户用光伏系统基本知识1.0_光伏发电系统基础知识

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1.光伏电池是怎么发电的？

答：光伏电池是一种具有光‐电转换特性的半导体器件，它直接将太阳辐射能转换成直流电，是光伏发电的最基本单元。光伏电池特有的电特性是借助于在晶体硅 中掺入某些元素（例如：磷或硼等），从而在材料的分子电荷里造成永久的不平衡，形成具有特殊电性能的半导体材料。在阳光照射下，具有特殊电性能的半导体内可以产生自由电荷，这些自由电荷定向移动并积累，从而在其两端形成电动势，当用导体将其两端闭合时便产生电流。这种现象被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。

太阳能发电原理图

2.光伏发电系统由哪些部件构成？

答：光伏发电系统由光伏方阵（光伏方阵由光伏组件串并联而成）、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分组成。光伏发电系统的核心部件是光伏组件，而光伏组件又是由光伏电池串、并联并封装而成，它将太阳的光能直接转化为电能。光伏组件产生的电为直流电，我们可以直接以直流电的形式应用，也可以用逆变器将其转换成为交流电，加以应用。从另一个角度来看，对于光伏系统产生的电能我们可以即发即用，也可以用蓄电池等储能装置将电能存放起来，按照需要随时释放出来使用。其系统组成如下图所示。

3.什么是配电网？配电网与分布式光伏发电有什么关系？

答：配电网是从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网，是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容、计量装置以及一些附属设施等组成的，一般采用闭环设计、开环运行，其结构呈辐射状。分布式电源接入配电网，使配电系统中发电与用电并存，配电网结构从放射状结构变为多电源结构，短路电流大小、流向以及分布特性均发生改变。4.分布式光伏发电有哪些应用形式？

答：分布式光伏发电是指在用户所在场地附近建设、运行方式以用户侧自发自用为主、多余电量上网且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施.分布式光伏发电包括并网型分布式光伏发电、离网型分布式光伏发电及多能互补微电网等应用形式。

并网型分布式发电多应用于用户附近，一般与中、低压配电网并网运行，自发自用，不能发电或电力不足时从网上购电，电力多余时向网上售电；

离网型分布式光伏发电多应用于我国边远地区和海岛地区，它不与大电网连接，利用自身的发电系统和储能系统直接向负荷供电；

分布式光伏系统还可以与其它发电方式组成多能互补微电系统，如水/光/风/储互补发电系统等，既可以作为微电网独立运行，也可以并入电网联网运行；对于西部地区在地面建设规模较大的光伏系统，为特定的用户供电并通过公共电网进行负荷平衡的，也可以看作为一种广 义的分布式光伏发电。5.哪些地点适合安装分布式光伏并网系统？

答：目前，我国的分布式光伏并网发电系统，主要集中在用电量较为紧张的发达地区以及公共电网不稳定的偏远地区，比较适合在以下行业应用：

1）工业领域厂房：特别是在用电量比较大、网购电价比较高的工厂，通常厂房屋顶面积很大，屋顶开阔平整，适合安装光伏阵列；并且由于用电负荷较大，分布式光伏并网系统可以做到就地消纳，抵消一部分网购电量，从而节省用户的电费；

2）商业建筑：与工业园区的作用效果类似。不同之处在于商业建筑多为水泥屋顶，更有利于安装光伏阵列；但是往往对建筑美观性有要求。按照商厦、写字楼、酒店、会议中心、度假村等服务业的特点，用户负荷特性一般表现为白天较高、夜间较低，能够较好地匹配光伏发电特性；

3）农业设施：农村有大量的光伏可用屋顶面积，其中包括自有住宅屋顶、蔬菜大棚、鱼塘等，农村往往处在公共电网的末梢，很难保证供电，并且电能质量较差，在农村建设分布式光伏系统可提高用电保障率和电能质量；

4）市政等公共建筑物：由于管理规范统一、用户负荷和商业行为相对可靠，安装积极性高，市政等公共建筑物也适合分布式光伏的集中连片建设；

5）边远农牧区及海岛：由于距离电网遥远，我国西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃、四川等省份的边远农牧区以及我国沿海岛屿还有数百万无电人口，离网型光伏系统或光伏与其他能源互补微网发电系统非常适合在这些地区应用。分布式光伏并网系统在教育、电信、石化、交通和军事等各行各业均有广泛应用。

6.光伏阵列在建筑物侧立面安装和在屋顶安装有什么差异？

答：光伏阵列与建筑物相结合的方式可分为屋顶安装和侧立面安装两种方式，可以说这两种安装方式适合大多数建筑物。

屋顶安装形式主要有水平屋顶、倾斜屋顶和光伏采光顶。其中：

1）水平屋顶：在水平屋顶上，光伏阵列可以按最佳角度安装，从而获得最大发电量；并且可采用常规晶硅光伏组件，减少组件投资成本，往往经济性相对较好。但是这种安装方式的美观性一般。

2）倾斜屋顶：在北半球，向正南、东南、西南、正东或正西倾斜的屋顶均可以用于安装光伏阵列。在正南向的倾斜屋顶上，可以按照最佳角度或接近最佳角度安 装，从而获得较大发电量；可以采用常规的晶体硅光伏组件，性能好、成本低，因此也有较好经济性。并且与建筑物功能不发生冲突，可与屋顶紧密结合，美观性较 好。其它朝向（偏正南）屋顶的发电性能次之。

3）光伏采光顶：指以透明光伏电池作为采光顶的建筑构件，美观性很好，并且满足透光的需要。但是光伏采光顶需要透明组 件，组件效率较低；除发电和透明外，采光顶构件要满足一定的力学、美学、结构连接等建筑方面要求，组件成本高；发电成本高；为建筑提升社会价值，带来绿色 概念的效果。

立面安装侧立面安装形式主要指在建筑物南墙、（针对北半球）东墙、西墙上安装光伏组件的方式。对于多、高层建筑来说，墙体是与太阳光接触面积最大的外表面，光伏幕墙垂直光伏幕墙是使用的较为普遍的一种应用形式。根据设计需要，可以用透明、半透明和普通的透明玻璃结合使用，创造出不同的建筑立面和室内光影效果。双层光伏幕墙、点支式光伏幕墙和单元式光伏幕墙是目前光伏幕墙安装中比较普遍的形式。目前用于幕墙安装的组件成本较高，光伏系统工程进度受建筑总体进度制约，并且由于光伏阵列偏离最佳安装角度，输出功率偏低。除了光伏玻璃幕墙以外，光伏外墙、光伏遮阳蓬等也可以进行建筑立面安装。

水平屋顶

倾斜屋顶

光伏采光顶

光伏幕墙