光伏发电的存储和升压

‘壹’ 光伏发电怎样储存

白天光照比较强烈时，太阳能电池板收集光能将光能转化成电能输出，通过充放电控制器将电能储存在蓄电池中，白天路灯关闭不耗电。到了夜晚，控制器控制将路灯打开实现照明作用，电量由蓄电池提供。简言之，白天储能，夜晚照明，由此昼夜交替，实现了光能的利用，取之不尽用之不竭，清洁无污染绿色环保。

太阳能路灯用的蓄电池一般会安装在如下几个地方：

1）埋在路灯杆下；在路灯杆旁边挖个坑，把蓄电池密封好后埋起来。

2）路灯杆下、地表面；将蓄电池装在盒子里密封好，放在地表面、灯杆旁边；

3）路灯杆上；将蓄电池用盒子装起来，安装在路灯杆的半腰上；

4）太阳能电池板下方；将蓄电池用盒子装起来，放在电池板的正下方；
一般都是将蓄电池埋在路灯杆下，所以我们在地面很少见到蓄电池。

‘贰’ 光伏发电电压

具体数值可以参考产品相应的工作电压参数。不同规格的光伏板，电压也不同，单个硅太阳能电池片的输出电压约0.4伏，必须把若干太阳能电池片经过串联后才能达到可供使用的电压，并联后才能输出较大的电流。多个太阳能电池片串并联进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，太阳电池组件是太阳能发电系统的基本组成单元。另外在实际的应用中，光伏板不直接连接负载，而是通过太阳能控制器连接光伏板、储能电池和用电设备，来实现对太阳能的综合管理。因此，整个光储系统以蓄电池为参考，提供给负载的电压值来自于蓄电池工作电压。
大型光伏电站一般采用多级升压模式（一般为两级），集中式逆变器交流输出电压一般为315V左右，组串式逆变器交流输出一般为380/400V左右，这么低的电压不可能直接并网发电。原因一：对于大型太阳能项目有很多逆变器，低压直接并网导致并网点特别多，不利于电能计量和电网的稳定；原因二：对于MW级的太阳能项目，如果采用低压并网，电流特别大，不利于原则轻型的开关设备。
但是大型的并网太阳能项目并网电压一般选择110kV或者220kV，考虑到设备的制造水平和制造成本，不会采用一次直接升压。
所以，就有了中压集电线路。
一般来讲，中压集电线路的电压等级可以任意确定，但是要和国内现有配电系统的电压等级相匹配，比如10kV,24kV,35kV，这是为了方便设备选型和降低设备本身的生产成本，一般常用的是10kV和35kV。
具体采用10kV，还是35kV需要综合比较，总的来讲，集电电路选用35kV时，整个系统的电流会降低，导线截面会变小，而10kV和35kV系统绝缘的成本差不多，如果采用非环形集电线路，35kV系统一路可以汇集20~25MW，10kV系统只能汇集7~9MW，10kV集电线路系统电缆的长度会远远大于35kV集电线路系统。
所以，计及电缆敷设成本、电缆及电缆头的采购成本、中压开关柜的采购成本、无功补偿装置采购成本、运输和储存等因素，大型光伏发电系统的中压电压等级一般选用35kV，而不是10kV。
10MWp以下的太阳能项目也有选用的10kV并网的，所以需要综合考虑各方面因素。

‘叁’ 光伏电站为什么要升压

这是初中物理知识，升压是为了减小电力传送过程中电力损耗。电阻不变时候，按P=U²/R就是传送到用电器上功率。电压U越高，传送功率越大。
所以升压是就是为了提高传送效率。

‘肆’ 光伏电站用不了的电可以储存起来晚上用吗

理论上可以，但是实际上成本高的离谱，把电储存起来，那么现在成熟的方法就两种，一种是用电池直接存储起来，一种是在高处造一个水池，白天多余的电用来将水抽到高处的水池中，晚上再把水放下来发电。但是这两种方案成本上都很高，因此只能说在理论上可行，而实际上不行

