光伏電站（photovoltaicpower station），又稱太陽能光伏電站，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)，也就是通過半導(dǎo)體接口（太陽能電池）將陽光轉(zhuǎn)化為可用的電能。太陽能電池是一種半導(dǎo)體光電二極管，是實現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵部件。

光伏電站使用的核心設(shè)備包括太陽能電池組件、太陽能控制器、蓄電池儲能裝置、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)電裝機容量將占全球光伏發(fā)電總裝機容量的57.43%其中，我國光伏發(fā)電裝機容量占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。但也有一些缺點，如能量密度低、受氣象條件影響、成本較高、制造過程可能不環(huán)保。

1839年，法國科學(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成功制造出第一塊實用的單晶硅太陽能光伏電池，光伏發(fā)電技術(shù)由此誕生。1958年，中國成功研制出第一顆硅單晶，開始研制太陽能電池。1982年，世界與和平雜志美國第一座兆瓦太陽能發(fā)電廠盧戈太陽能公園在美國加利福尼亞州建成。2020年，各國通過增加光伏發(fā)電設(shè)備裝機容量提高光伏發(fā)電占比等方式實現(xiàn)了可再生能源的規(guī)?；?，為實現(xiàn)能源平價上網(wǎng)推動新能源經(jīng)濟轉(zhuǎn)型做出了貢獻(xiàn)。

光伏電站的主要設(shè)備包括太陽能電池組件、太陽能控制器、蓄電池儲能裝置、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)測系統(tǒng)等。其中太陽能電池模塊和蓄電池儲能裝置形成供電系統(tǒng)；控制器和逆變器構(gòu)成控制保護系統(tǒng)；DC負(fù)荷和交流負(fù)荷構(gòu)成系統(tǒng)終端。

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

蓄電池儲能裝置：儲能設(shè)備的出現(xiàn)解決了光伏發(fā)電的間歇性和波動性問題。當(dāng)太陽光充足時，多余的電能可以儲存在蓄電池中，供夜間或光線不足時使用。

控制保護系統(tǒng)

太陽能控制器：太陽能控制器是一種自動控制裝置，旨在保護蓄電池。主要作用是調(diào)節(jié)充放電深度，防止電池過充過放，從而有效延長電池的使用壽命。

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DC輸入輸出接口實現(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，并且可以提供過電流、可以同時實現(xiàn)逆流防雷等保護功能和監(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。

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，便于攜帶和使用，測量精度高。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)還可以進行公告和趨勢分析，并通過各種通信方式將氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)綒庀笾行牡?a href="http://93992.cn/doc-view-5227.html" target="_blank">計算機氣象數(shù)據(jù)庫中，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)過精確測量設(shè)計的支架系統(tǒng)，可以隨著太陽的升起而移動，以確保太陽能電池板始終以最佳角度接收陽光，從而提高太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率。該系統(tǒng)可以使面板始終垂直于太陽 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)主要由太陽能電池和并網(wǎng)逆變器組成，通過集中管理技術(shù)和控制技術(shù)實現(xiàn)太陽能的集中利用。通過充分利用并網(wǎng)逆變器技術(shù)，我們可以調(diào)整電能存儲和時間分配，使光伏電站在不同時間和需求下實現(xiàn)峰谷調(diào)節(jié)，以滿足電力需求。

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)，將太陽光轉(zhuǎn)化為可用的電能。實現(xiàn)這一技術(shù)的關(guān)鍵部件是太陽能電池，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)太陽能電池工作時，當(dāng)太陽光照射到光電二極管上時，光子會將其能量轉(zhuǎn)移到材料中的電子上，使其從化合物狀態(tài)過渡到導(dǎo)體狀態(tài)，形成電壓差。通過串聯(lián)或并聯(lián)連接多個太陽能電池，形成電流回路，從而發(fā)電。

傳輸流程：太陽能電池陣列和太陽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。太陽能電池陣列產(chǎn)生直流電能，通過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)）您需要通過逆變器將DC能源轉(zhuǎn)換為交流電，并通過變壓器進行升壓，最后將其供應(yīng)給電網(wǎng)和千家萬戶。此外，太陽能控制器還可以調(diào)節(jié)產(chǎn)生的直流電能進入輸出端的蓄電池儲存，作為備用電源。

