1.2.2 离网光伏发电系统的组成及案例分析

1.离网光伏发电系统的组成

离网光伏发电系统通常由光伏阵列或组件（太阳能电池板或太阳能电池组件）、光伏控制器、储能装置组成，若要为交流负载供电，还需要配置离网逆变器，如图1-22所示。

（1）光伏阵列（组件） 光伏组件是由太阳能电池片串联后封装而成的，是光伏发电系统的核心部分，其作用是将光能转换成电能，是能量转换的器件。由于一块光伏组件提供的电压和功率是一定的，当发电电压及容量较大时就需要将多块光伏组件串、并联后构成光伏阵列。光伏组件一般分为晶硅光伏组件和薄膜光伏组件两种，晶硅光伏组件又分单晶硅、多晶硅两种，市场常用的是晶硅光伏组件。常用光伏组件如图1-23所示。

（2）储能装置 储能装置的作用是储存光伏阵列（组件）受光照时发出的电能，并可随时向负载供电。光伏发电系统对所用储能装置的基本要求是：使用寿命长、深放电能力强、充电效率高、维护少或免维护、工作范围宽、价格低廉。光伏发电系统一般选用铅酸蓄电池、胶体蓄电池作为储能装置，也可以选用三元锂电池、磷酸铁锂电池，但造价会略高一些。常用储能装置如图1-24所示。

（3）光伏控制器 光伏控制器（见图1-25）的作用是使光伏阵列（组件）和储能装置高效、安全、可靠地工作，以获得最大效率并延长作为储能装置的蓄电池的使用寿命，光伏控制器能自动防止蓄电池过充电和过放电。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能防止蓄电池过充电和过放电的光伏控制器是必不可少的设备。

（4）离网逆变器 离网逆变器（见图1-26）的作用是将直流电转换成交流电。由于光伏阵列（组件）和储能装置是直流电源，当负载是交流负载时，离网逆变器是必不可少的。

（5）光伏控制逆变一体机 在中小型离网光伏发电系统中有时还会选择光伏控制逆变一体机，如图1-27所示。光伏控制逆变一体机集成了充放电控制和逆变转换功能，可实现光伏控制器和离网逆变器的功能。

2.离网光伏发电系统的工作过程

离网光伏发电系统原理框图如图1-28所示，其工作原理如下：白天在太阳光的照射下，光伏阵列（组件）产生的直流电流通过光伏控制器，一部分传送到离网逆变器转化为交流电，一部分对储能装置进行充电；当阳光不足时，储能装置通过光伏控制器向离网逆变器送电，经离网逆变器转化为交流电供交流负载使用。

3.离网光伏发电系统的应用案例

离网光伏发电系统广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通信基站和路灯等场所，常见的应用有太阳能交通灯、太阳能路灯、太阳能草坪灯等；下面以太阳能路灯为例说明离网光伏发电系统的具体应用。

太阳能路灯系统主要由含驱动的LED光源、光伏组件、蓄电池（包括蓄电池保温箱）、路灯控制器、路灯灯杆（含基础）及辅料线材等几部分构成，如图1-29所示。太阳能路灯可全自动工作，不用铺设线缆，不用交流供电，不产生电费，采用直流供电和控制。太阳能路灯系统具有稳定性高、寿命长、发光效率高、安装维护简便、安全性高、节能环保及经济实用等优点。可广泛应用于城市主/次干道、小区、工厂、旅游景点及停车场等场所。

太阳能路灯系统一般选用晶硅光伏组件，LED光源一般选用大功率LED构成，路灯控制器一般放置在路灯灯杆内，具有光控、时控、过充过放保护及反接保护功能，更高级的路灯控制器还具备四季调整亮灯时间、半功率、智能充放电等功能，蓄电池可采用阀控式铅酸蓄电池、胶体蓄电池或者锂电池等储存电能，一般放置于地下或专门的蓄电池保温箱中。

太阳能路灯系统工作原理如下：白天太阳能路灯系统在路灯控制器的控制下，光伏组件经过太阳光的照射，吸收光能并转换成电能，白天光伏组件向蓄电池充电，晚上蓄电池提供电力给LED光源，实现照明功能。