5SHY3545L0014 3BHB013085R0001 3种类型的光伏系统

　　基于设置和应用，光伏(PV)系统可以被设计成满足各种能量需求。一种类型只在白天工作，将阳光直接转化为电能，而不是储存起来以备后用，这使得它适合远程抽水和通风系统。另一种配置使用电池存储的DC，即使在晚上或阴天也能持续供电，这在离网或远程设置中很常见。为交流负载供电的系统使用逆变器将DC转换为交流电，使其与家用和商用电器兼容。

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　　仅限日间使用

　　日间专用光伏系统(图1)是最基本的，设计用于在白天单独运行。它们直接将阳光转化为电能，供应给DC负载，无需储存能量。由于这些系统没有电存储能力(即没有电池)，它们只能在阳光照射时为负载供电。

　　关键应用

　　白天使用的光伏系统对于离网和远程应用非常有效，特别是当只有在阳光照耀下才需要电力时。主要应用包括:

　　1.远程水泵系统:日用光伏系统通常用于为农业和畜牧业应用中的水泵提供动力。这些系统可以驱动水泵灌溉农田或在白天用水需求最高的时候为牲畜供水。

　　2.太阳能通风和鼓风机:这些系统非常适合驱动太阳能热水或通风系统中的风扇和鼓风机，只有在太阳升起时才需要电力，从而实现发电和需求之间的自然同步。

　　3.独立照明或标志系统:有时，白天使用的系统可以与光敏负载配对，例如只需要在白天工作的电子标志、交通信号或警示灯。

　　这些系统很少在住宅或商业建筑中实施，因为这些设施需要24小时供电。

　　关键特征

　　1.简单的设计:日间使用的光伏系统设计简单，只有太阳能电池板、电线和DC负载。不涉及充电控制器、逆变器或电池组，使它们更易于安装和维护。这些组件的缺失降低了系统故障的可能性，并简化了故障排除。

　　2.直接连接到DC负载:这些系统专为DC负载设计，直接为设备供电，无需逆变器将电能转换为交流电。然而，这限制了应用的范围，因为大多数家用和商用电器都使用交流电。

　　3.无电存储:仅限日常使用的系统的一个显著特征是它们缺乏蓄能。因为没有电池，这些系统不能在白天以外的时间供电。这是一个显著的限制，但是简化了系统的结构并降低了成本。

　　4.经济高效的解决方案:这些系统非常经济实惠，因为它们不包含逆变器和电池等复杂组件。这使得它们成为没有持续电源的小型离网应用的热门选择。对于白天需要可靠电源且远离电网的用户来说，该系统为更复杂的太阳能设置提供了一种经济高效的替代方案。

　　图一。日间使用系统是最基本和最具成本效益的光伏系统。图片由艾哈迈德·谢赫提供

　　带储物件的DC

　　带蓄电池的直流光伏系统(图2)通过储存太阳能供夜间或阴天使用，比基本的仅供白天使用的系统有了显著提高。这些系统包括一个电池组，用来储存太阳能电池板在日照时间产生的能量。因此，带存储的DC系统可提供持续的电力供应，适合全天候为电力负载供电。

　　在这些系统中，太阳能电池板产生DC电，为蓄电池充电。当阳光不足时，储存的能量就被用来为DC负载供电。此外，由于使用电池，因此需要充电控制器来控制充电过程，防止过度充电或深度放电，从而延长电池寿命并提高系统效率。

　　关键应用

　　带存储的DC系统通常部署在离网设置或远程位置，在这些地方需要始终可靠地获得电力。虽然由于交流(AC)负载占主导地位，这些系统在住宅和商业应用中不太常见，但仍有重要的利基应用，例如:

