2  光伏发电系统和光伏电池

2.1  光伏发电系统的构成和分类

光伏能源系统是将太阳能转换电能以便使用的一种能源系统，光伏发电系统按着是否与电网相连可以分为独立运行光伏发电系统和并网运行光伏发电系统。未与公共电网连接的光伏发电系统叫独立光伏发电系统，又叫离网光伏发电系统，如图2.1所示，通常需要蓄电池储存电能，主要应用于远离公共电网的偏远山区、高原等地区；与公共电网相连接的光伏发电系统叫并网光伏发电系统，如图2.2所示，它是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分的重要方向。

图2.1  独立光伏发电系统的基本结构

图2.2  并网光伏发电系统的基本结构

本文研究的是独立光伏运行系统。在此就不对并网运行光伏发电系统多做叙述。所谓独立光伏发电系统是指光伏电池产生的电能直接供给负载，此系统不受其它系统的影响，是利用光伏电池方阵将太阳能转换为电能并储存到系统的蓄电池中或者直接供给负载使用的可再生能源装置。其工作原理是：白天，光伏电池组件接受太阳光，输出电能，一部分供给直流或者交流负载工作，另一部分通过防反充二极管给蓄电池充电，夜晚或者阴雨天，光伏电池组件无法工作，蓄电池组件供给直流或者交流负载工作。文献综述

光伏发电系统从功能上可分为可调度式系统和不可调度式系统，二者之间显著的差别在于是否带有直流储能环节，可调度式光伏发电系统的功能比不可调度式系统强大，对于电网的调峰有一定意义。

独立运行光伏发电系统组成与负载有关，直流负载与交流负载都包含光伏电池、蓄电池组、控制电路。独立系统的负载如果是直流负载不包含逆变回路，可直接与蓄电池相连，对蓄电池的输出电压进行升(降)压后提供给负载。这类系统结构简单，成本低廉，交流光伏逆变电源系统与直流光伏电源系统的主要差别是在负载和蓄电池之间加入了逆变器，逆变器承担了将直流电压转化为交流电压的功能。光伏阵列安装在户外接受太阳能，通过充电控制器给蓄电池充电，逆变电路将直流电转化为负载所需要的三相或者单项交流电。

2.2  光伏电池的原理特性

2.2.1  光伏电池的分类

目前作为应用主流的太阳能电池还是硅系太阳能电池，如单晶硅、多晶硅、非晶硅等。从稳定性和寿命来看，硅晶体系列的单晶硅和多晶硅制成的太阳能电池输出特性非常稳定，而非晶硅太阳能电池板经过阳光照射后很容易老化。硅晶系列的模块上安置了纵向粗电极和横向细电极，呈特殊的梳状。合理的电极设置一方面可以减少遮光面积，另一方面还可以降低串联电阻。单晶硅的变换效率约为15~17％，多晶硅的变换效率约为12~14％，非晶硅的变换效率约为6~10％。单晶硅一般将纯硅拉制成圆柱棒，然后切成薄片，为提高受光面积，可将圆片切割成长方形，最后制成模块，而多晶硅材料因已经铸成一块立方体，故模块的往往呈正方体。非晶硅太阳能电池板的最大优点是外形似薄膜，在质膜时可以自由控制其电压与电流，形成用户要求的输出功率，由于存在特制的透明电极以及孔，故能透过光线，作为建筑物的窗玻璃使用。来.自/优尔论|文-网www.youerw.com/

2.2.2  光伏电池的基本原理