光伏電站（photovoltaicpower station），又稱(chēng)太陽(yáng)能光伏電站，是指與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電能的光伏發(fā)電系統(tǒng)。它的發(fā)電原理是采用光伏發(fā)電技術(shù)，也就是通過(guò)半導(dǎo)體接口（太陽(yáng)能電池）將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為可用的電能。太陽(yáng)能電池是一種半導(dǎo)體光電二極管，是實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵部件。

光伏電站使用的核心設(shè)備包括太陽(yáng)能電池組件、太陽(yáng)能控制器、蓄電池儲(chǔ)能裝置、匯流箱、負(fù)載端、直流柜、逆變器、電纜、高低壓配電設(shè)備和變壓器環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。光伏電站根據(jù)是否接入電網(wǎng)可分為離網(wǎng)光伏電站和并網(wǎng)光伏電站。并網(wǎng)光伏電站可進(jìn)一步細(xì)分為集中式并網(wǎng)光伏電站和分布式并網(wǎng)光伏電站。按裝機(jī)容量可分為小型光伏電站、中型光伏電站和大型光伏電站。

2020年，亞洲光伏發(fā)電裝機(jī)容量將占全球光伏發(fā)電總裝機(jī)容量的57.43%其中，我國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)容量占35.88%，位居全球首位。光伏電站的建設(shè)可以科學(xué)合理地利用可再生能源，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和節(jié)能減排。而且，光伏電站是環(huán)保的、靈活、省電、持久、快速、適用范圍等優(yōu)點(diǎn)。但也有一些缺點(diǎn)，如能量密度低、受氣象條件影響、成本較高、制造過(guò)程可能不環(huán)保。

1839年，法國(guó)科學(xué)家埃德蒙·貝克雷爾（地址埃德蒙 貝克勒爾）光伏效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)，為太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。1954年，科學(xué)家查斌和皮爾森在美國(guó)成功制造出第一塊實(shí)用的單晶硅太陽(yáng)能光伏電池，光伏發(fā)電技術(shù)由此誕生。1958年，中國(guó)成功研制出第一顆硅單晶，開(kāi)始研制太陽(yáng)能電池。1982年，世界與和平雜志美國(guó)第一座兆瓦太陽(yáng)能發(fā)電廠盧戈太陽(yáng)能公園在美國(guó)加利福尼亞州建成。2020年，各國(guó)通過(guò)增加光伏發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量提高光伏發(fā)電占比等方式實(shí)現(xiàn)了可再生能源的規(guī)模化利用，為實(shí)現(xiàn)能源平價(jià)上網(wǎng)推動(dòng)新能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型做出了貢獻(xiàn)。

光伏電站的主要設(shè)備包括太陽(yáng)能電池組件、太陽(yáng)能控制器、蓄電池儲(chǔ)能裝置、匯流箱、負(fù)載端、直流柜、逆變器、電纜、高低壓配電設(shè)備和變壓器環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。其中太陽(yáng)能電池模塊和蓄電池儲(chǔ)能裝置形成供電系統(tǒng)；控制器和逆變器構(gòu)成控制保護(hù)系統(tǒng)；DC負(fù)荷和交流負(fù)荷構(gòu)成系統(tǒng)終端。

太陽(yáng)能電池組件：太陽(yáng)能電池板由單個(gè)太陽(yáng)能電池組成。這些單元串聯(lián)和并聯(lián)連接，并封裝形成太陽(yáng)能電池模塊。太陽(yáng)能電池模塊可用作獨(dú)立的電源。光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能發(fā)生器稱(chēng)為太陽(yáng)能電池陣列，由太陽(yáng)能電池模塊串并聯(lián)連接，封裝在支架上而成。太陽(yáng)能電池的功能是通過(guò)光電效應(yīng)或光化學(xué)效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能。

蓄電池儲(chǔ)能裝置：儲(chǔ)能設(shè)備的出現(xiàn)解決了光伏發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性問(wèn)題。當(dāng)太陽(yáng)光充足時(shí)，多余的電能可以?xún)?chǔ)存在蓄電池中，供夜間或光線不足時(shí)使用。

控制保護(hù)系統(tǒng)

太陽(yáng)能控制器：太陽(yáng)能控制器是一種自動(dòng)控制裝置，旨在保護(hù)蓄電池。主要作用是調(diào)節(jié)充放電深度，防止電池過(guò)充過(guò)放，從而有效延長(zhǎng)電池的使用壽命。

