2.1　独立光伏发电系统

独立光伏发电系统（Stand-alone PV System）不与电网相连，直接向负载供电，其主要应用在以下几个方面：一是通信工程和工业应用，包括微波中继站，卫星通信和卫星电视接收系统，铁路公路信号系统，气象、地震台站等；二是农村和边远地区应用，包括太阳能户用系统，太阳能路灯，水泵等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。鉴于我国边远山区多、海岛多的特点，独立运行的光伏发电系统有着广阔的市场。

独立光伏发电系统根据负载的种类，即是直流负载还是交流负载，是否使用蓄电池以及是否使用逆变器可分为以下几种：直流负载直结型，直流负载蓄电池使用型，交流负载蓄电池使用型，直、交流负载蓄电池使用型等系统。

2.1.1　直流负载直结型系统

直流负载直结型系统如图2-1所示，太阳能电池与负载（如换气扇、抽水机）直接连接。由于该系统是一种不带蓄电池的独立系统，它只能在日照不足时、太阳能光伏系统不工作时也无关紧要的情况下使用。例如灌溉系统、水泵系统等。

图2-1　直流负载直结型系统

2.1.2　直流负载蓄电池使用型系统

直流负载蓄电池使用型系统如图2-2所示，由太阳能电池、蓄电池组、充放电控制器以及直流负载等构成。蓄电池组用来存储电能以供直流负载使用。白天阳光充足时，太阳能光伏发电系统把其所产生的电能，一部分供直流负载使用，另一部分（剩余电能）则存入蓄电池组；夜间、阴雨天时，则由蓄电池组向负载供电。这种系统一般用在夜间照明（如庭园照明等）、交通指示用电源、边远地区设置的微波中转站等通信设备备用电源、远离电网的农村用电源等场合。目前这种系统比较常用。

图2-2　直流负载蓄电池使用型系统

2.1.3　交流负载蓄电池使用型系统

如图2-3所示为交流负载蓄电池使用型系统，该系统由太阳能电池、蓄电池组、充放电控制器、逆变器以及交流负载等构成。该系统主要用于家用电气设备，如电视机、电冰箱和洗衣机等。由于这些设备为交流设备，而太阳能电池输出的为直流电，因此必须使用逆变器将太阳能电池输出的直流电转换成交流电。当然，根据不同系统的实际需要，也可不使用蓄电池组，而只在白天为交流负载提供电能。

图2-3　交流负载蓄电池使用型系统

2.1.4　直、交流负载蓄电池使用型系统

如图2-4所示为直、交流负载蓄电池使用型系统，该系统由太阳能电池、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、直流负载以及交流负载等构成。该系统可同时为直流设备以及交流电气设备提供电能。由于该系统为直流、交流负载混合系统，除了要供电给直流设备之外，还要为交流设备供电。因此，同样要使用逆变器将直流电转换成交流电。

图2-4　直、交流负载蓄电池使用型系统

住宅用太阳能光伏发电系统大多采用直、交流负载蓄电池使用型系统，主要为无电、缺电的家庭和小单位以及野外流动工作的场所提供所需的电能，行业内经常称之为家用太阳能光伏发电系统或用户太阳能光伏发电系统等。

其工作过程是：光伏阵列首先将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能，一部分经充放电控制器直接供给直流负载，另一部分经过逆变器将其直流电转换为交流电供给交流负载使用，与此同时还将多余的电能经充放电控制器以化学能的形式存储于蓄电池组中。在日照不足或夜间时，储存在蓄电池组中的能量经过逆变器后变成方波或SPWM波，然后再经滤波和工频变压器升压后变成交流220V、50Hz的正弦电源供给交流负载使用。此时逆变器工作于无源逆变状态，为电压控制性电压源逆变器，相当于一个受控电压源。

住宅用光伏发电系统的容量一般在几百瓦到几十千瓦之间，主要用于照明和对常用家用电器（电视机、电冰箱、洗衣机甚至空调）等负荷供电。图2-5所示为住宅用光伏发电系统的应用场景。

图2-5　住宅用太阳能光伏发电系统应用场景