光伏離網發電系統不依賴電網而獨立運行，廣泛應用于偏僻山區、無電區、海島、通訊基站和路燈等應用場所，利用光伏發電解決無電，缺電及電力不穩定地區的居民，學校或小型工廠的生活用電和工作用電需求，光伏發電憑借經濟、清潔、環保、無噪音的優勢可以部分替代或完全替代柴油發電機的發電功能。

　　1 光伏離網發電系統分類和構成

　　光伏離網發電系統一般分為小型直流系統、中小型離網發電系統、大型離網發電系統。小型直流系統主要是解決無電地區最基礎的照明需求;中小型離網系統主要是解決家庭、學校、小型工廠的用電需求;大型離網發電系統主要是解決整個村莊，整個島嶼的用電需求，該系統現在也是微網系統范疇。

　　光伏離網發電系統一般由太陽能電池組件組成的光伏方陣、太陽能控制器、逆變器、蓄電池組、負載等構成。

　　光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉換為電能，通過太陽能控制器，逆變器(或逆控一體機)給負載供電，同時給蓄電池組充電;在無光照時，由蓄電池通過逆變器給交流負載供電。

　　▲離網發電系統示意圖

　　2 光伏離網發電系統主要設備

　　01、組件

　　光伏組件是離網光伏發電系統的重要組成部分，其作用是將太陽的輻射能量轉換為直流電能。輻照特性和溫度特性是影響組件性能的兩大要素。

　　02、逆變器

　　逆變器是將直流電(DC)轉換為交流電(AC)的設備，從而滿足交流負載的用電需求。

　　按照輸出波形，逆變器可分為方波逆變器、階梯波逆變器、正弦波逆變器。正弦波逆變器的特點是效率高，低諧波，可適用于所有類型負載，對感性或容性負載有較強的帶載能力。

　　按拓撲結構，可分為高頻逆變器和工頻逆變器(區別在于是否帶工頻變壓器)

　　03、控制器

　　光伏控制器的主要功能是對光伏組件發出的直流電能進行調節和控制，對蓄電池進行充電、放電智能管理。離網系統需根據系統的直流電壓等級和系統功率容量配置合適規格的光伏控制器。光伏控制器分為PWM型和MPPT型，常見的有DC12V、24V、48V不同電壓等級。

　　04、電池

　　電池是發電系統的貯能裝置，其作用是將光伏組件發出的電能貯存起來，在用電期間為負載供電。

　　05、監控

　　3 系統設計及選型詳解

　　設計原則 ：在保證滿足負載用電需要的前提下，用最少的光伏組件和電池容量，以盡量減少投資。

　　01、光伏組件設計

　　參考公式： P0=(P×t×Q)/(η1×T) 式中： P0——太陽電池組件的峰值功率，單位Wp; P——負載的功率，單位W; t——負載每天的用電小時數，單位H; η1——為系統的效率; T——當地的日平均峰值日照時數，單位HQ——連續陰雨期富余系數(一般為1.2～2)

　　02、光伏控制器設計

　　參考公式： I=P0/V

　　式中： I——光伏控制器的控制電流，單位A; P0——太陽電池組件的峰值功率，單位Wp; V——蓄電池組的額定電壓，單位V。 ★注：在高海拔地區，光伏控制器需要放大一定的裕量，降容使用。

　　03、離網逆變器

　　參考公式： Pn=(P*Q)/Cosθ 式中： Pn——逆變器的容量，單位VA; P——負載的功率，單位W; Cosθ——逆變器的功率因數(一般為0.8); Q——逆變器所需的裕量系數(一般選1～5)。 ★注：a、不同的負載(阻性、感性、容性)，啟動沖擊電流不一樣，選擇的裕量系數也 不同。 b、在高海拔地區，逆變器需要放大一定的裕量，降容使用。

　　04、鉛酸蓄電池

　　參考公式：C=P×t×T /(V×K×η2) 式中： C——蓄電池組的容量，單位Ah; P——負載的功率，單位W; t——負載每天的用電小時數，單位H; V——蓄電池組的額定電壓，單位V; K——蓄電池的放電系數,考慮蓄電池效率、放電深度、環境溫度、影響因素 而定，一般取值為0.4～0.7; η2——逆變器的效率; T——連續陰雨天數。

　　05、鋰離子電池

　　參考公式：C=P×t×T /(K×η2)

　　式中： C——電池組的容量，單位kWh; P——負載的功率，單位W; t——負載每天的用電小時數，單位H; K——電池的放電系數,考慮電池效率、放電深度、環境溫度、影響因素 而定，一般取值為0.8～0.9; η2——逆變器的效率; T——連續陰雨天數。

　　設計案例

　　現有客戶需設計一套光伏發電系統，當地的日平均峰值日照時數按照3小時考慮，所有日光燈的功率接近5KW，每天使用4小時，鉛酸蓄電池按照連續陰雨天2天計算。計算該系統的配置。