逆變器：逆變器是一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，用于將太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。由于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能是DC，而電網(wǎng)提供的日常電源是交流電，所以逆變器在太陽(yáng)能發(fā)電與居民生活的連接中起著重要的作用日常用電量。還能提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備。

系統(tǒng)終端

直流柜：DC配電裝置是一種通過(guò)DC輸入輸出接口實(shí)現(xiàn)光伏組件產(chǎn)生的DC電能匯流轉(zhuǎn)換的設(shè)備。它可以將光伏組件的DC電源連接到逆變器或直接提供給其他DC負(fù)載，如蓄電池或充電電源。在大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏DC柜通常被配置為在前端接線盒的分支上執(zhí)行匯流操作。

負(fù)載端：光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載端是指消耗電流的輸出側(cè)通過(guò)逆變器的調(diào)節(jié)，光伏發(fā)出的電可以首先被負(fù)載使用。如果負(fù)載端可以 如果電能用不完，多余的電能可以輸送到電網(wǎng)。

其他系統(tǒng)

匯流箱：為了提高大型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和易維護(hù)性，將在光伏組件和逆變器之間設(shè)置DC母線接線盒。可以減少連接線的數(shù)量，并且可以提供過(guò)電流、可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)逆流防雷等保護(hù)功能和監(jiān)控功能。

電纜：光伏電纜是一種用于傳輸電能的電纜，主要用于太陽(yáng)能光伏電站的DC側(cè)電路系統(tǒng)。該電纜耐寒耐高溫，還具有防火環(huán)保防紫外線的特點(diǎn)。

高低壓配電裝置：高低壓配電裝置主要用于控制站內(nèi)電能的輸送和分配，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)之間的連接和交換。包括具有不同電壓電平的設(shè)備，例如380V V、10kV、35kV等。

可變壓力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)：光伏電站變壓環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，便于攜帶和使用，測(cè)量精度高。它可以收集各種數(shù)據(jù)，比如溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、太陽(yáng)輻射、雨量、空氣壓力和電池背板的溫度等。該系統(tǒng)還可以進(jìn)行公告和趨勢(shì)分析，并通過(guò)各種通信方式將氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)綒庀笾行牡?a href="https://www.m.hdtbbj.com/doc-view-5227.html" target="_blank">計(jì)算機(jī)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)中，以方便使用、分析和處理氣象數(shù)據(jù)。

跟蹤系統(tǒng)：跟蹤系統(tǒng)是一種經(jīng)過(guò)精確測(cè)量設(shè)計(jì)的支架系統(tǒng)，可以隨著太陽(yáng)的升起而移動(dòng)，以確保太陽(yáng)能電池板始終以最佳角度接收陽(yáng)光，從而提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率。該系統(tǒng)可以使面板始終垂直于太陽(yáng) s射線并消除固定電站的余弦損失，使電池模塊可以接收更多的光能并減少損失，然后可以提高電站的發(fā)電量。

整體流程：光伏電站的發(fā)電原理是利用光伏發(fā)電技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池和并網(wǎng)逆變器組成，通過(guò)集中管理技術(shù)和控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的集中利用。通過(guò)充分利用并網(wǎng)逆變器技術(shù)，我們可以調(diào)整電能存儲(chǔ)和時(shí)間分配，使光伏電站在不同時(shí)間和需求下實(shí)現(xiàn)峰谷調(diào)節(jié)，以滿(mǎn)足電力需求。

發(fā)電流程：光伏發(fā)電技術(shù)是利用半導(dǎo)體界面的光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為可用的電能。實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的關(guān)鍵部件是太陽(yáng)能電池，它由半導(dǎo)體材料和金屬制成，可以直接將光能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)太陽(yáng)能電池工作時(shí)，當(dāng)太陽(yáng)光照射到光電二極管上時(shí)，光子會(huì)將其能量轉(zhuǎn)移到材料中的電子上，使其從化合物狀態(tài)過(guò)渡到導(dǎo)體狀態(tài)，形成電壓差。通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)連接多個(gè)太陽(yáng)能電池，形成電流回路，從而發(fā)電。

