太阳能光伏发电系统是利用太阳能组件和其他辅助设备将太阳能转化为电能的系统。

1. 太阳能光伏发电系统的原理
太阳能光伏发电系统是一种利用太阳能组件和其他辅助设备将太阳能转化为电能的系统。其原理图如图1所示。它由太阳能电池组件、电池组、充放电控制器和逆变器组成。

白天，在光照条件下，太阳能电池组件产生一定的电动势。通过组件的串联和并联连接形成太阳能电池阵列，使阵列电压满足系统输入电压的要求。然后由充放电控制器对电池进行充电。转换后的电能被储存。晚上，电池组为逆变器提供输入功率。通过逆变器的功能，直流电被转换成交流电，送到配电柜。配电柜的切换功能提供电源。电池组的放电由控制器控制，以确保电池的正常使用。光伏电站系统还应具有限载保护和避雷装置，以保护系统设备不因过载运行而损坏，并避免雷击，确保系统设备的安全使用。

2. 太阳能光伏发电系统的分类
根据供电模式，太阳能光伏发电系统大致可以分为三类：独立发电系统、并网发电系统和混合发电系统。

一个典型的独立发电系统如图2所示，使用电池和太阳能电池形成一个独立的电源系统，为负载提供电能。当太阳能电池的输出功率不能满足负载要求时，电池将用于补充。当输出功率超过负载要求时，电能将储存在电池中。

一般的并网发电系统如图3所示，将太阳能电池控制系统与民用电网并联。当太阳能电池的输出功率不能满足负载要求时，电网将用于补充。当输出功率超过负载需求时，电能将输送到电网。

混合光伏发电系统如图4所示。与前面两种系统不同的是增加了备用发电机组。当光伏阵列发电不足或电池储存不足时，可以启动发电机组。它可以直接向交流负载供电，也可以给整流器后的电池充电，因此称为混合光伏发电系统。

由于昼夜、季节和天气的变化，光伏发电存在发电不稳定的缺陷。因此，独立发电系统通常需要使用大容量电池作为储能组件来平衡供电。然而，将电池添加到系统中会增加维护成本，增加系统的体积，并造成环境污染。并网发电系统可以很好地解决这些问题。随着光伏发电行业从偏远农村地区到城市并网发电和光伏建筑的快速发展，光伏并网发电将成为光伏发电的主流趋势。

常用的光伏并网发电系统可根据系统功能分为两类：一类是不含电池链的不可调度光伏并网发电系统，另一类是含电池组的可调度光伏并网发电系统。

不可调度的光伏并网发电系统如图5所示。并网逆变器将光伏阵列生成的直流电转换成与电网电压同频率和同相位的交流电。当主电网断电时，系统自动停止向电网供电。白天，当光伏发电系统生成的交流电超过当地负荷需求时，多余的电力被并入电网；在其他时间，特别是晚上，当当地负荷大于光伏发电系统生成的交流电时，电网自动为负荷补充电力。

可调度光伏并网发电系统如图6所示。 与前者相比，最大的区别是系统配备了储能环节（目前通常使用电池组）。 电池组的容量可以根据具体需求进行配置。 与前者相比，可调度光伏并网发电系统可以实现不间断供电（UPS），作为电网终端的有功功率调节器，以抵消有害的高次谐波分量，提高电能质量，并帮助削峰填谷，以提高电网的运行质量。

然而，由于电池组的寿命短、成本高、体积大，可调度光伏并网发电系统的应用规模远小于不可调度光伏并网发电系统。

光伏并网发电系统可根据其发电方法分为以下两种类型。
(1) 集中式并网光伏系统，系统所发电力直接并入电网。它节省了储能电池的成本，但这种方法显然不能利用太阳能的广泛分布和广阔区域。
（2）分布式并网光伏系统，即家庭光伏并网系统，可以与建筑物结合形成屋顶光伏系统。通过设计，可以降低建筑成本和光伏发电系统成本。在分布式光伏系统中，白天不用的电可以通过逆变器出售给当地的公共电网。晚上需要用电时，可以从电网购买。一个典型的家庭光伏并网系统如图7所示。

可以明显看出，如果分布式光伏并网发电系统能够普遍应用于用户家中，不仅能够充分利用太阳能资源的广泛分布，还能提高电网质量，增强电网的削峰填谷能力、抗灾能力和扩展能力等。目前，分布式光伏并网发电系统的研究一方面是对太阳能电池的研究，使电池每瓦的发电成本降低到实际阶段；另一方面是研究并网发电的逆变系统，如提高系统的效率和稳定性，对太阳能电池最大功率点的控制等。以及该系统对电网峰值调节的影响。