「涨知识」一文了解光伏发电原理

1839年，法国科学家贝克雷尔发现液体的光生伏应，即“光伏效应”。

光伏配电柜原理图(光伏配电柜作用)光伏配电柜原理图(光伏配电柜作用)


光伏配电柜原理图(光伏配电柜作用)


光伏配电柜原理图(光伏配电柜作用)


17年，波兰科学家切克劳斯基发明CZ技术，后经改良发展成为太阳能用单晶硅的主要制备方法。

1941年，奥尔在硅上发现光伏效应。

1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳能电池。

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光伏发电大家都听说过，但是你光伏发电的原理吗？

光伏发电 是利用半导体界面的光生伏应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率等部件就形成了光伏发电装置。

光伏效应

如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。

通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。

1、光—热—电转换方式

该方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。

2、 光—电直接转换方式

该方式是利用光伏效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。

光伏发电系统分为光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统。

光伏发电 也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以运行的光伏发电系统。

并网光伏发电 就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。

可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。 并网光伏发电有集中式大型并网光伏电站一般都是电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，还没有太大发展。而分散式小型并网光伏，特别是光伏建筑一体化光伏发电，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网光伏发电的主流。

分布式光伏发电系统 又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。

分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。

光伏工作原理

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光伏发电是利用半导体界面的光生伏应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。

光伏发电是根据光生伏应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片)，有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前，单晶和多晶电池用量，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。【摘要】

光伏发电工作原理【提问】

光伏配电箱由哪几部分组成？有些什么参数

原理上来说是一样的东西，不过要根据光伏系统（主要是光伏阵列的排布）进行连接安装。

一般具备如下几项功能：

1、电源隔离功能。安装刀闸，可在检修或维护时切断某一路或几路的线路；

2、具有短路保护功能。在电池串并连串上安装保险丝，防止短路或长时间过电流时危害线路安全；

3、电能计量。可加装电度表等计量装置，方便对各电池串发电量进行统计；

4、电源接通指示功能。可在配电箱前面板安装指示灯，电压表，电流表等显示装置，显示配电箱内的电源状态，提示作人员安全作；

5、防雷保护。一般在配电柜的输出端口安装防雷保护器件，防止雷电对光伏电站造成损害。

光伏发电的原理是什么？

光伏发电的原理是利用半导体界面的光生伏应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率等部件就形成了光伏发电装置。

具体是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流。

1.光伏发电的成本是多少：

一个面积60的屋顶，可以安装8KW左右的光伏组件。根据碳银公司的安装，电站终端目前的销售价格为4元/W(包括光伏元器件、逆变器、配电箱、支架等设备)，一个60的电站投资需要3.2万元。(这里强调一下，这个成本计算是基于2020年光伏元器件的平均市场价格)，533元/。一年发电基准电价为0.4153元/千瓦时(以2020年浙江省为例)，20年补贴为8美分/千瓦时，居民用电量按0.53元/千瓦时计算。一年综合收益5898元，电站收回成本需要5.4年。

2.光伏发电的缺点：

转换效率低：光伏发电的转换效率是指光能转换为电能的效率。目前晶体硅光伏电池效率为13%~17%非晶体硅光伏电池转换效率只有6%~8%正式因为光电转换效率低，所以光伏发电功率密度也很低，这样以来就难以形成高功率发电系统。光电转换效率低是阻碍光伏发电发展的重要因素；

只能在白天工作：光伏发电有光才能发电，所以光伏发电只能在白天发电，夜里不能发电，而我们平时用电大多都是在夜里，光伏发电的工作特性与我们生活习惯不符；受气候环境影响大：长期的雨雪天、阴天、雾天甚至云层的变化都会影响光伏发电。太阳能电池极板上不能有杂物遮挡，一旦有，光伏发电效率会降低很多很多；地域依赖性强：地理位置不同，气候不同，各地区日照资源相很大。光伏发电系统只有应用在太阳能资源丰富的地区效果才会好。

工作原理:白天,在光照条件下,太阳电池组件产生一定的电动势,通过组件的串并联形成太阳能电池方阵 使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电对蓄电池进行充电,将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上,蓄电池组为逆变器提供输入电,通过逆变器的作用,将直流电转换成交流电,输送到配电柜,由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由进行控制,保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置,以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击,维护系统设备的安全使用。【摘要】

光伏电站的工作原理【提问】

工作原理:白天,在光照条件下,太阳电池组件产生一定的电动势,通过组件的串并联形成太阳能电池方阵 使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电对蓄电池进行充电,将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上,蓄电池组为逆变器提供输入电,通过逆变器的作用,将直流电转换成交流电,输送到配电柜,由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由进行控制,保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置,以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击,维护系统设备的安全使用。【回答】

1、光伏是什么？

光伏(Photovoltaic):是太阳能光伏发电系统(Solar power )的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统有运行和并网运行两种方式。

2、光伏如何发电？

光伏发电是利用半导体界面的光生伏应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳申池组件，再配合上功率等部件就形成了光伏发电装置。

光伏发电的主要具体原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体;若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半

导体，当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成申势，成为大阳能电池。当大阳光照

射到P-N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流。

3、光伏电站系统的组成？

光伏发电系统主要由光伏组件、光伏逆变器、直流汇流箱、直流配电柜、交流汇流箱或配电柜、升压变压器、光伏支架以及一些测试、 、防护等附属设施构成。部分系统还有储能蓄电池、光伏等。