傳輸流程：太陽(yáng)能電池陣列和太陽(yáng)能控制器位于光伏電路的輸入端，蓄電池、逆變器和負(fù)載位于輸出端。太陽(yáng)能電池陣列產(chǎn)生直流電能，通過(guò)控制器和光伏電纜傳輸?shù)捷敵龆说呢?fù)載，供直流負(fù)載使用。如果是交流負(fù)載（如市區(qū)電網(wǎng)）您需要通過(guò)逆變器將DC能源轉(zhuǎn)換為交流電，并通過(guò)變壓器進(jìn)行升壓，最后將其供應(yīng)給電網(wǎng)和千家萬(wàn)戶(hù)。此外，太陽(yáng)能控制器還可以調(diào)節(jié)產(chǎn)生的直流電能進(jìn)入輸出端的蓄電池儲(chǔ)存，作為備用電源。

太陽(yáng)能控制器：太陽(yáng)能控制器是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，可以自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)蓄電池的充放電過(guò)程以及光伏和蓄電池兩端的電壓。當(dāng)光伏和公共電網(wǎng)連接發(fā)電時(shí)，太陽(yáng)能控制器將蓄電池置于充電狀態(tài)，以?xún)?chǔ)存多余的電能。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障或失效時(shí)，電池可以提供電力以保證光伏系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

根據(jù)光伏電站是否并網(wǎng)：光伏電站按是否并網(wǎng)分為離網(wǎng)光伏電站和并網(wǎng)光伏電站。并網(wǎng)光伏電站可進(jìn)一步細(xì)分為集中式并網(wǎng)光伏電站和分布式并網(wǎng)光伏電站。

離網(wǎng)光伏電站：離網(wǎng)光伏電站是一種獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要由光伏陣列組成、控制器和蓄電池。如果要給交流負(fù)載供電，需要配置逆變器。離網(wǎng)型光伏電站的應(yīng)用需要獨(dú)立的帶蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

它的主要應(yīng)用場(chǎng)景是在沒(méi)有電網(wǎng)供電或電網(wǎng)電源不穩(wěn)定的地方。當(dāng)日照充足時(shí)，離網(wǎng)光伏電站通過(guò)光伏陣列產(chǎn)生直流電并儲(chǔ)存在蓄電池中。這些儲(chǔ)存的電力可以在夜間或陰雨天氣為用戶(hù)提供電力。

并網(wǎng)光伏電站：并網(wǎng)光伏電站由光伏陣列組成、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、配電升壓裝置和光伏電站運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)等，接入高壓電網(wǎng)。其運(yùn)行方式是通過(guò)光伏陣列將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電能，并經(jīng)過(guò)接線盒和配電柜后，通過(guò)逆變器將直流電逆變?yōu)榻涣麟姡缓蠼尤腚娋W(wǎng)。并網(wǎng)光伏電站可分為集中式和分布式兩種。

光伏電站

集中式并網(wǎng)光伏電站：在光照資源豐富的地區(qū)安裝集中式并網(wǎng)光伏電站（如荒漠、礦山、水面等），形成光伏電站集群。這些電站將電能集中起來(lái)，通過(guò)升壓輸電網(wǎng)絡(luò)輸送到負(fù)荷中心。峰值功率可達(dá)吉瓦級(jí)，有的甚至是國(guó)家級(jí)的大型光伏電站。這樣，光伏發(fā)電可以直接接入公共電網(wǎng)和高壓輸電系統(tǒng)，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電。通過(guò)集中式光伏系統(tǒng)，可以更有效地利用光伏能源，實(shí)現(xiàn)清潔能源的大規(guī)模生產(chǎn)和供應(yīng)。

集中電站將產(chǎn)生的能量全部輸送到電網(wǎng)，電網(wǎng)統(tǒng)一分配給用戶(hù)供電。它具有靈活的選址和運(yùn)營(yíng)模式、功率輸出穩(wěn)定性高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。然而，該系統(tǒng)存在一些缺點(diǎn)，包括對(duì)長(zhǎng)距離輸電線路的依賴(lài)、容易出現(xiàn)電壓超限和不穩(wěn)定問(wèn)題、高投資成本、建設(shè)周期長(zhǎng)、大面積和其他挑戰(zhàn)。

