光伏知识丨光伏发电的四大系统: 并网、离网、并离网储能和微网

芷蕾水电2024-05-22 18:00:00  92

太阳能光伏发电,这一术语涵盖了光伏太阳能发电、太阳能光伏发电系统以及太阳能光伏发电站等多个称谓,它实际上是一种巧妙地将光能直接转化为电能的技术。这项技术依赖于半导体界面的光生伏特效应,即当光子撞击半导体材料时,能够激发出电子并形成电流。这种转换过程无需经过热能的中间环节,因此具有极高的能量转换效率。

根据市面上现有的光伏发电项目,结合不同的应用场景,太阳能光伏发电系统可以大致分为四种类型:并网发电系统、离网发电系统、并离网储能系统和多种能源混合微网系统。今天我们就一起来简单地了解一下这四大发电系统的组成及原理。

▌01 离网和并网的差异

两者主要区别在于是否依赖外部电网。光伏并网系统依赖于电网,采用“自发自用,余电上网”或“全额上网”的工作模式,在停电情况下不运行;而离网系统不依赖于电网,依靠“边储边用”或“先储后用”的工作模式,不受停电影响。

▌02 并网发电系统的组成及原理

由光伏组件、并网逆变器、负载、双向电表、并网柜和电网组成。

原理是将光伏组件产生的直流电通过逆变器转化为交流电,再供给到负载和接入电网。这样,满足家庭负载的同时,多余的电还可以卖入电网。

▼ 并网发电系统示意图

特点:

1、与电网连接,电量部分或全部上传电网。

2、电网停电,光伏发电也停止。因为逆变器都有防孤岛,也就是电网公司要求:电网停电,光伏电也必须立刻断电,主要是安全考虑。

3、晚上居民还是依靠市电。

4、没有储能装置。

▌03 离网发电系统的组成及原理

和并网发电系统相对的,就是离网发电系统,由光伏组件、离网逆变器、蓄电池、负载等构成。比较先进方案中已经将逆变器+蓄电池集成为一体设备,如优能电气的UFox系列离网储能一体机。离网发电系统可以不依赖电网而独立运行,一般应用于偏僻地区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等。

▼ 分体式离网发电系统示意图

▲ 一体式离网发电系统示意图

在有光照时将太阳能转化为电能,通过离网逆变器给负载供电,或给蓄电池充电。或在没有光伏的情况下,也可以通过电网对蓄电池进行充电;在无光照时或电网停电时,可将蓄电池的电通过

逆变器给交流负载供电。

特点:

1、不依靠电网的独立系统。也就是,不管有没有市电,只要有太阳光照满足,离网系统就可以独立工作,就可以独立提供电能。

2、必须有储能设备,也就是必须需要蓄电池,不然晚上或阴雨天无法工作。

3、可以不接光伏。

▌ 04 并离网储能系统的组成及原理

由光伏组件、并离网混合逆变器、蓄电池、负载等构成。现在也有比较先进方案是将并离网混合逆变器+电池系统集成一体,例如优能的UHome系列并离网储能一体机。并离网储能系统广泛应用于经常停电或光伏自发自用不能余电上网、自用电价比上网电价贵、波峰电价比波谷电价贵等场景。

并离网储能系统示意图

白天有光的情况下,通过离并混合逆变器优先供给负载用电,多余的电存储到蓄电池中;晚上的时候,蓄电池通过离并网混合逆变器为负载进行供电。同时,可以设置充放电时间,以实现电价的峰平谷调节。当电网断电时,系统会自动切换为离网模式,保证用户供电需求。

特点:

1、兼具离、并网系统优势,可以并网卖电,而在电网断电时也可以正常运行。

2、无电网情况下,必须有电池才能运行。

3、可以不接光伏,作为离网系统,进行电价削峰填谷或应急备电用。

▌04 微网系统的组成及原理

由分布式电源(光伏/风电/柴油)、负载、储能系统和控制装置构成的配电网络。可将分散能源就地转化为电能,然后就近供给本地负载。

▲ 微网混合能源系统示意图

微电网系统是一种能够自我控制、保护和管理的自治系统,不仅可以与外部电网并网接入,也可以孤立运行,极大程度上解决了分布式电源并网问题,促进分布式电源与可再生能源的大规模接入,是一种对负荷多种能源形式的高效供给,实现主动式配电网的智能电网系统。

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