光伏發(fā)電系統(tǒng)和光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)簡介綜述1光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏電池陣列吸收太陽能，并將光能直接轉(zhuǎn)換為電能以供輸出。作為一個完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)，需要一套完整的“平衡系統(tǒng)”，例如控制器，逆變器，支架，傳輸和分配電纜，開關(guān)和保險絲，才能與光伏電池陣列配合使用。根據(jù)能量供應(yīng)模式，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以分為獨立的發(fā)電系統(tǒng)（也稱為離網(wǎng)系統(tǒng)）和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。未連接到公共電網(wǎng)的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，唯一的電能來源是太陽能電池陣列。為了確保穩(wěn)定性和運行效率，系統(tǒng)必須配備儲能電池以存儲和調(diào)節(jié)電能。當太陽能電池在夜晚或弱日光等外部條件的影響下無法為負載提供足夠的能量時，電池便會為負載提供能量。離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如REF_Ref71902028\h圖1.1所示。在圖中，太陽能電池是系統(tǒng)的基本單元。它是由太陽能電池串組成并平行封裝的組件。當光線照射到電池陣列上時，電池吸收光能并產(chǎn)生光電效應(yīng)，該效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為直流電能。在太陽能控制器的作用下，轉(zhuǎn)換后的直流電可以提供給直流負載或存儲在電池中。它也可以通過逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，以向各種形式的交流負載供電。圖STYLEREF1\s1.SEQ圖\*ARABIC\s11離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)電力負荷的特點，離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為直流系統(tǒng)，交流系統(tǒng)和交流/直流混合系統(tǒng)。該系統(tǒng)的具體組成框圖如下圖所示。圖STYLEREF1\s1.SEQ圖\*ARABIC\s12直流系統(tǒng)圖STYLEREF1\s1.SEQ圖\*ARABIC\s13交流系統(tǒng)圖STYLEREF1\s1.SEQ圖\*ARABIC\s14交直流混合系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是并網(wǎng)系統(tǒng)，可分為住宅并網(wǎng)系統(tǒng)（混合系統(tǒng)）和集中式并網(wǎng)系統(tǒng)（電站）。前者是光伏系統(tǒng)的發(fā)電直接分配給住宅用電，另一方面，通過連接到電網(wǎng)來調(diào)節(jié)過?；虿蛔愕墓β省：笳呤枪夥到y(tǒng)的發(fā)電直接傳送到電網(wǎng)，并且電網(wǎng)均勻地分配給每個用電用戶。根據(jù)是否允許通過供電區(qū)域中的變壓器向主電網(wǎng)供電，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)分為可逆系統(tǒng)和不可逆系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖STYLEREF1\s1.SEQ圖\*ARABIC\s15可逆流系統(tǒng)圖STYLEREF1\s1.SEQ圖\*ARABIC\s16不可逆流系統(tǒng)當并網(wǎng)光伏系統(tǒng)配備電池作為儲能設(shè)備時，該系統(tǒng)也可以稱為儲能系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如REF_Ref72444783\h圖1.7所示：圖STYLEREF1\s1.SEQ圖\*ARABIC\s17有貯能系統(tǒng) 2光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)的簡介為了盡可能減少能源損失和系統(tǒng)成本，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)采用并網(wǎng)逆變器，將太陽能電池組件中產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為相同的交流電。頻率和相位與電網(wǎng)匹配，并直接將交流電輸入電網(wǎng)，從而無需存儲和釋放電池，并充分利用了光伏發(fā)電所產(chǎn)生的電能。逆變器也可以稱為逆變電源，它是通過控制半導(dǎo)體功率開關(guān)的接通和斷開來將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷囊环N變流轉(zhuǎn)置，逆變器及逆變技術(shù)的簡單分類如REF_Ref72444826\h表1.1所示：表STYLEREF1\s1.SEQ表\*ARABIC\s11逆變器及逆變技術(shù)的簡單分類分類方式類型1234輸出交流電相數(shù)單相逆變器三相逆變器多相逆變器輸入直流電源性質(zhì)電壓源型逆變器電流源型逆變器主電路拓撲結(jié)構(gòu)推挽逆變器半橋式逆變器全橋逆變器輸出交流電的頻率低頻逆變器工頻逆變器中頻逆變器高頻逆變器光伏陣列與電網(wǎng)之間的連接主要是用于為用戶供電的光伏并網(wǎng)逆變器。因此，從光伏陣列，電網(wǎng)和用戶需求三個方面進行了光伏并網(wǎng)逆變器的技術(shù)研究。首先，只有當光伏陣列在最大功率點或最大功率點附近工作時，輸出特性才能得到改善。光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏電池的轉(zhuǎn)換效率是非線性的，并且輸出功率隨著諸如陽光強度和環(huán)境溫度的外部環(huán)境的變化而變化。逆變器應(yīng)能夠使光伏陣列的輸出電壓接近最大功率點的電壓。其次，逆變器直接連接到電網(wǎng)，并且必須遵守國家電網(wǎng)的相關(guān)規(guī)定。根據(jù)國外引入的并網(wǎng)標準的有關(guān)規(guī)定，一般總結(jié)為THF＜5％，各次諧波含量≤3％，動態(tài)響應(yīng)性能要好，并網(wǎng)逆變器應(yīng)能夠在必要時快速準確地切斷并網(wǎng)逆變器和電網(wǎng)連接的防孤島功能。光伏逆變器市場首先在歐洲開放，如今，它的光伏技術(shù)已處于世界領(lǐng)先地位，歐洲擁有完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，并占有巨大的市場。如今，國外光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)重點主要是DC-DC轉(zhuǎn)換的最大功率點和DC-AC轉(zhuǎn)換的逆變器部分。同時，在擴大功率適應(yīng)范圍，增加系統(tǒng)的安全性和可靠性，改善系統(tǒng)的可擴展性以及改善電路保護方面進行了改進。相反，當前的國內(nèi)市場很小。盡管國內(nèi)制造商很多，但專門生產(chǎn)這種逆變器的公司并不多。盡管國內(nèi)公司經(jīng)過多年研究已經(jīng)具有一定規(guī)模和競爭力，但在核心技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)規(guī)模方面仍遠遠落后于外國公司。另外，我國光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的研究起步較晚。就國內(nèi)市場而言，盡管規(guī)模很小，但巨大的發(fā)展空間和未來光伏電站市場的發(fā)展?jié)摿κ菬o法估量的。目前，國內(nèi)光伏逆變器的主導(dǎo)品牌