分布式并網(wǎng)光伏電站：分布式并網(wǎng)光伏電站是一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的集中式光伏電站，其主要特點(diǎn)包括分散資源的利用、裝機(jī)規(guī)模較小、布置在用戶(hù)附近，接入35kV以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)。分布式光伏電站通常建在用戶(hù)附近它們的運(yùn)行方式主要包括自供電和余電接入，即發(fā)電廠發(fā)出的電力可以滿(mǎn)足用戶(hù) 美國(guó)自己的電力需求，多余的電力可以通過(guò)電網(wǎng)接入，出售給供電公司。

分布式光伏電站有很多優(yōu)點(diǎn)，包括建設(shè)速度快、占地面積小、政策支持、可就近供電、節(jié)約用地、并網(wǎng)難度低、操作靈活，初始投資成本低。然而，分布式光伏電站的電壓和無(wú)功調(diào)節(jié)難度較大，需要依靠配電網(wǎng)層面的能量管理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。分配網(wǎng)絡(luò)也可能存在逆流損失等問(wèn)題。

除以裝機(jī)容量：光伏電站按裝機(jī)容量可分為小型光伏電站、中型光伏電站和大型光伏電站。

小型光伏電站：小型光伏電站是指裝機(jī)容量小于等于1MWp的光伏發(fā)電系統(tǒng)。通常用于供給范圍相對(duì)較小的用電需求，采用低壓交流電源滿(mǎn)足用電需求。

中型光伏電站：中型光伏電站是指裝機(jī)容量在1兆瓦至30兆瓦之間的光伏電站。為了保證最大的光伏輸出，中型光伏電站需要使用具有足夠容量的電力傳輸通道與電網(wǎng)連接。

大型光伏電站：大型光伏電站是指裝機(jī)容量超過(guò)30MWp的光伏電站。大型光伏電站并網(wǎng)后的電力系統(tǒng)規(guī)劃、電能質(zhì)量、對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行將產(chǎn)生重大影響。盡管大型光伏電站通常具有更高的額定容量，但其逆變器很容易受到干擾。與小型光伏電站相比，大型光伏電站受地域限制較小，不需要蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能，因此在太陽(yáng)能集中利用方面更具優(yōu)勢(shì)。

光伏電站施工：地面光伏電站的建設(shè)包括基礎(chǔ)施工和支架安裝、組件安裝、逆變器和接線盒的安裝和連接、電纜鋪設(shè)、防雷和接地等。

基礎(chǔ)和支架：混凝土樁可用于光伏電站的基礎(chǔ)、條形樁或金屬樁等，以確保穩(wěn)定性、抵御自然災(zāi)害、不產(chǎn)生位移。獨(dú)立樁基的埋深需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷刭|(zhì)條件來(lái)確定，以確保光伏組件不受季節(jié)和自然災(zāi)害的損壞。獨(dú)立樁的埋深一般應(yīng)超過(guò)凍土或大于0.5米。

光伏組件的安裝需要確保其穩(wěn)定性，并根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行安裝。運(yùn)輸和安裝時(shí)，應(yīng)避免重壓和踩踏，以免開(kāi)裂。連接應(yīng)牢固穩(wěn)定，接頭應(yīng)鍍錫，插入式連接器應(yīng)防止日曬雨淋。連接線應(yīng)固定整齊美觀，并附在支架上。

接線盒和逆變器的安裝：接線盒應(yīng)與元件緊密連接，距離盡量短，以減少線路損耗。同時(shí)，連接器需要避免暴露在陽(yáng)光下和雨水中，以免因老化和腐蝕問(wèn)題而導(dǎo)致安全隱患和效率下降。變頻器安裝應(yīng)根據(jù)制造商的要求進(jìn)行操作；戶(hù)外逆變器應(yīng)位于地勢(shì)較高的地方，距離地面至少30厘米，以便防洪、防雨、防沙塵和防鼠害；室內(nèi)逆變器需要良好的通風(fēng)和散熱。

電纜鋪設(shè)：太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)需要使用抗紫外線、抗老化、抗高低溫、防腐阻燃電纜。設(shè)計(jì)電纜時(shí)，需要考慮安全載流量和線路長(zhǎng)度對(duì)電纜壓降的影響為了避免影響電站發(fā)電，需要選擇足夠截面積的導(dǎo)線，并盡可能縮短線路長(zhǎng)度以減少損耗。場(chǎng)內(nèi)電纜采用埋地方式布置，電纜溝可采用直埋或開(kāi)挖方式。電纜的埋深至少應(yīng)為0.3~0.米，以防止動(dòng)物或重物損壞電纜。

