隨著分布式光伏新政的頒布，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)備受業(yè)界人士矚目。在實際應(yīng)用中，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)可以分為并網(wǎng)型和離網(wǎng)型。并網(wǎng)型是將系統(tǒng)發(fā)出來的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，并入到電網(wǎng)上；離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)則是自發(fā)自用，就地消納，應(yīng)用靈活。在實際使用中，離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)隨處可見，如太陽能路燈、交通信號燈、農(nóng)用滅蟲燈等，特別是在一些電網(wǎng)覆蓋不到的偏遠山區(qū)，離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要作用就凸顯出來了。這里，主要介紹了離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成。那么光伏發(fā)電系統(tǒng)都由哪些部分構(gòu)成呢？其作用分別是什么？小編為您一一解惑。
離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)組成：
典型的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏陣列、充放電控制器、儲能裝備或逆變器、負載等組成。其構(gòu)成如圖所示。
光照射到光伏陣列上，光能轉(zhuǎn)變成電能，光伏陣列的輸出電流由于受環(huán)境影響，因此是不穩(wěn)定的，需要經(jīng)過DC-DC轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的電流后，才能加載到蓄電池上，對蓄電池充電，蓄電池再對負載供電。如果是并網(wǎng)售電，則不需要蓄電池，而是通過并網(wǎng)逆變器，將直流電流轉(zhuǎn)換成交流電流，并到電網(wǎng)上進行出售。也就是說，離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)必須使用到蓄電池儲能，而并網(wǎng)型則不一定需要?！?/p>
控制系統(tǒng)對光伏陣列的輸出電壓和電流進行實時采樣，判斷光伏發(fā)電系統(tǒng)是否工作在最大功率點上，然后根據(jù)跟蹤算法，改變PWM信號的占空比，進而控制光伏陣列的輸出電壓使其工作點向最大功率點逼近。在蓄電池過充過放控制模塊中，當蓄電池電壓充電或放電到一定的設(shè)定值后，就會自動關(guān)閉或打開。
下面，小編將為您介紹離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的各個組成部分。
光伏陣列組件
光伏發(fā)電系統(tǒng)利用以光電效應(yīng)原理制成的光伏陣列組件將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能。光伏電池單體是用于光電轉(zhuǎn)換的最小單元，一個單體產(chǎn)生的電壓大約為0.45V，工作電流約為20~25mA/cm2，將光伏電池單體進行串、并聯(lián)封裝后，就成了光伏電池陣列組件。
當受到光線照射的太陽能電池接上負載時，光生電流流經(jīng)負載，并在負載兩端建立起端電壓，這時太陽能電池的工作情況可以用下圖所示的太陽能電池負載特性曲線來表示。它表明在確定的日照強度和溫度下，光伏電池的輸出電壓和輸出電流以及輸出功率之間的關(guān)系，簡稱I-V特性和P-V特性。從圖中可以看出，光伏發(fā)電系統(tǒng)的特性曲線具有強烈的非線性，既非恒壓源也非恒流源。從其P-V特性曲線可以看出，在日照強度一定的前提下，其輸出功率近似于一個開口向下的拋物線。該拋物線頂點對應(yīng)的功率即為該日照強度下的P-V曲線的最大功率點，對應(yīng)的電壓稱為最大功率點電壓。為了提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率，就必須使系統(tǒng)保持運行在P-V曲線最大功率點附近。
光伏電池陣列的幾個重要技術(shù)參數(shù)：
1）短路電流（Isc）：在給定日照強度和溫度下的最大輸出電流?！?/p>
2）開路電壓（Voc）：在給定日照強度和溫度下的最大輸出電壓。
3）最大功率點電流（Im）：在給定日照強度和溫度下相應(yīng)于最大功率點的電流。
DC-DC轉(zhuǎn)換器
光伏電池板發(fā)出的電能是隨著天氣、溫度、負載等變化而不斷變化的直流電能，其發(fā)出的電能的質(zhì)量和性能很差，很難直接供給負載使用。需要使用電力電子器件構(gòu)成的轉(zhuǎn)換器，也就是DC-DC轉(zhuǎn)換器，將該電能進行適當?shù)目刂坪妥儞Q，變成適合負載使用的電能供給負載或者電網(wǎng)。電力電子轉(zhuǎn)換器的基本作用是把一個固定的電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的電能進行輸出，從而滿足不同負載的要求。它是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵組成成分，一般具備有幾種功能：最大功率點追蹤、蓄電池充電、PID自動控制、直流電的升壓或降壓以及逆變?！?/p>
DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系通過控制開關(guān)的通斷時間來實現(xiàn)的，這個控制信號可以由PWM信號來完成。主要工作原理是保持通斷周期（T）不變，調(diào)節(jié)開關(guān)的導通持續(xù)時間來控制電壓。D為PWM信號的占空比。
根據(jù)輸入和輸出的不同形式，可將電力電子轉(zhuǎn)換器分為四類，即AC-DC轉(zhuǎn)換器、DC-AC轉(zhuǎn)換器、DC-DC轉(zhuǎn)換器和AC-AC轉(zhuǎn)換器。在離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中采用的是DC-DC轉(zhuǎn)換器。
DC-DC轉(zhuǎn)換器，其工作原理是通過調(diào)節(jié)控制開關(guān)，將一種持續(xù)的直流電壓轉(zhuǎn)換成另一種（固定或可調(diào)）的直流電壓，其中二極管起續(xù)流的作用，LC電路用來濾波。DC-DC轉(zhuǎn)換電路可以分為很多種，從工作方式的角度來看，可以分為：升壓式、降壓式、升降壓式和庫克式等。
降壓式轉(zhuǎn)換器（BuckConverter）是一種輸出電壓等于或小于輸入電壓的單管非隔離直流轉(zhuǎn)換器；升降壓式變換器（Buck-BoostConverter）轉(zhuǎn)換電路的主要架構(gòu)由PWM控制器與一個變壓器或兩個獨立電感組合而成，可產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓。當輸入電壓高于目標電壓時，轉(zhuǎn)換電路進行降壓；當輸入電壓下降至低于目標電壓時，系統(tǒng)可以調(diào)整工作周期，使轉(zhuǎn)換電路進行升壓動作；而升壓式轉(zhuǎn)換器（BoostConverter）是輸出電壓高于輸入電壓的單管不隔離直流轉(zhuǎn)換器，所用的電力電子器件及元件和Buck轉(zhuǎn)換器相同，兩者的區(qū)別僅僅是電路拓撲結(jié)構(gòu)不同?！?/p>
蓄電池
在獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲能裝置是必不可少的?，F(xiàn)在可選的儲能方法有很多，如電容器儲能、飛輪儲能、超導儲能等，但是從方便、可靠、價格等綜合因素來考慮，大多數(shù)大中型的光伏發(fā)電系統(tǒng)都使用了免維護式的鉛酸蓄電池作為系統(tǒng)的儲能裝置?！?/p>
但選用鉛酸蓄電池也有不足之處，它比較昂貴，初期投資能夠占到整個發(fā)電系統(tǒng)的1/4到1/2，而蓄電池又是整個系統(tǒng)中較薄弱的環(huán)節(jié)，因此如果管理不當，會使蓄電池提前失效，增加整個系統(tǒng)的運營成本?！?/p>
光伏控制模塊
光伏控制模塊以單片機為控制中心，為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，快速、平穩(wěn)、高效地為蓄電池充電。并在它充電過程中減少蓄電池的損耗，盡量延長蓄電池的使用壽命，同時保護蓄電池免受過充電和過放電的危害。如果用戶使用的是直流負載，通過太陽能控制器可以為負載提供穩(wěn)定的直流電（由于受天氣等外界因素的影響，太陽電池陣列發(fā)出的直流電的電壓和電流不是很穩(wěn)定），同時也通過控制傳感器電路（光控、聲控等）來實現(xiàn)全自動開關(guān)燈功能。
單片機的主要工作是將電流采集電路和電壓采集電路采集到的電流、電壓進行運算比較，然后通過MPPT算法來調(diào)節(jié)PWM的占空比D，使光伏陣列組件工作在最大功率點處。
4）最大功率點電壓（Um）：在給定日照和溫度下相應(yīng)于最大功率點的電壓。
5）最大功率點功率（Pm）：在給定日照和溫度下太陽能電池陣列可能輸出的最大功率。本文來源于OFweek太陽能光伏網(wǎng)
離網(wǎng)型逆變器
住宅用的離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)因為部分負載是交流負載，因此還需要離網(wǎng)型逆變器，把光伏組件發(fā)出的直流電變成交流電給交流負載使用。光伏離網(wǎng)型逆變器與光伏并網(wǎng)型逆變器在主電路結(jié)構(gòu)上沒有較大區(qū)別，主要區(qū)別在光伏并網(wǎng)型逆變器需要考慮并網(wǎng)后與電網(wǎng)的運行安全。也就是同頻;同相;抗孤島等控制特殊情況的能力。而光伏離網(wǎng)型逆變器就不需要考慮這些因數(shù)?！?/p>
為了提高離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體性能，保證電站的長期穩(wěn)定運行，逆變器的性能指標非常重要。
離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用：
離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于偏僻山區(qū)、無電區(qū)、海島、通訊基站和路燈等應(yīng)用場所。
總結(jié)：
這里，小編大致為您介紹了一個小型的、獨立的離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成。而大型光伏電站則要考慮更多方面的因素，系統(tǒng)也更為完善。上面提到一個很重要的概念，就是最大功率點跟蹤（MaximumPowerPointTracking，MPPT）。從電子系統(tǒng)方面考慮，對光伏組件進行最大功率點跟蹤是降低發(fā)電成本、提高發(fā)電效率的最直接、最有效的方法。因此，光伏組件的最大功率點追蹤算法研究是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要難題和關(guān)鍵技術(shù)之一。在后續(xù)的文章中小編會為您介紹一些具體的最大功率點跟蹤算法。