（1）、光伏组件

光伏组件也叫光伏电池板，是光伏发电系统中实现光电转换的核心部件，也是光伏发电系统中价值的部分。其作用是将太阳光的辐射能量转换为直流电能，并通过光伏逆变器转换为交流电为用户供电或并网发电。

（2）、光伏逆变器

光伏逆变器的主要功能是把光伏组件输出的直流电能尽可能多的转换成交流电能，提供给电网或者用户使用。光伏逆变器按运行方式不同，可分为并网逆变器和离网逆变器。并网逆变器用于并网运行的光伏发电系统。离网逆变器用于运行的光伏发电系统。

（3）、直流汇流箱

直流汇流箱主要是用在几百千瓦以上的光伏发电系统中，其用途是把光伏组件方阵的多路直流输出电缆集中输入、分组连接到直流汇流箱中，并通过直流汇流箱中的光伏专用熔断器、直流断路器、电涌保护器及智能装置等的保护和检测后，汇流输出到光伏逆变器。直流汇流箱的使用，大大简化了光伏组件与逆变器之间的连线，提高了系统的可靠性与实用性，不仅使线路连接井然有序，而且便于分组检查和维护。当光伏方阵局部发生故障时，可以局部分离检修，不影响整体发电系统的连续工作，保证光伏发电系统发挥效能。

（4）、直流配电柜

大型的光伏发电系统，除了采用许多个直流汇流箱外，还要用若干个直流配电柜作为光伏发电系统中二、汇流之用。直流配电柜主要是将各个直流汇流箱输出的直流电缆接入后再次进行汇流，然后输出再与并网逆变器连接，有利于光伏发电系统的安装、作和维护。

（5）、交流配电柜与汇流箱

交流配电柜是在光伏发电系统中连接在逆变器与交流负载或公共电网之间的电力设备，它的主要功能是对电能进行接收、调度、分配和计量，保证供电安全,显示各种电能参数和监测故障。交流汇流箱一般用在组串式逆变器系统中，主要作用是把多个逆变器输出的交流电经过二次集中汇流后送入交流配电柜中。

（6）、升压变压器

升压变压器在光伏发电系统中主要用于将逆变器输出的低压交流电(0.4kV)升压到与并网电压等级相同的中高压电网中(如10kV、35kV、110kV、220kV 等)，通过高压并网实现电能的远距离传输。小型并网光伏发电系统基本都是在用户侧直接并网，自发自用、余电直接馈入0.4kV低压电网，故不需要升压环节。光伏发电系统用的升压变压器主要为单相或三相变压器，一般有干式和油浸式两种。

（7）、光伏支架

光伏发电系统中使用的光伏支架主要有固定倾角支架、倾角可调支架和自动跟踪支架几种。目前，在分布式光伏发电系统中，以固定倾角支架和倾角可调支架的应用最为广泛。

（8）、光伏发电系统附属设施

光伏发电系统的附属设施包括系统运行的和检测系统、防雷接地系统等。检测系统是全面光伏发电系统的运行状况，包括光伏组件的运行状况，逆变器的工作状态，光伏方阵的电压、电流数据，发电输出功率，电网电压频率以及太阳辐射数据等，并可以通过有线或网络的远程连接进行，通过计算机、手机等终端设备获得数据。

（9）、储能蓄电池

储能蓄电池主要用于离网光伏发电系统和带储能装置的并网光伏发电系统中，其作用主要是存储光伏电池发出的电能，并可随时向负载供电。光伏发电系统对蓄电池的基本要求是:自放电率低，使用寿命长，充电效率高，深放电能力强，工作温度范围宽，少维护或免维护以及价格低廉。

特储能（福建）有限公司，成立于2019年8月份，是一家专业从事分布式光伏电站、汽车充电站、光伏储能、储能应用等新能源项目的全流程的咨询、开发、投融资、设计、建设和运维、碳托管服务为一体的综合性平台公司。

光伏电站箱式变压器高压进线柜结构组成及其作用

箱式变电站的运用，为不一样行业领域的配电设备工程项目产生了方便快捷之处。箱式变电站因特有的外观设计构造，使其具备节省占地、便于搬运、维修便捷、无耗等特性。箱式变电站又称之为整体式箱式变电站，其箱里构造由高压室、低压室、变电器室构成。紧凑的箱式变压器能够将三个高低压配电室放进同一个箱里，而型的箱式变压器能够各自放进不一样箱里。

一、低压室

低压室一般有低压进线柜、低压出线柜、低压补偿柜，其柜里配电装置由低压隔离开关、电压互感器、电流计、电流表等构成的。

二、高压室

箱式变电站的高压室一般有高压进线柜、高压出线柜、高压计量检定柜或高压充气柜，其配电装置有高压高压负荷开关、高压断路器和高压避雷器等，能够开展停合闸实际作而且经历负载和过流保护。高压配电装置具备避免 误拉、合开关柜，带负载拉、合闸刀开关，感应起电挂地线，带地线重合闸和工作员误进感应起电间距的五防对策。

三、变电器室

变电器室一般选用干试配电变压器，排热特性好，过负荷工作能力强，逼迫风冷时可提升 容积运作。

此外厢式变还都具备电磁能检验、显示信息、计量检定的作用，并能完成相对的维护作用，还设立专用型的接地装置导件，并有显著的接地装置标示。除此之外为融入野外作业自然环境，箱式变电站的壳顶一般都选用夹层构造，内配有保温材料，壳体底端和各室中间都是有制冷进通风口，选用当然风冷和自动控制系统的逼迫风冷等形式多样，以确保电器设备的一切正常排热。