‘伍’ 光伏电站的电能怎么存储

有很多种方式，要看你的容量是多大的。目前已经在用的有纳硫、液流、铅酸、锂电；包括机械储能：抽水、压缩空气等。要根据你实际装机容量来定。

‘陆’ 光伏发电能蓄存吗

可以存储。目前，按存储介质进行分类，储能技术主要分为物理储能、电化学储能、电气储能、化学储能以及热储能五大类。

当今时代，以“智能电网 + 特高压电网 + 清洁能源”为主体的能源互联网已成趋势，大规模发展风能、太阳能等可再生清洁能源，推进能源消费结构向低碳化和清洁化方向转型已成全球重要共识。

在实际运行中，光电、风电等新能源电力系统往往存在电力消纳不足等问题，一定程度上造成了电力浪费，而通过在系统中增加能源存储环节，就可以改变电能即发即用的传统模式，使得“刚性”电网变得柔性灵活，从而解决消纳难题，提高电网运行的安全性、经济性、灵活性。

储能不仅可提高常规发电和输电的效率、安全性和经济性，也是实现可再生能源平滑波动、调峰调频，满足可再生能源大规模消纳、接入的重要手段 。因此，储能在未来能源互联网中具有举足轻重的地位发展储能势在必行。

‘柒’ 光伏发电系统由哪些部分构成其作用分别是什么

离网型光伏发电系统组成：

典型的光伏发电系统主要由光伏阵列、充放电控制器、储能装备或逆变器、负载等组成。其构成如图所示。

光照射到光伏阵列上，光能转变成电能，光伏阵列的输出电流由于受环境影响，因此是不稳定的，需要经过DC-DC转换器将其转变成稳定的电流后，才能加载到蓄电池上，对蓄电池充电，蓄电池再对负载供电。如果是并网售电，则不需要蓄电池，而是通过并网逆变器，将直流电流转换成交流电流，并到电网上进行出售。也就是说，离网型光伏发电系统必须使用到蓄电池储能，而并网型则不一定需要。

控制系统对光伏阵列的输出电压和电流进行实时采样，判断光伏发电系统是否工作在最大功率点上，然后根据跟踪算法，改变PWM信号的占空比，进而控制光伏阵列的输出电压使其工作点向最大功率点逼近。在蓄电池过充过放控制模块中，当蓄电池电压充电或放电到一定的设定值后，就会自动关闭或打开。

光伏阵列组件

光伏发电系统利用以光电效应原理制成的光伏阵列组件将太阳能直接转换为电能。光伏电池单体是用于光电转换的最小单元，一个单体产生的电压大约为0.45V，工作电流约为20~25mA/cm2，将光伏电池单体进行串、并联封装后，就成了光伏电池阵列组件。

当受到光线照射的太阳能电池接上负载时，光生电流流经负载，并在负载两端建立起端电压，这时太阳能电池的工作情况可以用下图所示的太阳能电池负载特性曲线来表示。它表明在确定的日照强度和温度下，光伏电池的输出电压和输出电流以及输出功率之间的关系，简称I-V特性和P-V特性。从图中可以看出，光伏发电系统的特性曲线具有强烈的非线性，既非恒压源也非恒流源。从其P-V特性曲线可以看出，在日照强度一定的前提下，其输出功率近似于一个开口向下的抛物线。该抛物线顶点对应的功率即为该日照强度下的P-V曲线的最大功率点，对应的电压称为最大功率点电压。为了提高光伏发电系统的转化效率，就必须使系统保持运行在P-V曲线最大功率点附近。

光伏电池阵列的几个重要技术参数：

1）短路电流（Isc）：在给定日照强度和温度下的最大输出电流。

2）开路电压（Voc）：在给定日照强度和温度下的最大输出电压。

3）最大功率点电流（Im）：在给定日照强度和温度下相应于最大功率点的电流。

4）最大功率点电压（Um）：在给定日照和温度下相应于最大功率点的电压。

5）最大功率点功率（Pm）：在给定日照和温度下太阳能电池阵列可能输出的最大功率。

DC-DC转换器

光伏电池板发出的电能是随着天气、温度、负载等变化而不断变化的直流电能，其发出的电能的质量和性能很差，很难直接供给负载使用。需要使用电力电子器件构成的转换器，也就是DC-DC转换器，将该电能进行适当的控制和变换，变成适合负载使用的电能供给负载或者电网。电力电子转换器的基本作用是把一个固定的电能转换成另一种形式的电能进行输出，从而满足不同负载的要求。它是光伏发电系统的关键组成成分，一般具备有几种功能：最大功率点追踪、蓄电池充电、PID自动控制、直流电的升压或降压以及逆变。