　　1.远程和离网电源解决方案:这些系统非常适合为离网舱室、偏远气象站或隔离电信设备中的DC电器供电。当连接到电网不可行或不划算时，它们特别有用。

　　2.备用电源系统:在容易停电或电网可靠性低的地区，带电池存储的DC系统作为关键DC负载的备用电源，确保设备不间断运行。

　　3.农村电气化项目:在发展中地区，带存储的DC系统可以为农村社区提供可靠的电力，为LED照明、水泵和通信系统等重要设备供电，尤其是在连接到公用电网不切实际的情况下。

　　关键特征

　　1.夜间使用的能量储存:带存储的DC系统的一个最重要的特性是它们能够将电储存在电池中，使它们在日落后或阳光减弱时为设备供电非常有用。这种灵活性使该系统能够提供持续的电力，即使太阳能不能立即使用。

　　2.用于电池管理的充电控制器:充电控制器集成到系统中，以确保电池组正确充电并防止损坏。充电控制器管理流向电池的电流，防止过度充电(这会缩短电池寿命)和深度放电(会损坏电池)。

　　3.在住宅和商业建筑中的有限使用:虽然这些系统提供能量存储，但由于交流负载在这些环境中占主导地位，它们通常不安装在住宅或商业环境中。交流设备的广泛使用意味着DC系统需要额外的组件，如逆变器，以将DC转换为交流，这增加了复杂性和成本。

　　图二。装有蓄电池的DC系统是一种可以在白天和晚上向负载供电的光伏系统。图片由艾哈迈德·谢赫提供

　　随着电池技术的进步，如锂离子和其他高效存储解决方案的开发，带存储的DC系统有望变得更加高效和经济。随着存储成本的降低，这些系统可能会在离网和并网应用中得到更广泛的采用，尤其是在电网接入不可靠的地区。

　　为交流负载供电的DC系统

　　为交流负载供电的直流系统设计用于将太阳能电池板产生的电能从DC转换成交流电使用逆变器。这种转换是至关重要的，因为大多数现代电气设备和电器都使用交流电源。

　　在这种设置中，太阳能电池板产生DC电，输入逆变器。逆变器将DC电转换成交流电，从而为各种交流负载供电。这种类型的系统广泛用于住宅和商业环境，使其成为全球光伏安装最常见的配置之一。

　　关键应用

　　为交流负载供电的DC系统用途广泛，适用于多种应用:

　　1.住宅太阳能装置:这种系统类型是使用太阳能的家庭最常见的选择。将DC的电力转换成交流电可以让房主利用太阳能为所有标准家用电器、暖通空调、照明和其他电气设备供电。

　　2.商业太阳能装置:企业和商业建筑使用这些系统来减少对电网电力的依赖。太阳能用于为办公设备、照明和工业机械供电，显著降低了能源成本并增强了可持续性。

　　3.并网太阳能系统:大多数并网光伏系统使用这种设置为建筑物提供交流电。任何多余的电力都被输送到电网，让用户从净计量或其他激励计划中受益。

　　关键特征

　　1.用于DC-交流转换的逆变器:逆变器是确保DC电力顺利转换为交流电的关键部件。现代逆变器非常高效，可以处理各种负载，同时保持电网兼容性。

　　2.与交流负载的兼容性:这种系统类型的主要优势是它能够为几乎所有使用交流电的标准电气设备和电器供电。这使得它非常适合住宅、商业和工业应用。

　　3.可扩展性:这些系统可扩展和定制，以满足家庭或大型商业建筑的能源需求。可以安装多个逆变器来处理更大的负载或扩大系统容量。

　　图3。为交流负载供电的DC系统是一种光伏系统，它使用逆变器将DC电力转换为交流电。图片由艾哈迈德·谢赫提供

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　　光伏系统在不同环境下提供灵活、可持续的能源解决方案。每个系统都扮演着独特的角色，从在白天为离网应用供电，到通过电池存储提供持续的能量，或者为标准的住宅和商业设备提供交流电源。它们的适应性确保偏远地区获得可靠的能源，减少对传统电网的依赖，并支持对可再生能源不断增长的需求。如同太阳能技术先进，这些系统将是至关重要的多样化能源和促进环境的可持续性。