防雷和接地：太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)需要使用抗紫外線、抗老化、抗高低溫、防腐阻燃電纜。為了保證電站的安全，應(yīng)注意光伏系統(tǒng)的接地和防雷。組件的金屬框架應(yīng)與支架牢固連接，支架本身必須接地。設(shè)備接地必須可靠，金屬門(mén)應(yīng)用裸銅軟線牢固地接地到金屬框架或接地棒上。地面電站應(yīng)用耐腐蝕扁鋼或角鋼接地。

合理利用能源：世界上用于發(fā)電的主要能源包括煤、石油、天然氣、核能和水電，此外還有少量的風(fēng)能、地?zé)崮芎吞?yáng)能。但與這些有限且不可再生的資源相比，太陽(yáng)能是取之不盡用之不竭的、這種取之不盡的能源具有通過(guò)光伏產(chǎn)業(yè)將太陽(yáng)能高效轉(zhuǎn)化為電能的巨大潛力。特別是日照時(shí)間和輻射時(shí)間長(zhǎng)的高海拔地區(qū)，太陽(yáng)能資源非常豐富。充分利用光伏電站進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，可以減少對(duì)其他自然能源的依賴(lài)和消耗。

優(yōu)化能源構(gòu)成結(jié)構(gòu)：全球發(fā)電主要包括生物質(zhì)發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電和火力發(fā)電。其中，火力發(fā)電約占全球電力產(chǎn)量的80%煤的燃燒比例是主要形式。然而，煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生二氧化硫和二氧化碳等有害氣體，會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染。為了改善能源結(jié)構(gòu)，減少環(huán)境污染，建設(shè)光伏電站成為重要選擇。通過(guò)光伏電站的大規(guī)模使用，可以?xún)?yōu)化國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)和布局。

節(jié)約能源：火力發(fā)電對(duì)環(huán)境的影響很大，不僅增加了能源消耗，還會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體。煤灰和煤粉會(huì)污染周?chē)h(huán)境，影響植物的正常生長(zhǎng)。風(fēng)力發(fā)電雖然是一種清潔能源，但也會(huì)在一定程度上影響氣候。相比之下，光伏發(fā)電是一種無(wú)污染的綠色能源，可以提高能源效率，節(jié)約能源。

優(yōu)點(diǎn)

環(huán)保清潔：太陽(yáng)能發(fā)電安全可靠，無(wú)噪音無(wú)污染排放，絕對(duì)清潔無(wú)污染。

地域靈活：它不受資源地理分布的限制，可以利用建筑物屋頂?shù)鹊胤桨l(fā)電，適用于沒(méi)有電的地區(qū)和地形復(fù)雜的地方。

無(wú)需輸電：太陽(yáng)能發(fā)電可以就地供電，不消耗燃料，不架設(shè)輸電線路。

能源持久性：太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不竭的高質(zhì)量能源。

建設(shè)周期短：建造太陽(yáng)能發(fā)電站所需的時(shí)間和成本都很低，獲得能源的回報(bào)也很快。

地理位置要求低：與水電站或風(fēng)力發(fā)電站相比，太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)的地理位置沒(méi)有要求。

無(wú)環(huán)境污染：太陽(yáng)能發(fā)電不會(huì)造成環(huán)境污染，是理想的綠色能源。

適用廣泛：太陽(yáng)能發(fā)電的應(yīng)用范圍很廣，即使是普通家庭也可以利用太陽(yáng)能發(fā)電。

缺點(diǎn)

能量分布密度小：光伏發(fā)電使用的能量來(lái)自太陽(yáng)輻射由于太陽(yáng)能的分布廣泛而分散，光伏電站需要占據(jù)巨大的面積才能獲得足夠的能量。

受氣象條件影響：光伏電站的能量輸出會(huì)受到季節(jié)的影響、晝夜天氣等因素。在陰雨天氣或夜間，光伏電站的能量輸出會(huì)大大減少。

高成本：目前，與傳統(tǒng)火電廠相比，光伏電站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本更高。雖然光伏技術(shù)的成本正在逐漸降低，但仍需要更多的投資，使其成為更具競(jìng)爭(zhēng)力的發(fā)電方式。

制造過(guò)程不環(huán)保：生產(chǎn)光伏板的過(guò)程涉及許多化學(xué)品和能源消耗，并產(chǎn)生有害廢物和污染物。