DC-DC转换器输出电压和输入电压的关系通过控制开关的通断时间来实现的，这个控制信号可以由PWM信号来完成。主要工作原理是保持通断周期（T）不变，调节开关的导通持续时间来控制电压。D为PWM信号的占空比。

根据输入和输出的不同形式，可将电力电子转换器分为四类，即AC-DC转换器、DC-AC转换器、DC-DC转换器和AC-AC转换器。在离网型光伏发电系统中采用的是DC-DC转换器。

DC-DC转换器，其工作原理是通过调节控制开关，将一种持续的直流电压转换成另一种（固定或可调）的直流电压，其中二极管起续流的作用，LC电路用来滤波。DC-DC转换电路可以分为很多种，从工作方式的角度来看，可以分为：升压式、降压式、升降压式和库克式等。

降压式转换器（BuckConverter）是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非隔离直流转换器；升降压式变换器（Buck-BoostConverter）转换电路的主要架构由PWM控制器与一个变压器或两个独立电感组合而成，可产生稳定的输出电压。当输入电压高于目标电压时，转换电路进行降压；当输入电压下降至低于目标电压时，系统可以调整工作周期，使转换电路进行升压动作；而升压式转换器（BoostConverter）是输出电压高于输入电压的单管不隔离直流转换器，所用的电力电子器件及元件和Buck转换器相同，两者的区别仅仅是电路拓扑结构不同。

蓄电池

在独立运行的光伏发电系统中，储能装置是必不可少的。现在可选的储能方法有很多，如电容器储能、飞轮储能、超导储能等，但是从方便、可靠、价格等综合因素来考虑，大多数大中型的光伏发电系统都使用了免维护式的铅酸蓄电池作为系统的储能装置。

但选用铅酸蓄电池也有不足之处，它比较昂贵，初期投资能够占到整个发电系统的1/4到1/2，而蓄电池又是整个系统中较薄弱的环节，因此如果管理不当，会使蓄电池提前失效，增加整个系统的运营成本。

光伏控制模块

光伏控制模块以单片机为控制中心，为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效地为蓄电池充电。并在它充电过程中减少蓄电池的损耗，尽量延长蓄电池的使用寿命，同时保护蓄电池免受过充电和过放电的危害。如果用户使用的是直流负载，通过太阳能控制器可以为负载提供稳定的直流电（由于受天气等外界因素的影响，太阳电池阵列发出的直流电的电压和电流不是很稳定），同时也通过控制传感器电路（光控、声控等）来实现全自动开关灯功能。

单片机的主要工作是将电流采集电路和电压采集电路采集到的电流、电压进行运算比较，然后通过MPPT算法来调节PWM的占空比D，使光伏阵列组件工作在最大功率点处。

离网型逆变器

住宅用的离网型光伏发电系统因为部分负载是交流负载，因此还需要离网型逆变器，把光伏组件发出的直流电变成交流电给交流负载使用。光伏离网型逆变器与光伏并网型逆变器在主电路结构上没有较大区别，主要区别在光伏并网型逆变器需要考虑并网后与电网的运行安全。也就是同频;同相;抗孤岛等控制特殊情况的能力。而光伏离网型逆变器就不需要考虑这些因数。

为了提高离网型光伏发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，逆变器的性能指标非常重要。

离网型光伏发电系统的应用：

离网型光伏发电系统广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等应用场所。

‘捌’ 光伏电站怎么进行两次升压

可以这样进行：电流经子方阵逆变升压后汇入主变压器升压至110kv、220kv或者330kv,再接入主网,即可完成二次升压。光伏电站，是指一种利用太阳光能、采用特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系，与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。

‘玖’ 光伏系统中升压变压器的使用。

是这样的，一般大功率逆变器比如250kw和500kw的逆变器是无隔离变压器的，这种逆变器一般都用在mw级的电站上，一般要并到高压侧。
小功率的电站比如几百K的可以并到低压用户侧，而且小功率逆变器自身就带变压器。
总之，只要是并网的话，必须要加变压器的。

‘拾’ 光伏电站电压与容量的问题，多大的容量需要升压

光伏发电站一般按照20%配置无功补偿设备，风力发电，其他电站一般按照30%配置无功补偿设备。光伏发电站一般需要配置动态无功补偿装置。