太陽能控制器：太陽能控制器是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，可以自動控制和調(diào)節(jié)蓄電池的充放電過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，太陽能控制器將蓄電池置于充電狀態(tài)，以儲存多余的電能。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障或失效時，電池可以提供電力以保證光伏系統(tǒng)的正常運行。

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)用需要獨立的帶蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

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

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行維護管理系統(tǒng)等，接入高壓電網(wǎng)。其運行方式是通過光伏陣列將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，并經(jīng)過接線盒和配電柜后，通過逆變器將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，然后接入電網(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，通過升壓輸電網(wǎng)絡(luò)輸送到負(fù)荷中心。峰值功率可達(dá)吉瓦級，有的甚至是國家級的大型光伏電站。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)，并可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電。通過集中式光伏系統(tǒng)，可以更有效地利用光伏能源，實現(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)一分配給用戶供電。它具有靈活的選址和運營模式、功率輸出穩(wěn)定性高，環(huán)境適應(yīng)性強。然而，該系統(tǒng)存在一些缺點，包括對長距離輸電線路的依賴、容易出現(xiàn)電壓超限和不穩(wěn)定問題、高投資成本、建設(shè)周期長、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，其主要特點包括分散資源的利用、裝機規(guī)模較小、布置在用戶附近，接入35kV以下電壓等級的電網(wǎng)。分布式光伏電站通常建在用戶附近它們的運行方式主要包括自供電和余電接入，即發(fā)電廠發(fā)出的電力可以滿足用戶 美國自己的電力需求，多余的電力可以通過電網(wǎng)接入，出售給供電公司。

分布式光伏電站有很多優(yōu)點，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)進行調(diào)節(jié)。分配網(wǎng)絡(luò)也可能存在逆流損失等問題。

除以裝機容量：光伏電站按裝機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較小的用電需求，采用低壓交流電源滿足用電需求。

中型光伏電站：中型光伏電站是指裝機容量在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容量超過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、對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行將產(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，不需要蓄電池進行儲能，因此在太陽能集中利用方面更具優(yōu)勢。

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。獨立樁基的埋深需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷刭|(zhì)條件來確定，以確保光伏組件不受季節(jié)和自然災(zāi)害的損壞。獨立樁的埋深一般應(yīng)超過凍土或大于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)計規(guī)范進行安裝。運輸和安裝時，應(yīng)避免重壓和踩踏，以免開裂。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，連接器需要避免暴露在陽光下和雨水中，以免因老化和腐蝕問題而導(dǎo)致安全隱患和效率下降。變頻器安裝應(yīng)根據(jù)制造商的要求進行操作；戶外逆變器應(yīng)位于地勢較高的地方，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)計電纜時，需要考慮安全載流量和線路長度對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度以減少損耗。場內(nèi)電纜采用埋地方式布置，電纜溝可采用直埋或開挖方式。電纜的埋深至少應(yīng)為0.3~0.米，以防止動物或重物損壞電纜。

防雷和接地：太陽能光伏發(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柲?。但與這些有限且不可再生的資源相比，太陽能是取之不盡用之不竭的、這種取之不盡的能源具有通過光伏產(chǎn)業(yè)將太陽能高效轉(zhuǎn)化為電能的巨大潛力。特別是日照時間和輻射時間長的高海拔地區(qū)，太陽能資源非常豐富。充分利用光伏電站進行太陽能發(fā)電，可以減少對其他自然能源的依賴和消耗。

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，煤炭燃燒會產(chǎn)生二氧化硫和二氧化碳等有害氣體，會造成嚴(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。通過光伏電站的大規(guī)模使用，可以優(yōu)化國家的能源結(jié)構(gòu)和布局。

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

優(yōu)點

環(huán)保清潔：太陽能發(fā)電安全可靠，無噪音無污染排放，絕對清潔無污染。

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，適用于沒有電的地區(qū)和地形復(fù)雜的地方。

無需輸電：太陽能發(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：建造太陽能發(fā)電站所需的時間和成本都很低，獲得能源的回報也很快。

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

無環(huán)境污染：太陽能發(fā)電不會造成環(huán)境污染，是理想的綠色能源。

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

缺點

能量分布密度小：光伏發(fā)電使用的能量來自太陽輻射由于太陽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)和運營成本更高。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，使其成為更具競爭力的發(fā)電方式。

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