑和抗陰影能力差，為了實(shí)現(xiàn)部分串聯(lián)光伏電池不工作而影響整個(gè)電池陣列，采用旁路二極管、以及陣列阻塞二極管等元器件，因此也增加了系統(tǒng)內(nèi)部的損耗。且單一或有限路MPPT最大功率點(diǎn)跟蹤難以實(shí)現(xiàn)最佳功率，從而影響了發(fā)電效率。且有系統(tǒng)形式固定，后期技改拓展較為困難等缺點(diǎn)。
Part.2組串式結(jié)構(gòu)
組串式結(jié)構(gòu)是將光伏電池采用部分進(jìn)行串聯(lián)合并成一組，后將多個(gè)電池組進(jìn)行連接形成光伏陣列，其中省去了阻塞二極管，減少了旁路二極管的數(shù)量，因此陣列內(nèi)部損耗降低。采用多路組合串聯(lián)設(shè)計(jì)因此抗陰影能力得到提升的同時(shí)，根據(jù)不同的陳列通路進(jìn)行多路最大功率點(diǎn)跟蹤MPPT，發(fā)電效率提升，且擴(kuò)展能力也得到了增強(qiáng)。
Part.3集散式結(jié)構(gòu)
此類(lèi)結(jié)構(gòu)式光伏發(fā)電是前面集中式結(jié)構(gòu)和組串式結(jié)構(gòu)的集合到一起。在集散式結(jié)構(gòu)中，每一路光伏組串連接一個(gè)直流（DC/DC）變換器，以實(shí)現(xiàn)各路直流升壓條件和MPPT最大功率的追蹤。因此多個(gè)光伏組串通過(guò)多個(gè)MPPT控制器匯集集中到集中式逆變器的直流一側(cè)，最終通過(guò)變壓器并網(wǎng)發(fā)電。
集散式結(jié)構(gòu)，它每一個(gè)直流變換器連接的光伏陣列擁有獨(dú)立的MPPT控制器以達(dá)到最大功率追蹤，各個(gè)光伏陣列之間互不影響從而提高了發(fā)電效率。且各路變換器直接進(jìn)行直流升壓在匯入逆變器，減少了中間電流的損耗。
采用了多路匯集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中任意一路出現(xiàn)故障都不會(huì)影響其他路正常運(yùn)行，抗故障能力得到提升的同時(shí)，可以通過(guò)每一路單獨(dú)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)從而提高了后期良好的擴(kuò)充性。并且每一路獨(dú)立運(yùn)作，因此允許每一路的光伏陣列、MPPT控制器等可以于其他路不同，大小、型號(hào)、方位等等可以多元化組合，有利于一定區(qū)域分布式光伏系統(tǒng)的整合集中運(yùn)作。
因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而言，該結(jié)構(gòu)式的缺點(diǎn)也很明顯。因?yàn)閾碛卸鄠€(gè)變換器，分散的光伏陣列路數(shù)越多，它所需要的變換器也就越多，給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)的穩(wěn)定性會(huì)降低，維護(hù)成本將變高。因此此類(lèi)結(jié)構(gòu)只適用于那些光照條件有限且不穩(wěn)定的環(huán)境，例如山區(qū)、帶有坡度的地面以及遮擋物多等等。
Part.4組件式結(jié)構(gòu)
組件式結(jié)構(gòu)分類(lèi)為交流組件式和直流組件式兩種。交流組件式通過(guò)與每一個(gè)光伏電池組合一個(gè)微型交流逆變器，通過(guò)重新設(shè)計(jì)將光伏電池和并網(wǎng)逆變器集中到一起，構(gòu)成一個(gè)可以獨(dú)立并網(wǎng)的光伏電池，通常稱(chēng)之為“交流組件”。每一個(gè)光伏電池可以獨(dú)立且直接并網(wǎng)發(fā)電。而直流組件式結(jié)構(gòu)是將增益式微型直流變換器與光伏電池集中到一起，在匯集到綜合交流逆變器并網(wǎng)。被稱(chēng)之為“直流組件”或者“智能組件”，屬于基于直流組件的集散式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
直流組件式結(jié)構(gòu)
交流組件式結(jié)構(gòu)
因采用了小功率組件式控制器，因此擁有部分模塊快速切斷功能。安全系數(shù)得到提高。也與組串式結(jié)構(gòu)一樣沒(méi)有旁路二極管和阻塞二極管，減少了內(nèi)部損耗。且每個(gè)光伏電池?fù)碛歇?dú)立的MPPT控制器，最大限度的提高了發(fā)電效率，是所有結(jié)構(gòu)中，最大功率追蹤能力最強(qiáng)的一類(lèi)。可以是模塊化設(shè)計(jì)，即插即用，易于定標(biāo)準(zhǔn)化。規(guī)?；a(chǎn)，因此擴(kuò)充沉余能力非常強(qiáng)。
但是因采用了模塊化設(shè)計(jì)，交流組件式結(jié)構(gòu)中，逆變器容量和效率都比較低，數(shù)量卻很龐大，主流微型逆變器功率大概只在200W~550W之間。成本高，運(yùn)維相對(duì)也困難。
而直流組件式結(jié)構(gòu)克服了上述逆變器數(shù)量龐大的問(wèn)題。通過(guò)集中式逆變器并網(wǎng)，相比交流組件式成本相對(duì)降低很多。維護(hù)也相對(duì)較為方便。是未來(lái)光伏發(fā)電發(fā)展的重要方向之一。基于以上特點(diǎn)，此結(jié)構(gòu)的光伏發(fā)電非常適用于中、小規(guī)模的建筑發(fā)電或者戶(hù)用性并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。
并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)組成
以上是目前主流的光伏發(fā)電控制結(jié)構(gòu)。會(huì)根據(jù)環(huán)境的不同、光照條件、地面條件等等因素，光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也會(huì)有所不同。合適的控制技術(shù)結(jié)構(gòu)也會(huì)提高發(fā)電效率等優(yōu)點(diǎn)。除此之外一些特別的環(huán)境也會(huì)有特別的結(jié)構(gòu)或者多個(gè)控制結(jié)構(gòu)合并的情況，要根據(jù)環(huán)境條件去分析。